دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
دانشکده مهندسی مکانیک
پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد
گرایش مهندسی تبدیل انرژی
بررسی عددی جریان دوفاز در سیکلون درام
استادان راهنما:
دکتر مهرزاد شمس
دکتر محمد مهدی هیهات
زمستان 1393
چکیده:
در بسیاری از فرایندها در صنعت، همراه شدن قطرات مایع با جریان گاز مشکلاتی چون خوردگی تجهیزات پاییندستی و از دست رفتن مایعات گرانقیمت را در پی خواهد داشت. برای حل این مشکلات، فازها به کمک جداکننده از یکدیگر جدا میشوند. جداکننده‌های سیکلونی به عنوان نوعی از جداکننده‌های با راندمان بالا و حجمکم، در جداسازی جریان‌های گاز مایع بسیار استفاده میشوند. یکی از روشهای مناسب در بررسی عملکرد جداکنندهها از جمله جداکنندهی سیکلونی، شبیه‌سازی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) است. در مطالعات انجام‌شده تأثیر، بهترین نمونه‌های جریان آشفته برای سیکلون به دست آمده و تأثیر پارامترهای هندسی سیکلون بر راندمان جداسازی و کاهش پدیده‌های ناخواستهی حمل گاز از پایین و حمل مایع از بالا مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای هندسی تأثیر به سزایی در بهبود عملکرد سیکلون دارند. به همین دلیل در این پایان‌نامه به بررسی عملکرد جداکنندهی سیکلونی و تأثیر تغییر پارامترهای هندسی بر آن، به کمک دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. پس از انتخاب شبکه‌بندی مناسب برای هندسهی سیکلون، تأثیر تغییر پارامترهای هندسی بر مقدار حمل مایع از بالا و مقدار حمل گاز از پایین مطالعه گردید. در این طراحی، سطح مقطع ورودی، زاویه‌ی ورودی، ارتفاع ورودی از کف سیکلون، قطر خروجی مایع و قطر اصلی سیکلون به طور همزمان بهینه شدند. مطابق این شبیهسازیها مقدار حمل گاز از زیر با کاهش قطر خروجی مایع یا افزایش قطر اصلی سیکلون یا افزایش سطح مقطع ورودی و یا کاهش زاویه‌ی ورودی، کاهش مییابد و یک نقطهی بهینه برای تغییرات حمل گاز از زیر با تغییر ارتفاع ورودی سیکلون وجود دارد. همچنین یک نقطهی بهینه برای حمل مایع از بالا با تغییر پارامترهای هندسی نظیر سطح مقطع ورودی، ارتفاع ورودی از کف سیکلون، قطر خروجی مایع و قطر اصلی سیکلون به دست می‌آید. افزایش زاویه‌ی ورودی باعث افزایش حمل مایع از بالا می‌گردد. در نهایت نیز تاثیر استفاده از سیکلون در درام بویلر که حاوی بخار و قطرات آب در دما و فشار بالا است، مورد بررسی قرار گرفت.
فهرست
مقدمه
1-1مقدمه. 2
1-2- ضرورت تحقیق.. 4
1-3- اهمیت فرایندهای جداسازی در صنایع نفت و گاز 7
1-4- مراحل انجام تحقیق.. 8
1-5- ساختار تحقیق.. 10
دستگاههای متعارف جداسازی گاز مایع
2‐1- آشنایی با جداکننده‌های ثقلی گاز – مایع. 12
2-2- انواع صفحات نم گیر. 15
2-2-1 افشانه‌ها و مه‌ها 16
2-2-2 بازده جمع‌آوری.. 19
2-2-3- صفحه‌های نم‌زدای تیغه‌ای.. 22
2-2-4- نم‌زدای توری سیمی. 25
2-2-5- قطره‌گیرهای بستر الیافی. 28
سیکلون‌های استوانه‌ای جداسازی گاز مایع
3-1- مروری بر فناوری سیکلون استوانه‌ای گاز- مایع. 33
3-2- روش طراحی برای جداکننده‌های GLCC.. 38
3-2-1 توسعه مدل طراحی. 38
3-2-2- راهنمایی‌های طراحی. 47
3-3 هیدرودینامیک جریان دو فاز در GLCC.. 49
3-3-1 شبیه‌سازی جریان‌های دو فازی.. 49
3-3-2 روش حجم سیال. 50
3-3-3- دیدگاه اولر- اولر. 50
3-3-4- دیدگاه اولری – لاگرانژی.. 51
3-4- معادلات حاکم بر فاز گاز. 51
3-4-1- بقای جرم 52
3-4-2- بقای ممنتوم 52
3-4-3- معادله انرژی.. 52
3-4-4- مدل تنشهای رینولدزی.. 53
3-5- معادلات حاکم بر فاز قطره 54
3-6- نیروهای موثر. 54
3-6-1- نیروی درگ پایدار. 54
3-6-2- نیروهای جاذبه. 55
3-7- مدل تغییر فاز حرارتی.. 55
3-8- پدیده‌ی حمل مایع از بالا. 57
3-8-1 مروری بر مطالعات انجام‌گرفته. 57
3-8-2 برنامه‌ی آزمایشگاهی. 61
3-8-3-پدیده‌های فیزیکی. 65
3-8-4-نتایج تجربی. 68
3-9- تحلیل عبور از زیر گاز 69
3-9-1 مدلسازی مکانیسمی. 71
3-10- کاربردهای میدانی: 72
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند