بررسی اثر پارامترهای ساختمانی روی اندازه قطرات در ستون ضربه ای پر شده

در سیستم های مایع – مایع- جریان فاز پراکنده به صورت حرکت توده قطرات از میان فاز پیوسته انجام می گیرد. دانستن نحوه پراکندگی این فاز در جریان سیال برای مدل سازی هیدرودینامیکی و انتقال جرم دارای اهمیت است و عوامل مختلف هندسی و عملیاتی در سیستم های مایع- مایع بر روی این پراکندگی تاثیر می گذارند. از این رو این مطالعه انجام شده است تا تاثیر انواع آکنه را در توزیع اندازه قطره در ستون ضربه ای پر شده بررسی کند. در بخش آزمایشگاهی پروژه، دو نوع متفاوت ستون ضربه ای و سه نوع آکنه (زین اسبیcm 1/25،حلقه های راشیگ cm 1/25 و cm 0/625) مورد مطالعه قرار گرفت. به علاوه از سه سیستم مایع-مایع شامل بوتیل استات-آب، تولوئن-آب و کروزن-آب استفاده شد.که این سیستم ها طیف گسترده ای از کشش بین فازی را پوشش می دهند. همچنین اثر پارامترهای عملیاتی شدت ضربه و شدت جریان حجمی فازهای پیوسته و پراکنده بررسی شدند. شدت ضربه، کشش بین فازی و شکل آکنه مهم ترین فاکتورهای اثر گذار بر روی توزیع اندازه قطره بودند. در حالی که شدت جریان حجمی فازهای پیوسته و پراکنده کم ترین تاثیر را داشتند. . اثرات انوع آکنه در شرایط آزمایش یکسان مطالعه شددر بخش دیگر این تحقیق، مدل سازی ریاضی برای محاسبه توزیع اندازه قطره و قطر قطره در سه بخش صورت گرفت. در مدل اول از آنالیز ابعادی استفاده شد و رابطه ای برای قطر قطره بر حسب کشش بین فازی، دانسیته فاز مایع و نرخ تلفات انرژی به دست آمد. سپس برای محاسبه تلفات انرژی یک مدل حل به کمک روابط افت فشار ارائه گردید که در نهایت با حل این معادلات و حل تابع توزیع نرمال، قطر متوسط قطره و توزیع اندازه قطره محاسبه شد. در قسمت دوم مدل سازی از تابع انتروپی شانون استفاده شد. این تابع بیان می کند که تنها یک منحنی است که بیشترین مقدار انتروپی را ارائه می کند این منحنی نسبت به سایر منحنی های توزیع اندازه قطره، نزدیک ترین حالت به داده های تجربی را محاسبه می کند. در این روش برای حل انتروپی یکسری قیود بر حسب اندازه قطر قطره و مجموع دانسیته عددی توزیع قطره معرفی شد که در نهایت با محاسبات آماری این مجموعه معادلات، توزیع اندازه قطره به دست می آید. و در نهایت در روش سوم از موازنه جمعیتی استفاده شد. در این قسمت با توجه به این که موجودی فاز پراکنده در آزمایشات پایین بود، از ترم به هم پیوستن صرف نظر گردید. روابطی برای ترم شکست در ستون های ضربه ای مدل سازی شد و در نهایت با حل مجموعه معادلات موازنه جمعیتی توزیع اندازه قطره با دقت بالایی محاسبه گردید.