بررسی عددی انتقال جرم در خم 90 درجه در جریان متلاطم

در این پایان نامه تحلـیل عددی میدان سرعت و انتقال جرم برای جریان مغشوش در خم های 90 درجه انجام شده است. مدل rng k-e به عنوان مدل اغتشاش که مناسب برای جریان های چرخشی است, استفاده شده است. ابتدا معادلات پیوستگی و مومنتوم برای زانویی سه بعدی حل شده و مقادیر سرعت در مقاطع مختلف خم بدست آمد. نتایج حاصل نشان می داد که به علت وجود نیروی گریز از مرکز در خم, سیال کندتر در نیمه بالا و پایین لوله به سمت داخل خم و سیال ناحیه میانی که دارای بیشینه سرعت در جریان اصلی است به سمت دیواره خارجی خم منتقل می شود. همچنین به منظور درست آزمایی مدل جریان سیال, پروفیل سرعت پیش بینی شده در مقاطع 30 و 75 درجه و خروجی زانویی با داده های تجربی مقایسه گردید که توافق قابل قبولی را نشان می داد. سپس با حل معادله موازنه جرم برای سیستم نفتالین-هوا, مقادیر ضریب انتقال جرم در مقاطع مختلف خم 90 درجه و در نتـیجه نسبت این ضریب به ضریب انتقال جرم در جریان کاملاً توسعه یافته در یک لوله مستقیم (sh/shp) بدست آمد. بیشینه مقدار این نسبت در کلیه حالات بررسی شده در فاصله تقریبی یک قطر از خروجی زانویی مشاهده شد و بین 26/1 تا 46/1تغییر می کند. همچنین بر مبنای این نتایج معادله ای به صورت تابعی از اعداد رینولدز, اشمیت و نسبت شعاع انحنا خم برای تخمین بیشینه مقدار (sh/shp) بدست آمد. این معادله نشان می دهد که اعداد رینولدز و اشمیت بر بیشینه مقدار (sh/shp) تقریباً بی اثر بوده اما نسبت شعاع انحنا تأثیر قابل توجهی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهند که بیشینه مقدار ((sh/shp با افزایش نسبت r/d از 5/1 به 5/2، 20 درصد کاهش می یابد. همچنین نتایج بدست آمده از حل عددی با ضریب انتقال جرم حاصل از ضریب اصطکاک و با استفاده از تشابه چیلتون-کلبرن مقایسه گردید که در این مورد تطابق قابل قبولی مشاهده شد. در نهایت نیز نتایج حاصل از حل عددی با داده های تجربی مقایسه شد که توافق قابل قبولی را نشان داد و درستی نتایج مورد تأیید قرار گرفت.