توصيفگر ها :
ديوكسيد كربن , برج سيم مرطوب , جذب , شار انتقال جرم , قطرات , دبي مايع , دبي گاز
چكيده فارسي :
در اين پژوهش از برج جديد سيم مرطوب براي جذب گاز دي اكسيد كربن استفاده شده است. برج مذكور داراي يك سيم از جنس فولاد زنگ نزن بود. با تغيير دبي حجمي فاز مايع و فاز گاز مقادير شار انتقال جرم با استفاده از آناليزCFD و آزمايشات تجربي محاسبه شده است. براي بررسي هندسه جريان پارامترهايي مانند قطر قطرات، فاصله بين قطرات و طول محوري قطرات در دبي هاي متفاوت مايع مورد بررسي قرارگرفت. در ادامه، بازده جذب و نرخ جذب در طول هاي متفاوت از سيم مورد آزمايش محاسبه شد. نتايج حاصل نشان داد با افزايش دبي فاز مايع و دبي فاز گاز ميزان شار انتقال جرم افزايش يافت اما افزايش فاز گاز نسبت به افزايش فاز مايع اثر خيلي كمتري بر افزايش شار انتقال جرم داشت. در آناليز CFDبا افزايش دبي فاز مايع از 60 به 117 ميلي ليتر بر دقيقه ميزان شار انتقال جرم 21درصد افزايش داشت. همچنين با افزايش دبي گاز از 10به 40 در دبي ثابت مايع 117 ميلي ليتر بر دقيقه دبي گاز 7 درصد افزايش يافت. با افزايش دبي فاز مايع قطر قطرات تشكيل شده روي سطح سيم كاهش يافت اما با افزايش دبي فاز گاز قطر اين قطرات بيشتر شد. با افزايش دبي فاز مايع تعداد قطرات ايجاد شده روي سطح سيم افزايش پيدا كرد كه اين امر باعث ايجاد سطح تماس بيشتر بين دو فاز گرديد. با افزايش 50% دبي فاز مايع در يك فاصله مشخص از طول برج تعداد قطرات ايجاد شده روي سطح سيم حدود 66.66 درصد افزايش يافت. با افزايش دبي فاز مايع فركانس قطرات ايجاد شده روي سطح سيم بيشتر شد و در نهايت طول محوري قطرات كم شد. اين بدان معني بود كه قطرات در فاصله كمتري از يك ديگر روي سطح سيم قرار گرفتند. همچنين با افزايش دبي فاز مايع طول محوري قطرات 33.33 درصد كاهش يافت. ضخامت فيلم مايع نيز در دبي هاي متفاوت مايع و گاز مورد بررسي قرار گرفت و نتايج حاصل از آزمايشات و آناليز CFD نشان داد افزايش دبي فاز گاز تاثيري بر ضخامت فيلم مايع نداشت اما در مقابل افزايش دبي فاز مايع باعث افزايش ضخامت فيلم پايه شد. با افزايش دبي مايع از 60 ميلي ليتر بر دقيقه به 90 ميلي ليتر بر دقيقه ضخامت فيلم پايه 2.5درصد افزايش يافت. نرخ جذب و بازده جذب مورد بررسي قرار گرفت و با توجه به نتايج با افزايش دبي حجمي مايع نرخ جذب افزايش يافت اما بازده جذب روند كاهشي داشت. با افزايش دبي مايع نرخ جذب 15درصد افزايش يافت اما بازده جذب با افزايش دبي مايع، 27درصد كاهش يافت. با توجه به اينكه با افزايش دبي مايع زمان ماند كمتر شد و مدت زمان تماس بين دو فاز كمتر گرديد بنابراين بازده جذب كاهشي شد .
چكيده انگليسي :
In this research, a new wet wire tower has been used to absorb carbon dioxide gas. The said tower had a stainless-steel wire. By changing the volumetric flow rate of the liquid phase and the gas phase, the mass transfer flux values have been calculated using CFD analysis and experimental tests. To check the flow geometry, parameters such as the droplet diameter, the distance between the drops and the axial length of the drops at different liquid flow rates were investigated. Next, absorption efficiency and absorption rate were calculated in different lengths of the tested wire. The results showed that with the increase of liquid phase flow rate and gas phase flow rate, the mass transfer flux increased, but the increase of gas phase had a much smaller effect on the in-crease of mass transfer flux than the increase of liquid phase. In the CFD analysis, with the in-crease of liquid phase flow rate from 60 to 117 ml/min, the mass transfer flux increased by 21%. Also, by increasing the gas flow rate from 10 to 40 at a constant liquid flow rate of 117 ml/min, the gas flow rate increased by 7%. With the increase of the liquid phase flow rate, the diameter of the droplets formed on the surface of the wire decreased, but with the increase of the gas phase flow rate, the diameter of these droplets increased. With the increase in the flow rate of the liquid phase, the number of droplets created on the surface of the wire increased, which caused a greater contact surface between the two phases. With a 50% increase in the flow rate of the liquid phase at a certain distance from the length of the tower, the number of droplets created on the surface of the wire increased by 66.66%. With the increase in the flow rate of the liquid phase, the frequency of the droplets created on the surface of the wire increased and finally the axial length of the droplets decreased. This meant that the droplets were placed at a smaller dis-tance from each other on the surface of the wire. Also, with the increase in the flow rate of the liquid phase, the axial length of the droplets decreased by 33.33%. The thickness of the liquid film was also investigated at different flow rates of liquid and gas, and the results of the tests and CFD analysis showed that increasing the flow rate of the gas phase had no effect on the thick-ness of the liquid film, but on the other hand, increasing the flow rate of the liquid phase caused an increase in the thickness of the base film. By increasing the liquid flow rate from 60 ml/min to 90 ml/min, the thickness of the base film increased by 2.5%. The absorption rate and absorption efficiency were investigated, and according to the results, the absorption rate increased with the increase in liquid volumetric flow rate, but the absorption efficiency decreased. With the in-crease of liquid flow rate, the absorption rate increased by 15%, but the absorption efficiency de-creased by 27% with the increase of liquid flow rate. Considering that with the increase of liquid flow, the retention time decreased and the contact time between the two phases decreased, so the absorption efficiency decreased.
