ترجمه مقاله CFD بازدهی حذف ذرات غبار اسكرابر ونتوری CFX

توضیحات

 عنوان فارسی: شبیه­ سازی CFD بازدهی حذف ذرات غبار از اسكرابر ونتوری در CFX

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

CFD simulation of dust particle removal efficiency of a venturi scrubber in CFX

شبیه­ سازی CFD بازدهی حذف ذرات غبار از اسكرابر ونتوری در CFX

علی مجید^* ، یان چانگكی، سان ژانژگنینگ، وانگ جیانجون، گو هایفنگ

دانشكده دانش هسته­ای و فناوری، دانشگاه مهندسی هاربین، هاربین 150001، چین

نكات برجسته

• شبیه­ سازی بازدهی حذف ذرات غبار از اسكرابر ونتوری در ANSYS CFX
• مدل مش تهیه شده در ANSYS ICEM
• روش اولرین-لاگرانژین برای جریان چند فازی
• بررسی بازدهی حذف غبار در نرخ جریانی گاز و مایع متفاوت
• اعتبار سنجی شبیه ­سازی در برابر سرعت گاز گلوگاه و بازدهی حذف غبار

چكیده

این تحقیق شبیه ­سازی دینامیك سیال محاسباتی (CFD)بازدهی حذف غبار اسكرابر ونتوری در ANSYS CFX را ارائه می­نماید. اسكرابر ونتوری ذرات غبار را بصورت موثری از گاز آلوده شده بصورت قطرات ریز كه از هم پاشیدگی مایع بدلیل انرژی جنبشی بالای گاز جاری درون آن تشكیل شده­اند بصورت متراكم در می­آورد.روش اولرین-لاگرانژین در ANSYS CFX برای نشان دادن بازدهی حذف غبار از اسكرابر ونتوری برای شدت جریان گازی 09/0، 115/0 و 14/0 كیلوگرم بر ثانیه و شدت جریان مایع 1/0، 13/0 و 16/0 كیلوگرم بر ثانیه بكار رفته است. ذرات غبار آبگریز دی اكسید تیتانیوم (TiO₂) با قطر 1 میكرومتر دارای دانسیته 23/4 گرم بر سانتی متر مكعب در شبیه­سازی و انجام آزمایش استفاده شده است. سرعت گاز گلوگاه، كسر حجمی، اندازه قطره و بازدهی حذف برای بررسی عملكرد اسكرابر ونتوری مورد تحقیق قرار گرفته­اند. مدل ریزسازی آبشاری و تفكیك كردن (CAB) برای پیش بینی تفكیك شدن مایع در اسكرابر ونتوری مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه­سازی از نتایج آزمایشگاهی سرعت گاز در گلوگاه و بازدهی حذف غبار مورد تصدیق قرار گرفته­اند. نتیجه شبیه­سازی پیش بینی خوبی از نتایج آزمایشگاهی دارد.

مقدمه

در نیروگاه هسته­ای (NPP)، مهار راكتور آخرین مانع برای پیشگیری از رهاسازی محصول شكافت رادیواكتیو به محیط زیست بخاطر بحران هسته راكتور است. مهار راكتور می­تواند بدلیل افزایش فشار ایجاد شده بوسیله تنزل گرمای هسته راكتور مذاب شده شدیداً آسیب ببیند (AREVA, 2011). برای پیشگیری از پیامدهای وخیم، سیستم مهار تخلیه شده فیلتر شده (FVCS) (Schlueter and Schmitz, 1990) در نیروگاه هسته­ای برای محافظت از درستی عملكرد مهار در برابر افزایش فشار و حذف محصولات شكافت كه در حالات آروسل، بخار و گازی تشكیل می­شوند نصب شده تا از سوخت به مهار آزاد شوند (Rust et al., 1995). FCVS عمدتاً از اسكرابر ونتوری و فیلتر رشته فلزی تشكیل شده است كه در شكل 1 نشان داده شده است. اسكرابر ونتوری یكی از مهمترین انواع اسكرابر مرطوب است. جهت تمیز كردن گاز مهار شده در برابر قطرات با زمان تماس كوتاه بین فازهای مایع و گاز درون آن استفاده می­شود. اسكرابر ونتوری در درجه اول شامل سه بخش است: اول بخش همگرا كه گاز را به سرعت حداكثر آن می­رساند، دوم بخش گلوگاه كه بین بخش­های همگرا و واگرا است كه گاز و مایع با یكدیگر در تبادل هستند و سوم بخش منتشر كننده است كه سرعت سیال برای بازیابی فشار كاهش پیدا می­كند (Goncalves et al., 2003).

روش دینامیك سیال محاسباتی (CFD) بطور گسترده­ای در تحقیقات بخاطر محدوده وسیع ویژگی­ها در شاخه­های مختلف علوم و مهندسی برای بهبود و تحلیل عملكرد سیستم یا طراحی مورد استفاده قرار گرفته است. ANSYS CFX یكی از بهترین ابزار CFD است كه تكنیك حجم محدود را برای مطالعه پدیده پیچیده مانند جریان چند فازی، واكنش شیمیایی، توربولانسی و انتقال حرارت و جرم و غیره در سیستم و طراحی استفاده می­كند. اسكرابر ونتوری یكی از مهترین اجزاء FVCS برای حذف آروسل­ها یا غبار از گاز مهار شده است. بنابراین، طراحی صحیح اسكرابر ونتوری ضروری است. به همین دلیل، دانش در مورد دینامیك سیال در اسكرابر ونتوری بسیار مهم است كه شامل جریان سه فازی بعنوان مثال گاز، مایع و غبار است.

دو روش در دسترس برای شبیه­سازی جریان چند فازی در CFX وجود دارد؛ روش اولرین فازهای پراكنده شده را بصورت زنجیره متقابل اصلاح می­نماید در حالیكه روش لاگرانژین فازهای پراكنده را بصورت ماهیت­های فردی اصلاح می­كند (ANSYS, 2010). مزیت روش لاگرانژین به اولرین ردیابی ذره (قطره یا جامد) تزریق شده درون دامنه است. در روش اولرین، مقادیر متوسط بعنوان مثال سرعت، جرم، و دمای فاز ذرات محاسبه می­شود در حالیكه روش لاگرانژین این مقادیر را برای هر ذره ارائه شده محاسبه می­نماید (Guerra et al., 2012).

در تحقیق حاضر،‌ بازدهی حذف ذرات غبار در اسكرابر ونتوری بوسیله طرح اولرین-لاگرانژین در ANSYS CFX شبیه­سازی و تحلیل شده است. به این منظور، ویژگی­های اسكرابر ونتوری مانند سرعت گاز در گلوگاه، كسر مایع، اندازه قطره و بازدهی حذف مطالعه شده­اند. علاوه براین، نتایج شبیه­سازی با نتایج آزمایشگاهی برای اعتبار سنجی مدل و روش شبیه­سازی مقایسه شده­اند.

بخش­های دیگر مقاله بصورت زیر هستند. بخش 2 كار قبلی برای بازدهی­ حذف غبار در بسته­های نرم افزاری مختلف را بررسی می­كند. بخش 3 امكانات توسعه داده شده برای آزمایش بازدهی حذف غبار را تشریح می­كند. بخش 4 مدل ریاضی برای توربولانس، انتقال ذرات و بازدهی حذف ذرات را تشریح می­كند. بخش 5 روش عددی حل مسئله را روشن می­نماید. در بخش 6، نتایج بدست آمده از شبیه­سازی بحث شده­اند. بخش 7 نتایج این كار تحقیقاتی را بصورت خلاصه تشریح می­كند.

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.