بررسی هیدرولیک سینی‎های غربالی با استفاده از دیدگاه حجم سیال

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقاتی CAPE ،دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

2 بخش پالایش نفت، پژوهشگاه صنعت نفت ایران، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق به مدل‌سازی حجم سیال سینی غربالی با استفاده از مدل اغتشاش k-ε در بازه فاکتور ظاهری گاز 462/0تا 464/1 و دبی مایع 3-10×94/6 تا m3. s-1 3-10×8/17 پرداخته شده است. مقایسه نتایج شبیه‌سازی VOF و Eulerian (نتایج تحقیق پیشین مولفان) با داده‌های تجربی (Solari و Bell) نشان داد که خطای شبیه‌سازی از 16% اولرین به 2% VOF برای ارتفاع زلال مایع کاهش می‌یابد، هنگامی‌که ارتفاع زلال مایع در فاکتورهای ظاهری مختلف گاز بررسی شود. با تغییرات دبی مایع، خطای ارتفاع زلال مایع در دیدگاه اولرین از 35% به 7% در دیدگاه VOF در مقایسه با داده‌های تجربی (Solari و Bell) کاهش یافت. ارتفاع سرکف هم‌خوانی بهتری را با رابطه Colwell نسبت به اولرین نشان داد. همچنین سطح تماس مایع و گاز از نقاط قوت دیدگاه حجم سیال است. نتایج تحقیق نشان داد که مقدار سطح تماس از m2 18/0 به m2 1 در برابر افزایش فاکتور ظاهری گاز از 462/0 تا 464/1، افزایش می‌یابد. همچنین نیم‌رخ فشار در روی سینی که یکی از پارامترهای مهم در ارزیابی عملکرد سینی غربالی است، یکی از موارد مورد بررسی در این تحقیق بوده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydraulic of Sieve Trays Using VOF Method

نویسندگان [English]

  • Shahin Mohammadi Zarghan 1
  • Sepideh Roshdi 1
  • Norolah Kasiri 1
  • Javad ivakpour 2
1 Computer Aided Process Engineering Lab, CAPE, School of Chemical Engineering, Iran University of Science & Technology, Narmak, Tehran, Iran
2 Petroleum Refining Division, Research Institute of Petroleum Industry, Tehran
چکیده [English]

Sieve tray CFD modeling with the assessment of k-ε Turbulence method and VOF framework has been considered in the current research work. Gas superficial factor has been varied from 0.462 to 1.464 ((kg/m)0.5.s-1), while, the liquid flow rate changed from 17.8×10-3 (m3/s) to 6.94×10-3 (m3/s). Comparison between VOF and Eulerian methods proved that simulation error decreased from 16%to the only 2%for clear liquid height in different gas superficial factors. Moreover, this error was only 7% in comparison with 35%with the variation of liquid flow rates. These error values are obtainable when they are compared with the experimental data of Solari & Bell. Consequently, froth height has the good agreement with the mostly well known Colwell correlation. Interfacial area as the most important characteristic of the VOF has been investigated in this work and showed an increase from 0.18 m2 to 1 m2 with the increase of gas superficial factor to 1.464. The pressure profiles have also been investigated.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sieve Tray
  • VOF
  • Clear Liquid Height
  • Pressure Profile
  • Interfacial Area

[1]. Mehta B., Chuang K. T., and Nandakumar K., “Model for liquid phase flow on sieve trays”, Chem.Eng.Res.Des., Vol. 76, Issue 7, pp. 843–848, 1998.##

[2]. Fischer C. H . and Quarini J. L., Three-dimensional heterogeneous modeling of distillation tray hydraulics, AIChE Meeting, Miami Beach, 1998.##

[3]. Krishna R., van baten J. M., Ellenberger J., Higler A. P., and Taylor R., “CFD simulations of sieve tray hydrodynamics”, Chem. Eng. Res. Des., Vol. 76, Issue 7, pp. 639–646, 1999.##

[4]. van Baten J. M. and Krishna R., “Modelling sieve tray hydraulics using computational fluid dynamics”, Chem.l Eng. J., Vol. 77, Issue 3, pp. 143-151, 2000.##

[5]. Bennett D. L., Agrawal., and P.J Cook., “New pressure drop correlation for sieve tray distillation columns”, AIChE J., Vol. 29, Issue 3, pp. 434–442, 1983.##

[6]. Gesit G., Nandakumar K., and Chuang K. T., “CFD modeling of flow patterns and hydraulics of commercial-scale sieve trays”, AICHE J, Vol. 49, Issue 4, pp. 910-924, 2003.##

[7]. Li X.Gang, Liu D. Xin, Xu S. Min, and Li H., “CFD simulation of hydrodynamics of valve tray”, Chem. Eng. and Proc., Vol. 48, Issue 1, pp. 145, 2009.##

[8]. Alizadehdakhel A., Rahimi M., Alsairaf A., and Abdulaziz, “CFD and experimental studies on the effect of valve weight on performance of valve tray column” Comp.& Chem.Eng. Volume 34, Issue 1, ,pp. 1–8, 2010.##

[9]. Zarei T., Rahim R., Zidvar M., “Computational fluid dynamic of MVG tray hydraulic”, Korean J. of Chem. Eng.,Vol. 26, Issue5, pp. 1213-1219, 2009.##

[10]. Roshdi S., Kasiri N., Hashemabadi S. H., and Ivakpour J., “Computational fluid dynamics simulation of multiphase flow in packed sieve tray of distillation column”, Korean J. Chem. Eng., Vol. 30, Issue3, pp. 563-573, 2013.##

[11]. Rahimi R., Ameri A. and Setoodeh N. “Effect of Inlet Downcomer on the HydrodynamicParameters of Sieve Trays Using CFD Analysis” Journal of Chemical and Petroleum Engineering”, Vol. 45, Issue 1, pp. 27-38, 2011.##

[12]. دکتر هاشم آبادی، دکتر دهنوی، "شبیه‌سازی CFD جریان‌های چندفازی با نرم افزار فلوئنت"، انتشارات اندیشه سرا.##

[13]. Rahimi R., Sotoodeh M. M., and Bahramifar E., “The effect of tray geometry on the sieve tray efficiency”, Chem. Eng. Sci., Vol. 76, Issue 9, pp. 90-98, 2012.##

[14]. ANSYS FLUENT 14.5 Theory Guide, April 2012.##

[15]. Solari B. and Bell R. L., “fluid flow patterns and velocity distribution on commercial-scale sieve trays”, AIChE J., Vol.32, Issue 4, pages 640-649, 1986.##

[16]. Lockett M. J., Distillation tray fundamental, Cambridge University Press, Cambridge, 1968.##