شبیه سازی CFD سه بعدی و مطالعه آزمایشگاهی هیدرودینامیک جریان در بستر ثابت پرشده از کاتالیست های استوانه ای

در راکتورهای بستر ثابت متداول صنعتی، عمدتا از کاتالیست های با اشکال کروی یا استوانه ای استفاده می شود . با توجه به خصوصیات راکتورهای بسترثابت از جمله قیمت پایین و بهره برداری نسبتا آسان در مقایسه با انواع دیگر بسترهای پرشده از کاتالیست، می توان انتظار داشت که استفاده از آنها برای دهه های متوالی تداوم داشته باشد . فهم صحیح رفتار جریان در داخل بسترهای ثابت به لحاظ کیفی و کمی از اهمیت ویژه ای در طراحی و بهره برداری بهینه از آنها دارد . کارهای زیادی در ارتباط بسترهای پرشده از کاتالیستهای کروی گزارش شده است ولی در مقایسه به خاطر پیچیدگی هندسه جریان در بسترهای پر شده از کاتالیستهای استوانه ای، تحقیقات انجام شده بسیار محدود می باشد . در مقاله حاضر به بررسی تغییرات افت فشار در بستر ثابتی پر شده از کاتالیست های استوانه ای (L/D=1) با نسبت قطر بستر به قطر کاتالیست برابر 2 توسط برنامه COMSOL Multiphysics V3.3 پرداخته شده است . نتایج بدست آمده از شبیه سازی سه بعدی CFD با نتایج آزمایشات هیدرودینامیک انجام شده در آزمایشگاه و روابط تجربی موجود جهت پیش بینی افت فشار در بسترهای ثابت، مقایسه شده است . تطابق بسیار خوب کیفی به همراه تطابق خوب کمی بین نتایج خروجی از شبیه سازی CFD با نتایج آزمایشگاهی در محدوده اعداد رینولدز 1000 تا 4000 دیده میشود، که در اکثر موارد شبیه سازی CFD بهتر از روابط تجربی موجود ( رابطه ارگان و رابطه فیلیس ) عمل کرده است . بنابراین مشاهده می شود که CFD قادر است نتایجی با دقت قابل قبول در مورد پیش بینی هیدرودینامیک بسترهای ثابت با نسبت قطر بستر به قطر کاتالیست پایین که در آنها بیشترین اثر دیواره روی جریان Wall Effects) وجود دارد، ارائه دهد . لذا میتوان از شبیه سازی CFDبعنوان ابزاری قوی در طراحی بسترهای کاتالیستی و رفع مشکلات عملیاتی آنها استفاده کرد

Keywords:

هیدرودینامیک , بسترهای ثابت , کاتالیست استوانه ای , معادله ارگان , دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)