طراحي و ساخت راكتور كاويتاسيون هيدروديناميك براي تقويت واكنشهاي اكسيداسيون پيشرفته

كارشناسي ارشد

توانايي كاويتاسيون براي آزاد كردن انرژي در شكلي مطلوب و تمركز يافته و در مقياس¬هاي طولي و زماني، آن را به يك ابزار جذاب براي تغيير شكل و انتقال انرژي تبديل مي¬كند. فرآيندهاي مبتني بر فناوري كاويتاسيون هيدروديناميك، نسل نسبتا جديدتر فرآيندهاي اكسايش پيشرفته مي¬باشند كه در سال¬هاي اخير مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است. كاويتاسيون هيدروديناميك انعطاف¬پذيري بالايي از نظر شرايط عملياتي و هندسي دارا مي¬باشد و با بهينه¬سازي درست آن مي¬توان به بازدهي بالايي از انرژي رسيد. اين مطالعه با هدف طراحي و ساخت راكتور كاويتاسيون هيدروديناميك به منظور بهبود عملكرد آن در رنگ¬بري پساب حاوي رنگ سرخ كنگو انجام گرفته است. طراحي ونتوري با استفاده از شبيه¬سازي CFD صورت گرفت و عملكرد آن از طريق ساخت مورد مطالعه قرار گرفته شد. از بين پارامترهاي عملياتي، اثر فشار ورودي در دو بخش آزمايشگاهي و شبيه¬سازي مطالعه شد و وجود نقطه بهينه براي رسيدن به حداكثر نرخ رنگ¬زدايي در همه هندسه¬هاي انتخابي مشاهده گرديد. پارامترهاي هندسي موثر بر عملكرد ونتوري كاويتاسيوني از طريق روش سطح پاسخ و شبيه¬سازي CFD بررسي شده است. بر اساس نتايج حاصل، زاويه واگرايي خروجي موثرترين متغير هندسي به شمار مي¬آيد. زاويه همگرايي ورودي برابر با °7/22، طول گلوگاه برابر با 4 ميلي¬متر و زاويه واگرايي خروجي برابر با °5/6 بيشترين طول منطقه كاويتاسيون را در شبيه¬سازي¬هاي صورت گرفته تشكيل مي¬دهند. جهت بررسي صحت عملكرد هندسه بهينه پيشنهادي، پس از ساخت، نرخ رنگ¬بري آن در بخش آزمايشگاهي ارزيابي و با انواع صفحات اريفيس در مساحت جريان يكسان، مقايسه شد. بر مبناي مشاهدات، ونتوري كاويتاسيوني در زمان عملياتي برابر با 60 دقيقه داراي حداكثر نرخ رنگ¬بري %8/38 در فشار بهينه 5 بار مي¬باشد. همچنين در ميان راكتورهاي صفحه اريفيس، اريفيس با 33 سوراخ داراي بيشترين نرخ رنگ¬بري برابر با %2/26 در فشار بهينه 5 بار است. اثر هم¬افزايي فرآيند كاويتاسيون هيدروديناميك و فنتون بر نرخ رنگ¬بري در هندسه¬هاي مختلف نيز مطالعه شده است. بعد از گذشت 60 دقيقه نرخ رنگ¬بري سرخ كنگو در ونتوري، اريفيس 33 سوراخ و اريفيس تك سوراخ به ترتيب برابر با %2/65، %7/58، %35/49 است كه موثر بودن تركيب اين دو فرآيند با هدف رسيدن به حداكثر نرخ رنگ¬بري را نشان مي¬دهد.

193492

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي فرايند

دكتر محمد تقي صادقي