شبيه سازي دو فازي ستون استخراج مايع - مايع ديسك گردان (RDC )

در این پژوهش، شبیه سازی CFD هیدرودینامیك و انتقال جرم بین فازی با در نظر گرفتن چرخش دیسك و تأثیر آن بر مشخصه های هیدرولیكی و پدیده های انتقال بین فازی ستون استخراج دیسك گردان (RDC) مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در این تحقیق مدل موازنه جمعیت با مدل CFD جهت شبیه سازی جریان دوفازی ادغام شده است. از دیدگاه اولرین اولرین جهت مدل سازی هیدرودینامیك جریان دو فازی با بكارگیری مدل تنش رینولدز - هفت معادله ای (RSM) جهت در نظر گرفتن اثرات نوسانات سرعت ناشی از جریان درهم استفاده شده است. بدلیل در نظر گرفتن مدلهای شكست و پیوند قطرات در مدل موازنه جمعیت نتایج حاصل از مدل به نتایج تجربی نزدیكتر شده است. بطوریكه خطای نسبی مقادیر سرعت محاسبه شده و مقادیر تجربی در حدود 11 % می باشد كه خطای قابل قبولی میباشد. مقایسه نرخ انتقال جرم بینفازی در طول ستون برای سه سرعت مختلف بیانگر این است كه با افزایش ارتفاع در طول ستون به دلیل افزایش زمان تماس فاز پراكنده با فاز پیوسته نرخ انتقال جرم از فاز پیوسته به فاز پراكنده افزایش مییابد. همچنین، با افزایش سرعت دیسك به دلیل افزایش اغتشاش جریان و همچنین افزایش شكست و پیوند قطرات در طول ستون سطح انتقال جرم افزایش یافته و نرخ انتقال جرم افزایش می یابد.

In this research, CFD simulation of the hydrodynamic and interphase mass transfer of rotating disc contactor (RDC) column was investigated by considering the rotation of disc and its effects on hydrodynamic and interphase mass transfer characteristic. The population balance model was coupled with CFD model in order to simulate two phase flow. The Eulerian-Eulerian approach was applied to simualte two phase flow hydrodynamic taking into account Reynolds stress model to investigate velocity fluctuations due the flow turbulent. Comparison of velocity magnitude that was obtained from CFD simulation results shows good agreement with corresponding experimental data reported in literature. Due to considering coalescence and break up closure equation in population balance model the CFD simulation results shows good agreement with corresponding experimental data thus the relative error is about 10%. Comparison interphase mass transfer rate along the column length represents that with increasing column height the interphase mass transfer rate was increased due to enhancement in contacting time of dispersed and continuous phase. In addition, with increasing rotating disc velocity due to increase in flow turbulence as well as promotion of droplet coalescence and break up mass transfer surface increases leading increase of interphase mass transfer.