شبیه‌سازی CFD برای بررسی کیفیت اختلاط به‌وسیلۀ همزن‌هایی با تیغه‌هایی به‌اشکال هندسی مختلف

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه کردستان

2 دانشیار مهندسی شیمی، دانشگاه کردستان

doi
10.22034/ijche.2024.446615.1402
چکیده

طراحی بهینۀ مخازن همزن‌دار به‌منظور افزایش میزان اختلاط در صنایع، بسیار مهم است. این تحقیق، به بررسی تأثیر مشخصه‌های عملیاتی مختلف، مانند نوع و زاویۀ پره‌های همزن و هم‌چنین، دور همزن بر میزان اختلاط اختصاص‌داده‌شد. چهار نوع مختلف پره، شامل: راشتون، اسمیت توربین، راشتون برگشتی و پروانۀ برگشتی طراحی و در دورهای 20، 40 و 60 دوربردقیقه و هم‌چنین، در سرعت‌های مختلف جریان ورودی به مخزن؛ شامل 0/028، 0/03، 0/04 و 0/05 متربرثانیه به‌منظور بررسی عملکرد اختلاط با روش دینامیک سیالات محاسباتی مدل‌سازی‌شد. نتایج نشان‌داد که در بین مدل‌های طراحی‌شده، پرۀ راشتون برگشتی بهترین میزان اختلاط و نزدیک‌ترین رفتار را نسبت‌به حالت آرمانی دارد که درنسبت زمان اختلاط به زمان ماند (θ) برابربا 3، نسبت اختلاط آن برابربا 0/083879 تعیین‌شد. هم‌چنین، مشاهده‌شد که با افزایش سرعت ورودی، شیب تغییرات اختلاط نیز تندتر شده‌است. مشاهده‌شد که پرۀ راشتون برگشتی، کمترین حساسیت را نسبت‌به تغییر دور درمقایسه‌با سه پرۀ‌ دیگر ازخود نشان‌می‌دهد. ازمیان کلیۀ‌ موارد مطالعه‌شده، بهترین میزان اختلاط برای پرۀ‌ راشتون برگشتی در دور برابربا rpm 20 و سرعت 0/03 متربرثانیه به‌دست‌آمد.