عنوان مقاله :
مطالعه تجربي و شبيه‌سازي CFD عملكرد جريان‌سنج گردابه‌اي در حضور جريان دوفازي گاز- ذره
عنوان به زبان ديگر :
Experimental Investigation and CFD Simulation of Vortex Flow Meter Performance in Gas-Solid Two-Phase Flow
پديد آورندگان :
فرح‌زادي، حمزه دانشگاه علم و صنعت ايران - دانشكده مهندسي شيمي،نفت و گاز، تهران , هاشم‌آباد، حسن دانشگاه علم و صنعت ايران - دانشكده مهندسي شيمي،نفت و گاز، تهران , شيرواني، منصور دانشگاه علم و صنعت ايران - دانشكده مهندسي شيمي،نفت و گاز، تهران
كليدواژه :
جريان‌سنج گردابه‌اي , جريان دوفازي گاز-ذره , فركانس گردابه در پشت بدنه مانع , شبيه‌سازي ديناميك سيالات
چكيده فارسي :
استفاده از جريان‌سنج گردابه‌اي از لحاظ اقتصادي مقرونبه‌صرفه و از لحاظ فني به‌دليل نصب آسان، قابليت اطمينان و دقت بالا توجيه‌پذير است. مكانيزم اندازه‌گيري در اين نوع جريان‌سنج‌ها، اندازه‌گيري فركانس گردابه‌هاي ايجادشده در پشت بدنه مانع است؛ بنابراين در صورت حضور ناخواسته ذرات و تغيير مشخصه‌هاي گردابه‌ها، خطاي اندازه‌گيري مي‌تواند زياد شود. در اين تحقيق اثر پارامترهاي تاثيرگذار در جريان دوفازي گاز- ذره مانند قطر ذرات، چگالي ذرات، كسر حجمي و ميزان بارگذاري جرمي ذرات روي عملكرد جريان‌سنج گردابه‌اي با استفاده از شبيه‌سازي CFD مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه كسر حجمي و قطر ذرات مهمترين پارامترهاي اثرگذار روي عملكرد جريان‌سنج گردابه‌اي هستند و فركانس گردابه را تغيير مي‌دهند. فركانس گردابه در جريان‌سنج گردابه‌اي رابطه مستقيم با متوسط سرعت سيال دارد. همچنين طبق رابطه Q=VA متوسط سرعت سيال در يك سطح مقطع ثابت A متناسب با دبي حجمي سيال (Q) است. ميكروذرات با توجه به اينكه از گردابه اوليه خود خارج نمي‌شوند فركانس گردابه را تغيير نمي‌دهند، در حالي كه ذرات درشت مي‌توانند تا 20% اين فركانس را كاهش دهند. زماني كه كسر حجمي زياد مي‌شود فركانس گردابه‌ها كاهش پيدا مي‌كند و در كسرهاي حجمي بالا، نوسانات تشكيل‌شده در پشت بدنه مانع ناپايدار مي‌شوند؛ بنابراين از آنجا كه اندازه و كسر حجمي ذرات روي فركانس گردابه و سرعت سيال اثر مي‌گذارند، دبي حجمي اندازه‌گيري‌شده توسط جريان‌سنج گردابه‌اي تحت تاثير حضور ذرات قرار مي‌گيرد. به‌منظور اعتبارسنجي، نتايج شبيه‌سازي‌ها با داده‌هاي تجربي مقايسه شده‌اند. حداكثر خطا براي جريان‌هاي تك‌فازي 0/46% و براي جريان‌هاي دوفازي گاز-ذره 6/72% مشاهده شده است.
چكيده لاتين :
Using a vortex flowmeter is affordable, in addition, simple installation, high reliability, and high
accuracy are some advantages of the vortex flowmeter. Vortex flowmeter works based on the
vortex shedding principle, hence, the presence of particles in gas-solid flows may results in
modulation in the turbulence intensity of the carrier phase and manipulate vortex shedding
generated by a bluff body. In this study, the performance of the vortex flowmeter in the presence of
particles with different sizes, density, solid volume fraction, and solid mass loading was studied
with CFD simulation. The results indicated that the volume fraction and particle diameter are
two significant parameters that affect vortex frequency. The vortex frequency is proportional to
the velocity of gas flow and volume flow rate is calculated by Q= VA where V is average velocity
in a pipe section with the area of A. Notwithstanding the neutral effect of microparticles on
vortex frequency, moderate particles lessen the vortex frequency approximately by 20%. To
coincide with the increase of solid volume fraction, the vortex frequency will descend, and in
the high level of solid volume fraction, the vortex pattern goes to reach the instability. Since the
size and volume fraction of the particles affects the frequency and consequently velocity, the
gas flow rate measured by the vortex flowmeter is influenced by the presence of the particles.
The numerical results have been validated with experimental data. The maximum relative
error between the numerical simulation and the corresponding experimental data is 0.46%
and 6.72 % for single-phase and gas-solid two-phase flows, respectively.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك مدرس
