مدل‌سازي CFD و بررسي اثر بافل در كيفيت اختلاط فرآيند توليد پربورات سديم

Computation Fluid Dynamics Modeling for Determination of Baffle Effect on Mixing Efficiency in Sodium Perborate Production Process

شناخت الگوي جريان ميتواند نقش مهمي در بهينهسازي فرآيند اختلاط ايفا كند. براي تهيه پربورات سديم چهار آبه، متابورات سديم و آب اكسيژنه در يك مخزن با هم مخلوط شده واكنش ميدهند و براي اختلاط از همزن توربيني دو پرهاي استفاده ميشود. در اين تحقيق، اختلاط در راكتور تهيه پربورات سديم با استفاده از ديناميك سيالات عددي مدل‌سازي شده و اثر افزودن بافل بر كيفيت اختلاط مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور، ابتدا جريان داخل راكتور بدون بافل و بافلدار به صورت پايا مدل‌سازي شده است. بررسي الگوي جريان ايجاد شده نشان مي دهد كه گرچه افزايش بافلها سبب كاهش سرعت متوسط داخل ظرف مي شود، اما اين كاهش سرعت فقط براي حركت سيال در جهت چرخش پروانههاي همزن است. بررسي مولفههاي سرعت و تنش برشي نشان ميدهد كه افزودن بافلها باعث افزايش سرعت در جهتهاي شعاعي و محوري ميشود. نتيجه هاي به دست آمده در حالت پايا براي مدل‌سازي همگن شدن داخل راكتورها استفاده شده است. مدل‌سازي اختلاط در حالت ناپايا نشان مي دهد كه افزودن بافلها سبب بهبود اختلاط داخل ظرف و كاهش زمان اختلاط به ميزان بيش از 60% مي شود.

Knowledge of fluid flow can play a basic role in optimizing mixing processes. In preparation of sodium perborate, sodium metaborate and hydrogen peroxide, as raw materials, mix and react in the presence of a turbine mixer. In this investigation, the effect of the presence of baffle in a mixing tank equipped with a two-impeller turbine agitator was studied. At first, steady state flow in the tank with and without baffles was modeled. The results show that application of baffles causes reduction of mean velocity in the tank. In contrary, radial and axial velocities increase. Secondly, the results were used for unsteady modeling, which showed that addition of baffles in the tank causes increase of mixing quality and reduction of the required mixing time of more than 60%.