بررسی هیدرودینامیک راکتور بستر شارانیده شده گاز?–?? جامد به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

هیدرودینامیک بسترهای شارانیده گاز-جامد با استفاده از نرم‏افزارهای فلوئنت و mfix، مطالعه شده ‏و بمنظور بررسی اعتبار مدل‎های پیشنهاد شده، از داده‎های تجربی موجود در برخی منابع علمی استفاده گردیده است. تاثیر برخی مدل‎های کشندگی اصلی و اصلاح شده بر پایه حداقل سرعت شارانیده شدن (umf )، مطالعه شده است. نتایج حاصل از شبیه?سازی?ها نشان می‏دهند که مدل‎های کشندگی به استثناء مدل‎های اصلاح شده، از لحاظ کیفی نتایج یکسانی ارائه می‎دهند درحالی?که از لحاظ کمّی با هم اختلاف دارند. مدل‎های کشندگی اصلاح شده بر اساس umf، هیدرودینامیک بسترهای شارانیده حاوی ذرات نوع b را بر خلاف ذرات ریز a، به‏شکل مطلوب پیش?بینی نمی‎کنند. تاثیر بافل?های حلقوی بر روی الگوی جریان و مخلوط شدن ذرات نوع b در بستر شارانیده شده نیز به‏طور کیفی مطالعه گردیده است. در بررسی پدیده لخته? و انتقال رژیم حبابی به لخته‎ای مشاهده شده است که مدل‎های گوناگون کشندگی، به‏طور کیفی تشکیل لخته را پیش بینی می کنند در حالی?که نتایج کمّی آنها با هم اختلاف دارند. علاوه بر این پارامترهای موثر بر حرکت ذرات جامد درون بستر (سرعت گاز و نسبت ارتفاع ایستایی بستر به عرض آن) نیز بررسی شده‏اند. در این تحقیق تاثیر سرعت?های بالای گاز بر روی هیدرودینامیک بسترهای شارانیده مطالعه شده است که استفاده از مدل?های متلاطم ( و سیمونین) منجر به بهبود نتایج شبیه?سازی شده است. تاثیر توزیع‏کننده?های گاز از جمله توزیع‏کننده کامل یکنواخت، توزیع‏کننده سوراخ‏دار و توزیع‏کننده پاره?ای و نیز تاثیر لوله داخلی با شکاف جانبی، مطالعه شده?اند. نتایج شبیه?سازی نشان می‎دهند که هر گونه تغییری در ساختار بستر منجر به اعمال تغییرات عمده در مدل میگردد و در نتیجه به‏منظور رسیدن به یک مدل مناسب، علاوه بر مدل‏های کشندگی، مدل‎های اصطکاکی و روش‏های گسسته‎سازی نیز می‏بایست بررسی گردند. در بسترهای با توزیع‏کننده پاره?ای و لوله شکاف?دار جانبی، مدل‏های اصطکاکی نقش مهمی را در شبیه?سازی هیدرودینامیک این بسترها ایفا می?کنند. اعمال شرط مرزی جانسون و جکسون برای فاز پراکنده بر روی دیواره به ویژه برای بستر حاوی لوله شکاف?دار، منجر به بهبود نتایج مدل می‎‏شود. با کاهش نیروی کشندگی به‏کمک یک فاکتور مقیاس مناسب (scale factor)، نتایج هیدرودینامیکی قابل‏قبولی در سرعت?های بالای گاز در بستر حاوی ذرات نوع a به‏دست آمده و نیز برخی پارامترهای هیدرودینامیکی بستر پیش‏بینی شده‏اند. بمنظور مطالعه بیشتر مدل پیشنهاد شده برای شبیه?سازی بسترهای حاوی ذرات ریز نوع a، یک بستر حاوی ذرات fcc که در آن واکنش تجزیه اُزن رخ می‎دهد شبیه‏سازی شده و تاثیر وزن fcc بر روی درصد تبدیل خروجی از بستر نیز مطالعه گردیده است. نهایتاً بسترهای فواره?ای معمولی، حاوی لوله متخلخل و نا?متخلخل شامل ذرات با دو اندازه مختلف شبیه‏سازی شده‏اند. مدل پیشنهاد شده، رفتار جریان گاز و ذرات را در بستر فواره?ای حاوی لوله داخلی بخوبی پیش‏بینی می‏کند و یک گام رو به جلویی برای شبیه‏سازی این سیستم‎ها ارائه می‎دهد.