بررسی هیدرودینامیک و پارامترهای موثر سیال سازی در رآکتورهای بستر سیال

رآکتورهای بستر سیال یکی از پرکاربردترین رآکتورهای مورد استفاده در صنعت می باشند و به طور خاص در فرآیندهای گاز- جامد به دلیل خواص شبه سیالی جامد کاربرد فراوان دارند. این رآکتورها کاربردهای صنعتی گسترده دارند. درک چگونگی عملکرد بسترهای سیال به عنوان سیستم چندفازی، قابلیت های این سیستم را بهبود خواهد بخشید. حداقل سرعت سیال سازی و کسر گاز موجود در بستر پارامترهای مهم مورد استفاده برای تشخیص رفتار هیدرودینامیکی ماده ی داخل رآکتور است. همچنین فهم قابل اطمینانی از مکانیزم اختلاط و چگونگی حرکت ذرات جامد در بستر سیال شده، به طراحی کارآمدتر واحدهای صنعتی کمک خواهد کرد. روش های اندازه گیری غیرتهاجمی به دلیل عدم دخالت و ایجاد اختلال در رفتار جریان، روش های باارزشی در اندازه گیری های آزمایشگاهی محسوب می شوند. که در این میان می-توان به روش عکسبرداری دیجیتالی در شناخت هیدرودینامیک بسترهای سیال اشاره کرد. در این تحقیق به بررسی هیدرودینامیک بستر سیال در شرایط مختلف آزمایشگاهی پرداخته شده است. حداقل سرعت سیال سازی دربستر براده آهن و مهره پلاستیکی در دو نسبت ارتفاع اولیه به قطر5/. و 7/.به دست آورده شده و از روش تصویر برداری و نرم افزار پردازش تصویر matlab، برای به دست آوردن کسرگاز مقطع در راستای محور و کسر گازمحور در راستای شعاع بستر سیال شده، استفاده شده است. همچنین با استفاده از این روش مسیر حرکت ذره ی ردیاب در بستری از ذرات مهره ی پلاستیکی در راستای محورهای مختصات به دست آمده است. سپس، تأثیرپذیری رفتار سیالیت و هیدرودینامیک جریان به علت تغییر در ارتفاع بستر، مواد بستر و سرعت گاز ورودی توضیح داده شده است. نتایج نشان داده اند ارتفاع های مختلف بستر تغییر قابل توجهی در حداقل سرعت سیالیت ایجاد نمی کند و داده های ارائه شده در مقالات پیشین آن را تأیید نموده اند. در مقابل اختلاف چگالی بین دو ماده روی حداقل سرعت سیال سازی اثر قابل توجهی دارد و نشان داده شد که ماده با چگالی بالاتر حداقل سرعت سیالیت بالاتری دارد،داده های ارائه شده در مقالات پیشین این نتیجه را نیز تأیید نموده اند. هم چنین نتایج مربوط به پردازش تصویر به کمک نرم افزار matlab نشان داد که افزایش سرعت گاز ورودی و نسبت ارتفاع اولیه، میزان تخلخل در مقطع رآکتور را کاهش می دهد و نیز با کاهش چگالی، میزان تخلخل در مقطع افزایش پیدا می کند. در مرحله دوم پردازش تصویر، نتایج نشان داده اند کهافزایش سرعت ورودی گاز کسر گاز محوری در راستای شعاع رآکتور را کاهش می دهد و در هر سرعت گاز ورودی و در هر ارتفاع، با افزایش ارتفاع اولیه بستر، مقادیر کسر گاز در راستای شعاع کاهش می یابد و این نتیجه در بررسی تخلخل در راستای محور نیز به دست آمده است و افزایش چگالی نیز کاهش کسر گاز محوری در راستای شعاع رآکتور را نشان داده است. همچنین در ردیابی حرکت ذره ردیاب موجود در بستر با استفاده از نرم افزار matlabدر سرعت ورودی مشخصی از گاز،مسیر حرکت ذره نمودار سینوس گونه ای در راستای محور x ها از خود نشان داد.