ارايه رابطه اي براي تعيين ضريب انتقال جرم بين فازي در جريان تيلور بر مبناي شبيه‌سازي CFD

CFD based correlation for interphase mass transfer coefficient in Taylor bubble flow

در تحقيق حاضر بر مبناي نتايج حاصل از شبيه‌سازي CFD رابطه اي براي ضريب انتقال جرم بين فازي در جريان تيلور ارايه‌شده است. جهت شبيه‌سازي هيدروديناميك رژيم تيلور در يك سلول واحد از اين جريان از روش VOF استفاده‌شده است. در ادامه انتقال جرم از حباب تيلور به لخته مايع شبيه‌سازي شده است. در شبيه سازي هاي انجام‌شده، حباب تيلور با استفاده از يك روش تكراري در يك هندسه متقارن محوري ساكن شده و جريان مايع از روي آن عبور داده‌شده است. در رابطه ارايه‌شده، تاثير پارامترهاي حاكم بر جريان تيلور نظير عدد مويينه، سرعت حباب گاز، كسر حجمي، طول سلول واحد و قطر لوله مويين بر انتقال جرم بين فازي ديده شده است. مزيت اصلي اين رابطه كارايي آن در تخمين ميزان انتقال جرم بين فازي در محدوده وسيعي از اعداد مويينه است. همچنين رابطه ارايه‌شده، تاثير تغيير شكل حباب بر انتقال جرم بين فازي را در نظر مي گيرد.

In the present study volume of fluid based (VOF) interface tracking method has been used for the simulation of hydrodynamics of Taylor bubble flow in one unit cell. In this case the stationary bubble is supposed in an axis symmetric domain and the liquid flows over it. Afterwards, the effects of different parameters such as capillary number, gas volume fraction, unit cell length and capillary diameter on interphase mass transfer in Taylor flow have been investigated. Finally based on CFD simulation results a correlation has been proposed for interphase mass transfer coefficient. The ability for prediction of mass transfer coefficient in wide range of capillary number is the great advantage of the proposed correlation. In this correlation the change of bubble shape with capillary number has been regarded.