شبیه سازی تاثیر تغییرات فشار محیط بر عملکرد جداکننده دو مرحله ای واسطه سنگین آزمایشگاهی

Abstract

از آنجا که در جداکننده دو مرحله‌ای واسطه سنگین، بار ورودی تحت فشار اتمسفر به دستگاه وارد می‌شود و اختلاف فشار سیال داخل دستگاه با محیط بیرون، از طریق تنظیم فشار معکوس در خروجی‌های غوطه‌ور و محصول میانی کنترل می‌شود، بررسی تاثیر فشار محیط بر عملکرد جداکننده اهمیت دارد. در این تحقیق، اثر فشار محیط بر الگوی جریان در این جداکننده با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مدلسازی شده است. بدین منظور، از مدل چندفازی حجم سیال (VOF) برای تعیین شکل اولیه و موقعیت هسته هوا در داخل جداکننده و از مدل فاز مجزا (DPM) برای توصیف جریان ذرات جامد استفاده شد. آشفتگی با استفاده از مدل تنش رینولدز (RSM) توصیف شده است. شبیه‌سازی در فشار 1 اتمسفر(در سطح آب‌های آزاد )، 86/0 اتمسفر (در ارتفاع 1250 متر از سطح دریا) و 64/0 اتمسفر (در ارتفاع 3500 متر از سطح دریا) انجام شد. بر اساس نتایج شبیه‌سازی، تغییر در فشار محیطی منجر به تغییراتی در میدان جریان، پارامترهای ماکروسکوپیک و عملکرد جداکننده می‌شود. اعتبار نتایج شبیه‌سازی با مقایسه و انطباق بر نتایج آزمایشگاهی حاصل از یک دستگاه جداکننده شفاف ساخته شده به همین منظور تائید شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که با کاهش فشار محیط، مقدار خطای احتمال (Ep) کاهش و بازیابی واسطه افزایش می‌یابد، اما مقادیر این تاثیرات کمتر از 2 % به دست آمد. لذا می‌توان از جداکننده واسطه سنگین گریز از مرکز دو مرحله‌ای در موقعیت‌های مکانی با ارتفاع مختلف از سطح دریا بدون این که خللی در عملکرد جداکننده ایجاد شود، استفاده نمود.