توضیحات

پروژه شبیه سازی جریان دوفازی گاز-مایع در راکتور هواراند یا ایرلیفت(Airlift Reactor) در نرم افزار انسیس سی اف ایکس(ANSYS CFX)

Name: پروژه شبیه سازی جریان دوفازی گاز-مایع در راکتور هواراند یا ایرلیفت(Airlift Reactor) در نرم افزار انسیس سی اف ایکس(ANSYS CFX)
SKU: 8572
Price: 1100000 IRT
Availability: InStock

راکتورهای هواراند(Airlift Reactor) طیف وسیعی از ابزار های تماس پنوماتیک گاز-مایع یا گاز-مایع-جامد هستند که در یک الگوی بسته مشخص که برای گردش سیال به وجود آمده (به علت نیرومحرکه ایجاد شده به دلیل اختلاف دانسیته در بخش های مختلف راکتور) گردش می کنند. در این راکتورها اجزاء به شکل دمشی توسط هوا یا سایر گاز ها آشفته می گردند. همچنین به خاطر آشفتگی، جریان گاز نقش بسیار مهمی در تسهیل انتقال مواد بین فاز گاز و محیط دارد. پارامترهای مهم در راکتورهای هواراند شامل زمان اختلاط، نگهداشت گاز، نرخ انرژی مصرفی به ازای حجم، زمان گردش سیال و… هستند. راکتورهای ایرلیفت یا هواراند راکتورهایی هستند که به وسیله هوا تهییج شده و به طور گسترده در صنایع شیمیایی و پتروشیمی و فرآیندهای زیستی از قبیل تخمیر و تصفیه آب استفاده می شوند. از دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) برای طراحی، بزرگ نمایی و بررسی عملکرد راکتورها استفاده می شود. ستون های حبابی و راکتورهای هواراند، یکی از مهمترین تجهیزات انتقال جرم در سیستم های دو یا چندفازی که یکی از فازها گاز می باشد، هستند. این تجهیزات در صنعت در فرایندهایی نظیر هوادهی، کلریناسیون، هیدروژناسیون، تصفیه پساب های صنعتی، تولید بسیاری از مواد آلی و … کاربرد دارند. راکتورهای هواراند درحقیقت نوع اصلاح شده ستون های حبابی هستند. حرکت فازهای عملیاتی در ستون های حبابی که به صورت نامنظم می باشد در راکتورهای هواراند به صورت منظم با گردش فازها در راکتور انجام می شود.

ساختار راکتورهای ایرلیفت(Airlift reactor):

ایرلیفت ها یکی از انواع مهم برج های حبابی هستند. در مقایسه آنها با راکتور ستون حبابی می توان گفت که جریان در راکتور ستون حبابی به صورت رندم و اتفاقی است در حالی که در ایرلیفت ها جریان ساده و دارای یک اختلاط سیکلی و گردشی می باشد. یک ایرلیفت از ۴ قسمت اصلی تشکیل شده است که هرکدام شکل جریان خود را دارا می باشد. قسمت اول که گاز در آن پخش می شود بالابرنده(رایزر، بالابر) riser نامیده می شود که اختلاط گاز مایع به صورت جریان همسو و جریان چند فازی به سمت بالا صورت می گیرد. در این قسمت بیشترین کسر حجمی گاز وجود دارد و بیشترین انتقال جرم در آن صورت می گیرد. مخلوط گاز مایع در بالای بالابر وارد جداکننده گاز مایع می شود که بسته به طراحی راکتور تمام یا قسمتی از گاز از مایع جدا می شود. مایع عاری از گاز یا دارای مقدار کمی گاز به صورت حباب وارد سومین قسمت می شود که پایین آورنده (دان کامر، ناودان) down comer نامیده می شود و به پایین راکتور می آید. سپس مایع از قسمت چهارم راکتور یعنی قسمت پایین راکتور دوباره وارد بالا برنده میشود فاز مایع همواره این چرخه را طی می کند. راکتورهای ایرلیفت معمولاً سطح مقطع دایره ای شکل دارند اما سطح مقطع های مثلثی و مربعی نیز در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. توزیع کننده های گاز دو دسته استاتیک و دینامیک هستند و موقعیت شان در بخش بالارونده و یا ناودان موجب تأثیر بر نتایج عملیاتی در اهداف گوناگون است. تزریق گاز در نقاط مختلف راکتور و در فواصل طولی علاوه بر توزیع کننده اولیه در عملکرد راکتور تاثیر بسزایی دارند. همچنین در بالابر و ناودان، تجهیزات داخلی مانند سینی های مشبک و تیغه های متصل به دیواره ها را می توان قرار داد. راکتور های ایرلیفت اغلب به دو صورت راکتور ایرلیفت با چرخه داخلی و راکتور ایرلیفت با چرخه خارجی دیده می شود.

مزایای استفاده از راکتورهای ایرلیفت:

از میان راکتورهای مختلف متداول در سیستم های غوطه ور، راکتورهای ایرلیفت به دلایل زیادی شامل: سادگی ساختار، طراحی مکانیکی ساده، عدم نیاز به همزن مکانیکی، هزینة پایین ساخت، اختلاط خوب و مؤثر، انتقال اکسیژن و انتقال جرم مؤثر، راحتی استریل کردن، بازدهی بالا، وجود تنش های ناچیز در مقایسه با راکتورهای همزن دار و امکان انجام فرآیند سلول های حساس بر تنش، سلول های گیاهی، جانوری و سلول های تثبیت شده، امکان انجام فرآیند با میزان بالای ذرات جامد مورد توجه قرار گرفته اند. تحقیقات مختلف نشان می دهد که راکتورهای ایرلیفت، علاوه بر مزایای مذکور دارای اختلاط بهتر و انتقال حرارت مؤثر تری نسبت به راکتورهای حبابی و نیز دارای انتقال اکسیژن مناسب می باشند.