شبیه سازی عددی جریان مافوق صوت گا ز طبیعی گذرنده از یک لاوال نازل به منظور امکان سنجی رطوبت گیری از آن

جداکننده ی مافوق صوت یک نازل همگرا-واگرا است که میعان و تغییر فاز در سرعت های بالاتر از صوت از خصوصیات عملکرد این دستگاه است. در این جداکننده جریان از حالت مادون صوت به مافوق صوت تبدیل شده و این تغییر رژیم جریان منجر به کاهش شدید دما و تشکیل مایع درون گاز می گردد. جریان سیال، انتقال جرم و حرارت در جداکننده های مافوق صوت به دلیل برهم کنش پیچیده جریان مافوق صوت و تغییر فاز به خوبی درک نشده است. در این پژوهش مدل سازی عددی چگالش بخار آب با هدف بررسی جریان سیال در جداکننده ی مافوق صوت انجام شده است. برای شبیه سازی جریان چند فازی از روش مخلوط بهره گرفته و مدل آشفتگی مورد استفاده،  k-ε استاندارد است. از مدل ریاضی تغییر فاز لی برای پیش بینی دقیق پدیده ی چگالش خود به خودی استفاده شده است. مسئله در حالت دوبعدی شبیه سازی و فشار ورودی و خروجی و دمای ورودی به عنوان شرایط مرزی و دیواره ی نازل آدیاباتیک فرض شده است. نتایج حاصل شده از مدل عددی به خوبی با داده های تجربی سازگار است. بر اساس تحلیل های انجام شده، تغییر فاز آب از بخار به مایع و رطوبت زدایی که هدف اصلی این پژوهش بوده است، با موفقیت حاصل شده است. هم چنین با ۸/۶ % افزایش دمای ورودی، کسر جرمی مایع بیش از ۲ % کاهش یافت. با حدود ۵/۱۲ %  افزایش فشار ورودی در شرایط یکسان، بیشترین کسر جرمی مایع بیش از ۱۹ % افزایش یافت. با در نظر گرفتن گاز طبیعی به عنوان سیال ورودی جداکننده کلیه ی بخار آب به مایع تبدیل شده و راندمان جداسازی بسیار بالا حاصل شده است.

کلیدواژه ها:

جداکننده های مافوق صوت ، رطوبت گیری ، شبیه سازی عددی ، لاوال نازل