18621

16179

كارشناسي ارشد

پديده هاي انتقال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

پانزده، 118ص.: مصور، جدول، نمودار

1402/04/12

كتابنامه

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

1402/04/13

2942472

پودر پلي پروپيلن توليد شده در واحد پايلوت PP شركت پژوهش و فناوري پتروشيمي- مركز اراك از طريق خط لوله نئوماتيك به سيلو منتقل مي‌شود. تعيين افت فشار در اتصالات و خط لوله و زمان اقامت ذرات با اندازه متفاوت و همچنين محاسبه توان مصرفي دمنده براي انتقال پودر و بررسي پارامتريك براي طراحي واحد هاي مشابه ضروري است. بنا به سفارش شركت پژوهش و فناوري پتروشيمي هدف اين پايان نامه تقاضا محور بررسي افت فشار و زمان اقامت ذرات پودر و همچنين توان مصرفي دمنده با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي است. هندسه مسير انتقال پودر پليمري مطابق اندازه هاي واقعي واحد صنعتي در نرم افزار Gambit گسسته سازي شده و معادلات پيوستگي و ناوير- استوكس با در نظر گرفتن دوفاز اويلري با نرم افزار Ansys Fluent حل شد. فشار ورودي عمليات جاري در واحد پايلوت با نتايج شبيه سازي تطابق خوبي نشان داد. اثرات تغيير سرعت گاز حامل و نرخ بارگذاري پودر بر هيدروديناميك محاسبه شد. با افزايش 10 و 20 درصد در سرعت گاز حامل افت فشار پودر در كل مسير به ترتيب 8/8 و 6/10 درصد افزايش يافت. با كاهش 10 و 20 درصد در سرعت گاز حامل افت فشار كل در كل مسير به ترتيب 9/2 درصد كاهش و 6/8 درصد افزايش يافت. افزايش 10 و 20 درصدي سرعت گاز حامل توان دمنده به ازاي هر كيلوگرم واحد پودر منتقل شده را به ترتيب 6/19 درصد و 6/32 درصد نسبت به شرايط عملياتي جاري افزايش مي‌دهد. همچنين افزايش و كاهش نرخ بارگذاري پودر ورودي به مسير انتقال مطالعه شد و در اثر افزايش 10 .و 20 درصد نرخ بارگذاري پودر، افت فشار كل مسير 2/10 و 1/11 درصد افزايش يافت و در اثر كاهش 10 .و 20 درصد نرخ بارگذاري پودر، افت فشار كل مسير 2/13 و 6 درصد افزايش يافت. زمان اقامت پودر در مسير انتقال با استفاده از محاسبه خط مسير در مختصات اويلري و جداگانه در مختصات لاگرانژي محاسبه شد كه تطابق خوبي داشته و براي شرايط عملياتي جاري 21/7 ثانيه است. افزايش سرعت گاز حامل به ميزان 10 و 20 درصد سبب كاهش زمان اقامت به ميزان 57/6 ثانيه و 09/6 ثانيه و افزايش نرخ بارگذاري پودر به ميزان 10 و 20 درصد سبب افزايش زمان اقامت به ميزان 14/7 ثانيه و 11/7 ثانيه شد. محاسبات لاگرانژي با در نظر گرفتن توزيع اندازه ذرات نشان داد كه ذرات با اندازه درشت در لايه هاي زيرين با سرعت كمتري نسبت به ذرات با اندازه هاي كوچك كه در لايه هاي بالا هستند، حركت مي‌كنند. با توجه به سيزده اجراي متفاوت،كمترين توان دمنده براي انتقال واحد جرم پودر براي حالتي است كه سرعت گاز حامل 68/31 متر بر ثانيه و سرعت بارگذاري پودر 47/1 متر بر ثانيه است كه در اين حالت توان لازم براي انتقال واحد پودر منتقل شده W/Kg 990/0 و زمان اقامت پودر 09/6 ثانيه است كه نسبت به شرايط عملياني جاري كاهش پيدا كرده است.

The polypropylene powder produced in the pilot plant located at the Petrochemical Research and Technology Company - Arak Center – is pneomatic transferred to the silo through the pipeline. Determining the pressure loss in the joints and pipeline and the residence time of particles as well as calculation of the blower consumption power and parametric investigation are necessary for designing similar units. According to the request of the petrochemical research and technology company, the purpose of this thesis is to investigate the pressure drop and residence time of the powder particles as well as the power of the blower using computational fluid dynamics. The geometry of the powder transfer path according to the actual sizes of the pilot plant was discretized in Gambit and the continuity and Navier-Stokes equations were solved by considering two Eulerian phases using Ansys Fluent software. Inlet pressure of current operation in pilot plant showed good agreement with simulation results. The effects of changing carrier gas inlet velocity and powder loading rate on hydrodynamics were calculated. 10 and 20 percent increase in the inlet gas velocity increased the pressure drop in the whole route by 8.8 and 10.6 percent, respectively. With a decrease of 10 and 20 percent in the inlet gas velocity the total pressure drop decreased by 2.9% and increased by 8.6%, respectively. By increase of 10 and 20% of the inlet gas velocity blower power per kilogram of carried powder increased by 19.6 and 32.6% compared to the current operating conditions, respectively. Also, the increase and decrease of the loading rate of the powder to the pneumatic line was studied. Increasing powder loading rate by10 and 20 percent increased the total pressure drop by 10.2 and 11.1 percent while reducing the powder loading rate by 10 and 20 percent, increased the total pressure drop by 13.2 and 6 percent, respectively. The powder residence time in the pneumatic line was calculated using path line determination in Eulerian and also in Lagrangian coordinates which was in good agreement. The residence time of the powder was 7.21 seconds for current operating conditions. Residence time of powder reduced to 6.57 and 6.09 seconds with 10 and 20 percent increase in inlet gas velocity, respectively. Increasing the loading rate of powder by 10 and 20 percent increased the residence time to 7.14 and 7.11 seconds, respectively. Lagrangian calculations, taking into account the particle size distribution, showed that coarse-sized particles in the underlying layers moved at a slower rate than smaller particles that were in the upper layers. According to thirteen different conditions investigated in this research, the lowest blower power consumed per kilogram of powder obtained with the carrier gas velocityof 31.68 m/s and the powder superficial velocity 1.47 m/s, in which case the consumed power per kilogram of powder was 0.990 W/kg and the powder residence time was 6.09 seconds.

محسن نصراصفهاني

مسعود حق شناس فرد

ارجمند مهرباني زين آباد , نسرين اعتصامي