مدل‌سازی CFD و بررسی اثر بافل در کیفیت اختلاط فرآیند تولید پربورات سدیم

Abstract

شناخت الگوی جریان میتواند نقش مهمی در بهینهسازی فرآیند اختلاط ایفا کند. برای تهیه پربورات سدیم چهار آبه، متابورات سدیم و آب اکسیژنه در یک مخزن با هم مخلوط شده واکنش میدهند و برای اختلاط از همزن توربینی دو پرهای استفاده میشود. در این تحقیق، اختلاط در راکتور تهیه پربورات سدیم با استفاده از دینامیک سیالات عددی مدل‌سازی شده و اثر افزودن بافل بر کیفیت اختلاط مورد بررسی قرار گرفته ‌است. بدین منظور، ابتدا جریان داخل راکتور بدون بافل و بافلدار به‌صورت پایا مدل‌سازی شده است. بررسی الگوی جریان ایجاد شده نشان می‌دهد که گرچه افزایش بافلها سبب کاهش سرعت متوسط داخل ظرف می‌شود، اما این کاهش سرعت فقط برای حرکت سیال در جهت چرخش پروانههای همزن است. بررسی مؤلفههای سرعت و تنش برشی نشان میدهد که افزودن بافلها باعث افزایش سرعت در جهتهای شعاعی و محوری میشود. نتیجه‌های به‌دست آمده در حالت پایا برای مدل‌سازی همگن شدن داخل راکتورها استفاده شده است. مدل‌سازی اختلاط در حالت ناپایا نشان می‌دهد که افزودن بافلها سبب بهبود اختلاط داخل ظرف و کاهش زمان اختلاط به میزان بیش از 60% می‌شود