شبیهسازی هیدرودینامیکی جریان دوفازی در یک سلول الکترو- وینینگ صنعتی
نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران
doi
چکیده
الکترو- وینینگ فرآیند نشاندن یونهای مس محلول در الکترولیت داخل سلول روی کاتد توسط ایجاد جریان الکتریکی است. در تحقیق حاضر، شبیهسازی هیدرودینامیکی این سلولها در مجتمع مس میدوک با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مطالعه میشود. نرمافزار مورد استفاده Ansys CFX است. معادلات ناویر استوکس و پیوستگی به صورت دو فازی مایع و گاز، آشفته، تراکمناپذیر و حالت پایدار در نظر گرفته میشوند و معادله مربوط به غلظت مس در الکترولیت با در نظر گرفتن شرط مرزی خاص آن حل خواهد شد. آشفتگی جریان با استفاده از روابط مدل خواهد شد. به علت زیادبودن تغییرات خواص، نزدیک کاتد و آند و همچنین بزرگبودن حجم سلول الکترو- وینینگ برای ایجاد شبکه خوب و افزایش سرعت و دقت جواب از شبیهسازی کلی و موضعی در کنار هم استفاده شده است. ابتدا در شبیهسازی کلی، کل هندسه سلول با ایجاد شبکه مناسب مدل میشود سپس در شبیهسازی موضعی تنها حجم بین دو کاتد از سلول در نظر گرفته شده و با مش بسیار ریزتر مدل میشود. دادههای مربوط به شرایط مرزی صفحات مرز مشترک در شبیهسازی موضعی از دادههای مربوط به شبیهسازی کلی به دست میآید که این باعث افزایش دقت مدلسازی میشود. مقایسه نتایج شبیهسازی کلی و موضعی نشان از افزایش دقت تا ۳۰% در نزدیک الکترودها خواهد داشت. از نتایج این شبیهسازی بردار سرعت، مقدار غلظت اسید و مس، شدت آشفتگی، مقدار فشار و مقدار نسبت حجمی فاز اکسیژن در تمامی میدان سلول الکترو- وینینگ است. در آخر برای اعتبارسنجی مدل به دست آمده توسط آزمایشات صورت گرفته روی سلول واقعی در صنعت مقایسه شدهاند. نتایج نشان از دقت بالا با مقدار انحراف کمتر از ۲.۵ درصدی این روش مدلسازی را میدهد.
