مطالعه آزمایشگاهی تاثیر انتقال جرم بر هیدرودینامیک قطرات منفرد برای سامانه شیمیایی نرمال بوتانول-اسیدسوکسینیک-آب

موضوع تحقیق: جریان دو مایع امتزاج ناپذیر در چند دهه گذشته توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این جریان در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مانند صنایع شیمیایی، پتروشیمی، غذایی و فرآوری کاربرد دارد و به طور گسترده در انتقال روغن با ویسکوزیته بالا از طریق خطوط لوله که توسط آب روانکاری می شود، دیده می شود. با این­حال، یکی از روش های ساده مطالعه ضریب انتقال جرم و هیدرودینامیک جریان در سامانه شیمیایی مایع-مایع، روش تک قطره در حال صعود در فاز دوم ساکن است. اگرچه شاید این مبحث در مورد قطرات با شکل تقریبا کروی و فاقد نوسان و آشفتگی های سطحی کاملا شناخته شده باشد، اما هنوز در مورد قطرات بیضوی و دارای نوسان در فازهای با کشش بین سطحی پایین پیچیدگی دارد. روش تحقیق: در این مطالعه آزمایشگاهی، تاثیر انتقال جرم بر سرعت و شکل قطره در سامانه شیمیایی نرمال بوتانول-اسید سوکسینیک-آب بررسی شده است. متغیرهای مورد مطالعه، شدت جریان فاز پراکنده، اندازه قطره و غلظت اسید سوکسینیک در فاز پراکنده است. آزمایش ها به روش تک قطره در ستون استخراج انجام شد. محدوده قطر قطرات نرمال بوتانول در محدوده شدت جریان مورد آزمایش، بین ۳/۱ تا ۰/۳ میلی­متر و محدوده رینولدز کمتر از ۳۰۰ بود. نتایج اصلی: نتایج نشان داد که سرعت حد قطره در حضور و غیاب انتقال جرم متفاوت است. انتقال جرم باعث تاخیر در رسیدن به سرعت حد می شود، همچنین رژیم قطره را با وجود تغییرشکل آن حفظ می کند. کشش بین سطحی کم این سامانه شیمیایی باعث تشکیل قطرات بیضی شکل شد و نسبت ابعادی تا ۴/۰ کاهش یافت، اما در حضور انتقال جرم، قطرات پهنای بیشتری پیدا کرده، به سمت کروی تر شدن متمایل شدند و نسبت ابعادی در بیشترین غلظت و در بزرگ ترین افشانک (Nozzle) استفاده شده حدود %۵۰ نسبت به غیاب انتقال جرم افزایش یافت. سرعت حد و تغییرشکل قطرات در قالب اعداد بی بعد رینولدز (Re)، اوتوس (Eo)، و وبر (We) مطالعه شد.

Keywords:

Instantaneous velocity , Terminal velocity , Mass transfer , Continuous phase , Drop deformation , سرعت لحظه ای , سرعت حد , انتقال جرم , فاز پیوسته , تغییرشکل قطره