در این مطالعه، سیکلون های مورد نیاز برای جداسازی پودر سیاه از گاز طبیعی برای ایستگاه cgs شماره 1 شهر کرمان، طراحی شده و سپس با در نظرگرفتن توزیع اندازه ذرات به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، شبیه سازی و کارایی آنها در شرایط مختلف بررسی شده است. به علت وجود جریان چرخشی درون سیکلون، برای مدلسازی جریان آشفته از مدل رینولدز استرس و برای ذرات جامد از مدل لاگرانژین فاز پراکنده استفاده شده است. برای این جداسازی، سیکلون استایرمند با راندمان بالا انتخاب شده است. به منظور افزایش راندمان این نوع سیکلون و جلوگیری از خروج مستقیم ذرات به محض ورود به داخل سیکلون، طول داخلی گردابه یاب با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شد. به منظور طراحی سیکلون تعدادی الگوریتم نوشته شده است، که براساس دو ورودی(دبی گاز ورودی و افت فشار مورد نظر یا دبی گاز ورودی و قطر برشی) و یا سه ورودی (دبی گاز ورودی، افت فشار مورد نظر و قطر برشی) تعداد و ابعاد سیکلون های مورد نیاز را محاسبه می کند. طراحی سیکلون براساس فشاری معادل با 1500psi، دمای 20 درجه سانتی گراد و حداکثر ظرفیت ایستگاه cgs شماره 1 صورت گرفته است. در طراحی سیکلون سعی شده است که استانداردهای انجمن مهندسین مکانیک آمریکا برای مخازن تحت فشار رعایت شود. قطر سیکلون طراحی شده برابربا 55 سانتی متر و برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی ناشی از برخورد ذرات، ضخامت آن 1/125 اینچ درنظرگرفته شده است. برای اعتبارسنجی شبیه سازی انجام شده از روش همگرایی شبکه استفاده شده است. نتایج شبیه سازی در شرایط مختلف نشان داد که سیکلون طراحی شده از کارایی مناسبی برخوردار است. این سیکلون توانسته با راندمانی بالای 96 درصد، جداسازی ذرات را در دو فصل تابستان (کم مصرف ترین زمان) و زمستان (پر مصرف ترین زمان) به خوبی انجام دهد.

برج های حبابی دستگاه های انتقال جرم و واکنش در فرآیند های شیمیایی می باشند که یک یا چند گاز در تماس و احتمالاً در حال واکنش شیمیایی می باشند. علیرغم سادگی ساختمان، جریان سیال در این برج ها بسیار پیچیده می باشد و این برج ها به درستی شناخته نشده اند. بررسی های تجربی زیادی بر روی جریان داخل برج انجام شده است با این حال امروزه سعی می شود تا با تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) به بررسی این برجها بپردازند. در این مطالعه یک شبیه سازی سه بعدی برای جریان دو فازی برج استوانه ای حبابی احیای سود سوز آور پالایشگاه چهارم مجتمع پارس جنوبی با قطر 3350 میلی متر و ارتفاع 10500 میلی متر انجام شده است. این شبیه سازی با در نظر گرفتن مدل اولرین-اولرین همراه با مدل توربولنسیrng k-? برای جریان توربالنت و در شرایط پایا انجام شده است. برای مدل سازی هیدرودینامیک این برج ابتدا هندسه مورد نظر را ساخته سپس شبکه بندی روی شکل مورد نظر انجام شده و در نهایت معادلات پیوستگی و ممنتوم حل شده تا همگرایی حاصل شود. به منظور محاسبه توزیع سرعت، معادلات متوسط زمانی ناویه استوکس با در نظر گرفتن نیرو های شناوری، دراگ، جرم مجازی و پراکندگی توربالنت حل شده اند. هم چنین شبیه سازی به کمک همگرایی شبکه اعتبارسنجی شد. بعد از اعتبارسنجی مدل، الگوی جریان و اثر میزان دبی گاز ورودی و فشار هوای ورودی، سرعت مایع ورودی و اندازه های مختلف قطر حباب روی عملکرد مطالعه شده است. وجود حباب های گاز و حرکت چرخشی مایع، سبب غیریکنواخت شدن جریان در بخش های مختلف برج می شود. پروفایل موجودی کلی گاز و سرعت عمودی مایع برحسب شعاع بدون بعد برج مورد بررسی قرار گرفت. موجودی کلی گاز با افزایش سرعت ظاهری گاز افزایش می یابد. با افزایش قطر حباب، سرعت حباب بیش تر و موجودی گاز کاهش می یابد. افزایش سرعت مایع ورودی به برج، سبب بیش تر شدن سرعت محوری مایع و کاهش موجودی گاز می شود. با افزایش دبی گاز ورودی به برج، سرعت گاز و در نتیجه تلاطم مایع بیش تر شده و موجودی گاز کم تر می شود. واژگان کلیدی: دینامیک سیالات محاسباتی، برج حبابی، احیاکننده سود سوزآور، موجودی کلی گاز، روش اولرین-اولرین، روش همگرایی شبکه.