شبیه‌سازی خشک‌کردن پاششی پودر شوینده

Abstract

برای خشک‌کردن پاششی پودر شوینده، یک گاز مثل هوای داغ با قطرات خوراک به‌صورت ناهمسو تماس داده می‌شود. طی این تماس پدیده‌های انتقال گشتاور، جرم و حرارت به‌صورت هم‌زمان انجام می‌گیرد. در این شبیه‌سازی مدلی برای پیش‌بینی پارامترهای عملیاتی، زمان خشک‌شدن و ارتفاع برج مورد نظر ارائه شده و تأثیر پارامترهای مختلف در عملکرد خشک‌کن پاششی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور معادلات موازنه‌ی جرم و انرژی و گشتاور حول یک المان کوچک از برج و برای هر دو فاز ذرات و گاز، نوشته شد، و اعداد بدون بعد و ضرایب انتقال جرم و حرارت محاسبه شدند. سپس با نوشتن یک برنامه‌ی رایانه‌یی مناسب و تلفیق معادلات گشتاور و موازنه‌های جرم و انرژی، و با روش تفاضل اجزاء محدود دستگاه معادلات حل شده و یک مدل ریاضی ارائه شد. به‌کمک این مدل یک پروفیل نزولی برای دمای گاز و روند صعودی برای دمای ذرات پیش‌بینی شد. پروفیل رطوبت گاز و ذرات نیز بررسی شد و روند کاهشی برای ذرات و روند افزایشی برای رطوبت گاز به دست آمد. نتایج حاصله حاکی از آن است که سرعت شعاعی ذرات خروجی از اتم‌ساز در کسری از ثانیه به صفر، و سرعت محوری ذرات نیز به مقداری ثابت می‌رسد. اثر قطر ذرات خروجی از اتم‌ساز نیز مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی صحت این مدل از داده‌های یک برج خشک‌کن پودر شوینده استفاده شده و توافق خوبی بین نتایج تئوری و تجربی مشاهده شده است. از نتایج این شبیه‌سازی می‌توان در بهینه‌سازی واحدهای موجود، تغییر شرایط عملیاتی آنها، و نیز در طراحی واحدهای جدید استفاده کرد.