فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در فرآیندهای صنعتی، به‌ویژه در سیستم‌های لوله‌کشی نفت، گاز و سوخت، فرسایش از جمله مشکلات رایج است. ذرات کوچک که به سطوح لوله‌ها برخورد می‌کنند، باعث آسیب و فرسایش سطوح می‌شوند؛ بنابراین بررسی حرکت ذرات و به‌دست‌آوردن پارامترهای تأثیرگذار در میزان تخریب­های به وجود آمده در اثر برخورد ذرات به دیواره داخلی لوله­ها، بسیار حائز اهمیت است. هدف اصلی در این مطالعه، بررسی حرکت ذرات و تخمین میزان برخورد ذرات به دیواره داخل لوله­های U شکل با درنظرگرفتن دبی ورودی مختلف داخل لوله­ و اندازه­های مختلف ذرات جهت بررسی میزان آسیب‌پذیری دیواره لوله­ها در اثر برخورد ذرات در هر کدام از هندسه­های مختلف لوله­های U می‌باشد. ابتدا هندسه لوله­ها توسط نرم‌افزار طراحی بازسازی شده است. سپس به مدل­سازی جریان سیال و ردیابی میکروحباب­ها در هر کدام از هندسه­های لوله­ها در نرم‌افزار تحلیل اجزا محدود پرداخته شده است. نتایج حاصل از شبیه­سازی به‌ازای لوله با قطرهای 3، 6 و 9 میلی­متر نشان داد که تعداد برخورد میکروحباب­ها به دیواره داخلی لوله­های U شکل، با افزایش قطر داخلی لوله­ها افزایش می­یابد. در این مطالعه سه نسبت 2.33، 3.2 و 4.2 برای شعاع انحنا لوله فرض گردید که نتایج نشان داد که در همة لوله­ها کاهش انحنای لوله­ها باعث افزایش در میزان برخورد میکروحباب­ها به دیواره داخلی لوله­ها می­شود. به طور مثال در لوله با قطر 3 میلی‌متر و سرعت سیال 12 متر بر ثانیه، اختلاف برخورد میکروحباب به‌ازای شعاع انحنای مختلف، حدود 25 درصد می‌باشد. دلیل این پدیده این است که کاهش انحنای لوله باعث ایجاد گردابه بعد از عبور سیال از ناحیه انحنادار لوله می‌شود که این گردابه می‌تواند احتمال برخورد حباب‌ها به دیواره را افزایش دهد. همچنین مشاهده می­شود که بین سرعت‌های ورودی 1،4،  8 و 12 متر بر ثانیه بیشترین برخورد برای ورودی 12 متر بر ثانیه است. نتیجه‌گیری می‌شود که افزایش سرعت جریان سیال ورودی باعث افزایش تعداد برخورد حباب­ها به دیواره داخلی لوله­ها به دلیل افزایش نیروی پسا (که ناشی از افزایش سرعت جریان سیال ورودی می‌شود)، می‌شود.  نتایج همچنین نشان داد که با کاهش قطر میکروحباب­ها (1، 2، 3 و 4 میکرون)، میزان برخورد ذرات به دیواره به‌شدت افزایش می­یابد، طور یکه افزایش تعداد برخورد میکروحباب­ها به دیواره می­تواند آسیب زیادی به بدنه لوله­ها وارد کند. مطالعه حاضر می­تواند در درک و بهبود پدیده فرسایش در سیستم‌های لوله‌کشی به‌ویژه در محیط‌های صنعتی بسیار مفید باشد. پژوهشگران و صنعتگران در طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های لوله‌کشی خود، می‌توانند از الگوها و پیشنهادهای این تحقیق بهره‌مند شده و بدین ترتیب عملکرد و مقاومت سیستم‌های خود در برابر فرسایش را بهبود بخشند.