جلسه دفاع پایان¬نامه کارشناسی ارشد (مهندسی مکانیک- گرایش تبدیل انرژی) آقای علیرضا عموشاهی
موضوع: مدلسازی ترمودینامیکی و شبیهسازی عددی یک کریستالایزر گردش اجباری بهمنظور بازیافت آب در فناوری تصفیهی پساب بدون پسماند مایع
استادان راهنما: دکتر رامین کوهی کمالی
استادان داور: دکتر محسن دوازده امامی – دکتر احمد سوهانکار اصفهانی
چکیده :
در این پژوهش، طراحی و مدلسازی کریستالایزر گردش اجباری با هدف ارائه یک چارچوب جامع برای پیشبینی عملکرد و طراحی سیستم انجام شد. ابتدا روابط موازنهی جرم و انرژی و سینتیک تبلور استخراج و در قالب یک الگوریتم عددی پیادهسازی گردید. الگوریتم توسعهیافته امکان محاسبهی حجم دستگاه، دبیها (بازچرخانی، آب بازیافتشده و بلور حاصلشده)، شرایط عملیاتی و میزان انرژی ورودی به سیستم را فراهم ساخت.
در ادامه، مدل در محیط متلب کدنویسی شد و یک نمونه کریستالایزر صنعتی طراحی گردید. همچنین اثر پارامترهای مهمی نظیر شرایط تغذیه، دمای بخار، دمای خروجی از مبدل حرارتی و غلظت خروجی از کریستالایزر بر عملکرد سیستم بررسی گردید. نتایج نشان داد که افزایش دمای تغذیه منجر به کاهش جزئی بار حرارتی مبدل و افزایش اندک توان پمپ میشود؛ افزایش دبی جرمی تغذیه منجر به افزایش حجم کریستالایزر، افزایش دبی جرمی جریان بازچرخانی، افزایش دبی جرمی آب بازیافتشده و افزایش میزان نمک جامد استحصالشده میشود؛ افزایش غلظت تغذیه منجر به کاهش حجم کریستالایزر، کاهش دبی جرمی جریان بازچرخانی، کاهش دبی جرمی آب بازیافتشده و افزایش میزان نمک جامد استحصالشده میشود؛ افزایش دمای بخار منجر به افزایش دما و فشار کریستالایزر، افزایش شدید حجم کریستالایزر، افزایش شدید دبی جرمی جریان بازچرخانی، افزایش نسبتاً زیاد توان پمپ، کاهش جزئی بار حرارتی مبدل و کاهش بار حرارتی کندانسور میشود؛ افزایش دمای خروجی از مبدل حرارتی منجر به کاهش نسبتاً شدید حجم کریستالایزر، کاهش نسبتاً شدید دبی جرمی جریان بازچرخانی، کاهش قابل توجه توان پمپ و افزایش اندک بار حرارتی مبدل میشود؛ افزایش غلظت خروجی از کریستالایزر نیز منجر به افزایش حجم کریستالایزر، افزایش دبی جرمی جریان بازچرخانی، افزایش دبی جرمی آب بازیافتشده و کاهش میزان نمک جامد استحصالشده میشود. همچنین دو پارامتر دمای بخار و دمای خروجی از مبدل حرارتی، به علت حساسیت زیاد نتایج نسبت به تغییرات آنها، از اهمیت بالایی در طراحی کریستالایزر برخودارند؛ به همین دلیل، انتخاب دقیق و هوشمندانهی این دو پارامتر میتواند در دستیابی به یک طرح بهینه و مؤثر کمک کننده باشد.
در گام نهایی، به منظور درک بهتر الگوی جریان و بررسی سایز ذرات، شبیهسازی سیافدی سهبعدی-دوفازی کریستالایزر در انسیس فلوئنت انجام شد. نتایج نشان داد که رشد ذرات به خوبی درحال شکل گرفتن است بهگونهای که ذرات با قطر متوسط 2/75 میکرومتر و قطر ساتر 1/121 میکرومتر وارد کریستالایزر میشوند و در ادامه با قطر متوسط 8/89 میکرومتر و قطر ساتر 3/191 میکرومتر کریستالایزر را ترک میکنند.
در نهایت، نتایج این تحقیق نشان میدهد که ترکیب مدلسازی ترمودینامیکی و شبیهسازی سیافدی میتواند ابزار مؤثری برای طراحی و بهینهسازی کریستالایزرهای صنعتی باشد.
