مطالعه آزمایشگاهی و شبیه‌سازی CFD انتقال حرارت راکتور پرشده تحت تأثیر دیواره: اثر شکل دانه کاتالیستی و حالت قرارگیری آن بر تشکیل نقاط داغ با استفاده از روش تاگوچی

نویسندگان

1 آزمایشگاه دینامیک سیالات محاسباتی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 آزمایشگاه دینامیک سیالات محاسباتی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران

doi
چکیده

در مطالعه حاضر انتقال حرارت تک‌دانه کاتالیستی (استوانه‌ای، استوانه‌ای شیاردار و سه‌پر) به ترتیب با نسبت قطر بستر به قطر دانه (N) 6/7، 5/1، 4/5 در مجاورت دیواره بستر به‌صورت آزمایشگاهی و عددی مطالعه شد. در قسمت عددی به‌منظور حل معادلات مومنتوم، پیوستگی و انرژی از روش اجزای محدود (FEM) استفاده گردید. به‌منظور اعتبارسنجی روش عددی از داده‌های آزمایشگاهی استفاده شد. نتایج نشان داد که سه ناحیه مهم در اطراف دانه وجود دارند: ناحیه سرعت‌پایین در مجاورت دانه، فضای بین دانه و دیواره و فضای پشت دانه. با کاهش فاصله دانه-دیواره تأثیر دیواره بر میزان انتقال حرارت بررسی شد. نتایج نشان داد که دانه استوانه‌ای و استوانه‌ای شیاردار برای 0/143 ≥yc/Dp ایجاد نقطه داغ می‌کنند و زوایای 90=θz و 60=θa بیش‌ترین احتمال ایجاد نقاط داغ را دارند. درنهایت با استفاده از روش تاگوچی به بررسی حالت قرارگیری بهینه دانه در مجاورت دیواره پرداخته شد.