توضیحات
عنوان فارسی: air lift pump در جريان های دوفازی
- فصل اول: مقدمه
- مقدمه
- انواع الگوهای جریان دوفاز
- الگوهای جریان در لولههای افقی
- انواع الگوهای جریان در لولههای قائم
- روشهای شبیهسازی جریانهای دوفازی
- روشهای لاگرانژی
- روشهای اویلری
- ایرلیفت پمپها در جریانهای دوفازی
- معادلات حاکم
- فصل دوم: مروری بر پژوهشهای پیشین
- فصل سوم: جمعبندی
- مراجع
فصل اول: مقدمه
1-1 مقدمه
از پدیدههایی که بهطور فراوان در طبیعت و صنعت به آن برخورد میشود جربانهای دوفازی هستند. در این جریانها دو سیال مخلوط نشدنی در کنار هم با خواصی متفاوت قرار میگیرند و سطح مشترک دو سیال مرزی است که بهصورت ناپیوستگی در خواصی مثل چگالی، فشار، لزجت و غیره ظاهر میشوند. فرآیندهای چند فاز كاربرد گستردهای در فرآیندها و دستگاههای تولید قدرت و تبرید دارند. جریانهای چند فاز میتوانند بسیار پیچیده بوده و متشكل از فازهای مختلفی باشند، برای مثال میتوان به جریانهای جامد- گاز (در توفانهای شن و یا انتقال پنوماتیك ذرات جامد در صنایع(، جریانهای مایع- گاز (باران یا انتقال گاز و نفت در خطوط لوله)، جریانهای مایع- مایع، جریانهای مایع- جامد (جریان گل و لای) یا جریان گاز- مایع- جامد اشاره كرد. جریانهای چند فاز شامل توزیع هندسی متفاوتی از فازها هستند كه هر توزیع دارای ویژگیهای خاصی است. تقسیم جریانهای چند فاز به رژیمهای مختلف بسیار معمول است. جریانهای دوفازی و در حالت کلی جریانهای چند فازی بهطور فزاینده در تکنولوژی و فرآیندهای مختلف صنعتی مشاهده میشوند که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
الف) سیستمهای فرآیندی از قبیل استخراج، تقطیر، راکتورهای شیمیایی و اتومایزرها.
ب) سیستمهای انتقال حرارت مانند اواپراتورها، کنداسورها، مبدلهای حرارتی، لولههای گرمایی، برجها و اسپری خنک کننده.
ج) سیستمهای کنترلی محیطی مانند کولر، غبارگیر و آلودگی هوا.
د) سیستمهای انتقال از قبیل اجکتورها، خطوط لوله و میکسرها.
ه) سیستمهای تولید انرژی مانند نیروگاههای حرارتی و هستهای و نظایر آنها.
علاوه بر موارد فوق، جریان دوفاز گاز-مایع در بیشتر فرآیندهای صنعتی اتفاق میافتد كه در ادامه به چند مورد اشاره میگردد:
سیستمهای تهویه مطبوع: اگر یك چرخه ایده آل تبرید را در نظر بگیریم از چهار فرآیند اصلی چرخه تراكم، چگالش، اختناق و تبخیر، به جز فرآیند تراكم كه سعی میگردد جهت جلوگیری از افزایش خوردگی و خسارات وارده به كمپرسور، سیال كاری بهصورت تك فاز باشد، مابقی فرآیندها در حالت دوفاز روی میدهند. در تبخیر كننده سیال از حالت دوفازی به حالت گازی، در چگالنده از حالت گازی به حالت مایع و در شیر انبساط از حالت مایع به حالت دوفاز تغییر حالت میدهد.
صنایع پتروشیمی، نفت و گاز: در خطوط انتقال در اثر اصطكاك و تغییرات فشار جریان دوفازی روی میدهد. برای جلوگیری از آسیبها و خسارات احتمالی لازم است تدابیر ویژه برای قسمتهای حاوی جریان دوفاز اندیشیده شود.
نیروگاهها: بخشهای مختلف نیروگاه نظیر بویلرها، كندانسورها با جریان های دوفازی سر و كار دارند. در بویلر آب بهصورت مایع وارد شده و بهصورت بخار سوپرهیت خارج میگردد و در كندانسورها بخار وارد شده و بهصورت مایع خارج میشود. در بخشهای كم فشار توربین نیز به دلیل افت فشار قطرات مایع ظاهر میشوند. البته جهت جلوگیری از خوردگی پرهها معمولا سعی میگردد كیفیت بخار خروجی از توربین بیشتر از 90 درصد باشد.
سیكلهای ژئوترمال: در این نوع سیكلها به دلیل اینكه حرارت منبع گرمایی در حدی نیست كه سیال كاری را بهصورت سوپرهیت در آورد، لازم است از توربینهای دوفازی كه جریان دوفاز در آنها جریان مییابد، استفاده گردد.
علاوه بر كاربردهای فوق الذكر در سایر صنایع و فرآیندها صنعتی، جریان های دوفازی اتفاق میافتند كه برای محاسبه میزان افت فشار و انتقال حرارت خطوط انتقال و نیز برای طراحی بویلرها، لولههای تقطیر، راكتورهای هستهای، تجهیزات تهویه مطبوع و تبرید و … دانش كافی در رابطه با دینامیك سیالات و انتقال حرارت جریانهای دوفازی لازم و ضروری است. با توجه به اهمیت زیاد الگوهای جریان دوفاز در محاسبات و انتخاب مدلهای شبیهسازی در ادامه به بررسی و مطالعه الگوهای جریان پرداخته میشود.
جوشش با جابجایی واداشته، همان حبابهای تشکیل شده در سطح داخلی لوله حاوی مایع گرم میباشد. در این شرایط رشد و جدایی، حباب شدیداً تحت تاثیر سرعت جریان قرار دارد و اثر هیدرودینامیکی در این حالت با اثر متناظر در جوشش استخری کاملا تفاوت دارد. وجود نقشهای متفاوت در جریان دوفازی باعث پیچیدگی فرایند و مانع استنتاج نظریههای کلی میشود.
جریان در لولهای گرم را به شکل عمودی در نظر بگیرید. انتقال گرما به مایع فروسردی که وارد لوله میشود، ابتدا جابجایی واداشته است. ولی با شروع جوشش حبابهایی در سطح ظاهر میشود که رشد کرده و به داخل جریان منتقل میشود. در این جریان حبابی، ضریب انتقال حرارت جابجایی شدیداً افزایش پیدا میکند. با افزایش کسر حجمی بخار، حبابها به هم میپیوندند و جریان بیشکلی را بوجود میآورند. پس از جریان بیشکل، جریان حلقوی بوجود میآید که در آن لایهای از مایع تشکیل میشود.
این مایع در امتداد سطح داخلی لوله و بخار، با سرعت بیشتری در مرکز لوله حرکت میکند. لذا افزایش ضریب انتقال حرارت در جریان حبابی و بیشتر در جریان حلقوی ادامه مییابد. ولی سرانجام نقاط خشک روی سطح داخلی ظاهر میشود و ضریب انتقال حرارت شروع به کاهش میکند. مرحله گذار، با پیدایش نقاط خشک شروع و تا جایی ادامه مییابد که سطح کاملا خشک شود و تمام مایع باقیمانده بهصورت قطرههایی ظاهر شود و کاهش ضریب انتقال حرارت در این مرحله همچنان ادامه پیدا میکند. سپس بخار توسط جابجایی واداشته در سطح، فوق گرم میشود.
جریانهای دوفازی در کاربردهای پیچیده و مدرن مهندسی حائز اهمیت میباشند. از جملهی کاربردهای صنعتی این نوع جریان میتوان به ستون حباب و ایرلیفت پمپها اشاره کرد.
1- 2 انواع الگوهای جریان دوفاز
الگوهای جریان دوفاز در واقع حالات توزیع فصل مشترك بین دوفاز گاز و مایع میباشد. به عبارت دیگر الگوی جریان حالات مختلف قرارگیری فازهای بخار و مایع در طول كانال یا خط انتقال میباشد. و همانطور كه گفته شد انتقال جرم، ممنتوم و انرژی بین فاز های مایع و گاز و مرزهای خارجی بستگی به الگوی جریان دارد. بطور مثال روابط افت فشار و انتقال حرارت برای دو الگو، متفاوت از یكدیگر است. بنابراین به منظور استفاده از روابط مناسب تجربی و یا انتخاب مدل مناسب برای شبیه سازی جریان لازم است ابتدا الگوی جریان مشخص گردد. عوامل مختلفی بر الگوی جریان تاثیرگذار میباشد كه میتوان به موارد زیر اشاره نمود.
الف) موقعیت خط لوله: با توجه به تاثیر گرانش بر الگوی جریان، اینكه خط لوله افقی، قائم یا مایل باشد بر الگوهای نتیجه شده تاثیرگذار است.
ب) شكل هندسی خط لوله: بطور مثال، سطح مقطع دایروی و سطح مقطع مربعی الگوهای متفاوتی را نتیجه میدهند.
ج) جهت جریان: الگوی جریان در لولههای عمودی و مایل، اگر جهت جریان از بالا به پایین باشد با حالتی كه جهت جریان از پایین به بالا باشد، متفاوت خواهد بود.
د) خواص فیزیكی نظیر لزجت، چگالی فازها
ه) شدت جریان هر یك از فازها
و) شار حرارتی وارد بر دیواره لوله
با توجه به مطالب فوق، لازم است الگوهای جریان برای لولههای عمودی و افقی بهصورت جداگانه مورد بررسی قرار گیرد.
1-2-1 الگوهای جریان در لولههای افقی
هفت نوع الگویم توزیع برای جریانهای دوفازی در خطوط لوله افقی وجود دارد. بطوریکه برای هر رژیم جریان مقادیر تجربی سرعت هر فاز برای مخلوطی از گازهایی با جرم ویژه نزدیک به جرم ویژه هوا و مایعاتی با گرانروی کمتر از 100 سانتی پوز داده شده است.
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.