مطالعه تجربی و عددی رفتار هیدرودینامیکی در یک بستر غلیانی

بسترهای غلیانی تجهیزی در مهندسی است که در فعل و انفعالات شیمیایی یا فیزیکی به وسیله نفوذ جت سیال (مایع یا گاز) در بستری از ذرات جامد انجام می شود. کمینه سرعت غلیانی، بیشینه ارتفاع غلیانی، قطر ناحیه غلیان، ناحیه فوراه، تخلخل بستر و افت فشار در طراحی بسترهای غلیانی اهمیت دارند که برای محاسبه این کمیت ها روش ها و روابط تجربی متنوعی ارائه شده است. از طرفی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) که یکی از مهم ترین ابزارهای موجود برای تحلیل جریان در این بسترها و پیش بینی مقادیر عوامل نامبرده است. در پژوهش حاضر هیدرودینامیک یک بستر غلیانی با روش های تجربی و همچنین شبیه سازی با دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. میزان صحت روابط تجربی و متغیرهای استفاده شده برای شبیه سازی با مقایسه نتایج تجربی و نتایج حاصل از روابط تجربه و شبیه سازی تعیین گردید. سامانه با به کارگیری روش اولرین-اولرین مدل دوفازی (TFM) و مدل آشفته K-ɛ شبیه سازی شد. مدل پسای اجرا شده Huilin-Gidaspow منجر به بهترین توافق با داده های تجربی از نظر الگوی جریان، بیشینه ارتفاع غلیان و کمینه سرعت غلیانی در مقایسه با سایر مدل های پسا شد. معادله ماتور-گیشلر با میانگین خطای ۳۷ درصد بهترین تناسب را با داده های آزمایشگاهی در تعیین کمینه سرعت غلیانی داشت. برای دامنه قطر ذرات ۷/۲ میلی متر تا ۱/۴ میلی متر رابطه لیتمن در مقایسه با سایر روابط به طور قابل توجهی با داده های آزمایشگاهی در تعیین بیشینه ارتفاع غلیانی مطابقت داشت.

کلیدواژه ها:

بستر غلیانی ، هیدرودینامیک ، بیشینه ارتفاع غلیانی ، کمینه سرعت غلیانی ، مدل پسا