بررسي نظريه آشفتگي كولموگروف و تعيين ضريب نفوذ دارسي در بستر آكنده دوار

Study of Kolmogorov Turbulence Theory and Intrinsic Permeability Coefficient of Darcy's Law in Rotating Packed Bed

بستر آكنده دوار به عنوان يكي از برجسته ترين تجهيزات تشديد فرايند مستلزم مطابقت با نظريه هاي انتقال جرم حاكم بر سامانه هاي جداسازي است. در اين ميان رابطه ي دارسي به عنوان يكي از مطرح ترين مدل ها براي پيش بيني سرعت حركت سيال در محيط هاي متخلخل و نظريه آشفتگي كولموگروف (با توجه به شرايط خاص عملياتي اين سامانه مانند سرعت دوراني بالا) از مناسب ترين نظريه ها براي بررسي وضعيت يدروديناميكي بستر آكنده دوار است. مطالعه تجربي نظري صورت گرفته در اين پژوهش بر پايه مباني نظري مدل دارسي و همچنين نظريه آشفتگي كولموگروف است كه با هدف مطالعه وضعيت افت فشار و اندازه قطره هاي موجود در سامانه (با درنظر گرفتن شرايط عملياتي حاكم بر بستر آكنده دوار) انجام شد. معادل سازي عامل هاي اساسي هريك از اين دو نظريه در اين سامانه سرانجام منجر به پيش بيني قطر متوسط قطره هاي موجود در بخش پرشده و ارايه مدلي براي ضريب نفوذ دارسي شد. در اين راستا، پس از بررسي اثرپذيري افت فشار از سه متغير عملياتي (سرعت چرخش بستر و نرخ جريان دو فاز ورودي درگير در فرايند) عملكرد مدل ارايه شده در تعيين ضريب نفوذ دارسي ارزيابي شد. مقدار 95/0 براي عامل همبستگي در اين مقايسه به روشني بيانگر دقت قابل پذيرش فرضيه ها و معادل سازي هاي صورت گرفته بود كه در نتيجه آن درستي رابطه به دست آمده در پيش بيني نظري ميزان افت فشار بسترهاي آكنده دوار (بدون نياز به انجام آزمايش هاي هيدروديناميكي) تاييد شد. افزون بر اين، مقايسه مقدارهاي تجربي دردسترس قطر متوسط قطره هاي موجود در بستر (گزارش شده توسط ساير پژوهشگران در پژوهش هاي پيشين) و همچنين مقدارهاي محاسبه شده با بهره گيري از مدل هاي ارايه شده با نتيجه هاي به دست آمده با استفاده از مباني نظري آشفتگي كولموگروف انجام شد كه مطابق با آن قابليت پذيرش بالا تر اين نظريه نسبت به ساير رابطه ها و مدل هاي ارايه شده در پيش بيني مقدارهاي نزديك تر با داده هاي تجربي به روشني مشهود بود.

Rotating packed bed is a highlighting device in process intensification equipment that needed to more study in order to investigate conformity by mass transfer theory. Darcy's law is also used to describe fluid velocity in porous media. Furthermore, since rotating packed bed has high centrifugal acceleration, Kolmogorov turbulence theory as a suitable model to study the experimental setup. In this study, the Darcy model and the Kolmogorov theory were noted to detected changes in pressure drop and average droplet size in the packed zone of bed. theirfore, correspondence of an essential parameter in these models was done in order to determine the average droplet diameter and intrinsic permeability of the medium in the Darcy model. Finally, the influence of rotor speed and gas-liquid flow rate on pressure drop was a discussion. Also, a new correlation referred to calculation intrinsic permeability of Darcy's law and was evaluated by experimental data. Experimental data and calculation result of pressure drop has been high similarity that was an emphasis to use the appropriate assumption to achieve this result. In addition, the proximity of calculated average droplet size by Kolmogorov theory with experimental data that was published in literature study was illustrated the high performance of this basic assumption of Kolmogorov theory to coordination by rotating packed bed.