بررسی عملکردی وطراحی پایه یک راکتور fbc به منظور حذف سختی کلسیمی

در این پایان نامه بررسی عملکردی و طراحی پایه یک راکتور fbc جهت حذف سختی کلسیمی از یک نمونه آب مشخص مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. پس از تعریف مسئله (ساخت یک واحد سختی گیری برای تصفیه خانه آب بجنورد) نتایج کیفی خوراک ورودی بررسی شده و مقادیر پارامتر های مدنظر برای طراحی تعیین گردید. سپس جهت تعیین پارامترهای عملکردی، آزمایشات پایلوت توسط یک راکتور نیمه صنعتی بر روی یک نمونه با حجم m3 1 ازخوراک و با استفاده از انواع و مقادیرمختلف مواد شیمیایی و سرعت های بالاروندگی انجام شد. در طی آزمایش های پایلوت مواردی مانند: دبی ها (خوراک و مواد شیمیایی)، ph جریان ها، دما، میزان ec در ورودی و خروجی، ارتفاع بستر ثابت و سیال شده و میزان غلظت کلسیم و منیزیم کل در ورودی و خروجی مورد سنجش قرار گرفت. سپس با تحلیل نتایج حاصل، بهترین نوع ماده شیمیایی (naoh) جهت سختی گیری، بهترین سرعت بالاروندگی (m/hr 80) در راکتور و بهترین مقدار ph (5/9)جهت انجام واکنش سختی گیری تعیین شد. سپس نتایج حاصل جهت افزایش مقیاس درطراحی یک راکتور با دبی معادل l/s 950 از خوراک ورودی صورت گرفت و مشخصات راکتور از قبیل شکل سطح مقطع، مساحت و تعداد، ارتفاع راکتور، میزان دوزینگ مواد شیمیایی، مقدار ماسه مصرفی و تولید شده، ارتفاع بستر اولیه و سرعت بالا روندگی مناسب تعیین گردید. همچنین براساس پارامتر g (شدت بهم زنی)، معادله ای برای تعیین نقطه مناسب بر اساس میزان تخلخل بهینه، جهت تزریق مواد شیمیایی پیشنهاد شد، که مقادیر سرعت بالا روندگی متناظر با میزان تخلخل حاصل از آن تطابق خوبی را با نتایج آزمایشگاهی پایلوت دارند. در انتها پس از تعیین مشخصات اجزای راکتور و تهیه نقشه های ابعادی آن جهت بررسی راکتور از لحاظ هیدرولیکی اقدام به مدلسازی cfd گردید. ابتدا با توجه به وجود شرایط symmetry، ¼ از فضای راکتور به عنوان domain در محیط نرم افزار gambit مدل گردید. شرط مرزی دیواره no slip و شروط مرزی در ورودی نازل های خوراک و مواد شیمیایی و بالای راکتور به ترتیب velocity inlet و pressure outlet (pg=0) انتخاب شد. به علت پیچیدگی بیش از حد در مدل سازی به کمک نرم افزار fluent (v6) از رفتار ذرات سیال صرف نظر شده و تنها به هیدرولیک جریان پرداخته شد، روش حل dp بوده و از مدل چندفازی mixture (فاز اولیه خوراک و فاز ثانویه مواد شیمیایی )استفاده شد. با طرح سه سناریو مختلف (بر اساس مقادیر مختلف جریان ورودی و مواد شیمیایی) بردارهای سرعت حاصله از هریک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشانگر وجود اختلاط مناسب جریان در پایین راکتور و جریان plug در طول راکتور بوده و هیچگونه نقاط گردابی در گوشه ها و بر روی دیواره مشاهده نشد.