دانلود پروژه مقاله در موردجریانهای برخوردکننده word

توضیحات

  مقاله در موردجریانهای برخوردکننده word دارای 43 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در موردجریانهای برخوردکننده word  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در موردجریانهای برخوردکننده word،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در موردجریانهای برخوردکننده word :

1-1- جریانهای برخورد كننده
بسیاری از عملیات مهندسی كه در بین دو فاز استخراج ناپذیر انجام می شود بوسیله انتقال جرم یا انتقال حرارت كنترل می شوند، بنابراین همواره كوشش می شود كه تا حد امكان چنین مقاومتهایی را كاهش داد.
اولاً فرایندهای انتقال حرارت یا جرم گدر سیستم، گاز-جامد، گاز-مایه، مایع-مایع و جامد-مایع عموماً ممكن است با سه مقاومت سری دئر نظر گرفته شوئند، با فرض یك سیستم قطره مایع-گاز به عنوان حالت مبنا مشاهده شود. ممكن است برحسب خواص سیستم مقاومت های زیر مؤثر باشند، مقاومت خارجی مقاومت سطح ، مقاومت داخلی .

مقاومت داخلی را ممكن است با كاهش اندازه ذره فار پیوسته كاهش داد، اگر این كارها امكان پذیر نباشد باید زمان اقامت ذره را در داخل سیستم افزایش داد. كاهش مقاومت خارجی ممكن است از طریق روشهای زیر میسر گردد.
a- افزایش سرعت حنسبی بین ذرات و فاز پیوسته كه با افزایش اصطكاك بین فازها نیز مرتبط است
b- كاهش ابعاد و ذرات كه باعث كاهش ضخامت زیر لایه آرام كه كنار سطح تشكیل می شود، می گردد. كاهش ایجاد ذراتن باعث افزایش ضرایب انتقال می گردند.
c- توزیع یكنواخت فاز پراكنده درون فاز پیوسته.
d- اعمال تأثیرات دیرگر روی ذرات، مثل نیروهای اینرسی و سانتریفوژی
مقاومت سطح با حذف ناخالصی ها ممكن است به دست‌ آید.
در دهه 60 میلادی روش بسیار ویژه ای بعنوان جریانهای برخورد كننده (IS) توسط [1]Elperin مطرح شد كه روش بسیار مؤثری برای فرایندهای انتقال جرم و حرارت محسوب می گردد. انتظار می رود كه این سیستم ها بصورت گسترده ای مورد استفاده قرار بگیرند.
این سیستم می تواند برای سیستم های دو زمانه مایع-گاز-جامد بكار برود. در این روش دو جریان در خلاف جهت هم روی یك محور به یكدیگر برخورد می كنند. برای یك جریان نمونه گاز-جامد

همانطور كه در شكل 1-1 دیده یم شود دو جریان در وسط (ناحیه برخو.رد) به شدت به هم برخورد می كنند، بدلیل برخورد بین جریانهای مخالف، یك ناحیه نسبتاً باریكی یا تلاطم شدید ایجاد می شود، كه شرایط بسیار مطلوبی را برای افزایش سرعت انتقال جرم و حرارت بوجود می آورد. علاوه بر این در این ناحیه غلظت (تراكم) ذرات بیشترین مقدار است [2]، و بصورت یكنواخت تا نقطه تزریق كاهش می یابد، این تكنیك در سیستم های گاز-مایع مایع-مایع و جامد-مایع نیز بكار یم رود. با توجه به شكل 1-1

جریان مخالف باعث ورود ذرات به داخل فاز پیوسته مقابل به علت وجود نیروی اینرسی می شود. بعلت نیروی درگ سرعت ذره ها در فاز مخالف كاهش پیدا می كند و در نهایت همراه فاز پیوسته بر می گردد و دوباره به ناحیه برخورد می رسد و این عمل تكرار می گردد.
بطور كلی سه حالت ممكن استن برای ذرات در سیستم پیش بیاید.
اول ممكن است برخی ذرات بصورت رودررو با هم برخورد كنند و در نتیجه سرعت آنها صفر گردد و از سیستم بخاطر نیروی وزن خارج گردند. دوم اینكه گاهی این برخورد با زاویه صورت بگیرد كه باعث تغییر مسیر ذره شده و ذره را از سیستم خارج می كند. در حالت سوم ذره بدون برخورد وارد جریان فاز پیوسته مقابل می شود. با توجه به شكل 1-1 ذره در ابتدا هم سرعت فاز گاز می باشد و

سرعت آن ug است وقتی كه ذره وارد فاز مقابل می شود سرذعت نسبی فاز پیوسته و ذره برابر 2ug می باشد.
1-1 U=ug-(-ug)=2ug
بنابراین سرعت ذره در ابتدای ورود به فاز پیوسته مقابل بیشترین مقدار و برابر 2ug است، با جركت ذره به عمق فاز پیوسته مقابل به علت نیروی درگ رفته رفته از سرعت ذره كاسته می گردد و

سرعت نسبی آن كم می شود.
1-2 U=Up-(-Ug)=Up-+Ug
به اینكه سرعت ذره صفر می گردد و سپس همراه فاز پیوسته بر می گردد و سرعت آن افزایش می یابد، اگرچه در سیستم به علت اتلاف های انرژی سرعت ذره رفته رفته كم می شود، و از سیستم خارج می شود وای آمد و رفت های متوالی ذره در بین دو فاز باعث افزایش زمان اقامت در سیستم می شود تا اینكه ذره به علت اتلاف انرژی و یا حالت اول و دوم از سیستم خارج شود. بنابراین جبرای تعداد ذرات توزیعی از زمان اقامت در سیستم وجود خواهد داشت كه بصورت متوسط باعث بهبود عملیات انتقال در سیستم دو فازی می گردد.
1-2- مزایای جریانهای برخورد كننده
1-3- بطور كلی جریانهای برخورد كننده بعلت شرایط ویژه، سرعت نسبی بالای فازها، برخورد و نیروهای برخوردی، افزایش زمان اقامت و تلاطم شدید در ناحیه برخورد باعث بهبود و افزایش پدیده های انتقال در سیستم می شوند.
1- افزایش سرعت نسبی U بین فازها كه جریان پیوسته فاز متقابل می شوند. كه نسبت به راكتورهای دیگر بسیار بیشتر می باشد.
2- بعلت حركت نوسانی در فاز پیوسته زمان اقامت ذرات در سیستم افزایش می یابد.
3- سطح مؤثر تماس بریا اتصال جرم و حرارت برابر سطح واقعی ذرات است، این حالت در دستگاههای دیگر وجود ندارد زیرا سطح تماس مؤثر كمتر از سطح واقعی ذرات است.
4- جریان آشفته ایجادا شده در نایه برخورد باعث افزایش ضرایب انتقال حرارت و جرم می شود.
5- بعلت برخورد ذرات و نیروهای بررسی در سیستم های گاز جامد باعث شكست ذرات می شود كه باعث كاهش اندازه ذرات و افزایش سطح آنها می گردد.
در سیستم های مایع –گاز یا مایع مایع مزیت های زیر دیده می شود.
1- تبدیل جریان مایع به قطرات ریز كه باعث افزایش سطح تماس می شود.
2- حركت نوسانی قطرات باعث افزایش زمان اقامت می شود.
3- در منطقه برخورد جریان آشفته ایجاد می شود و باعث اختلاط كامل و كاهش گرادیان دما و غلظت در فاز پیوسته می شود كه باعث افزایش انتقال بین دو فاز می شود. و نیز افزایش ضرایب انتقال را در پی دارد.
افزایش زمان اقامت ذرات در راكتور و حركت نوسانی به وسیله آزمایشات مختلف به اثبات می

رسد.
انواع مختلف راكتورهای تك مرحله ای با جریانهای برخوردی در شكل 2-3 مشاهده می شود كه برای سیستم های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

بطور متداول راكتورهای با جریانهای برخورد كننده (ISR) از اجزاء زیر تشكیل می شوند. تانك ذخیره خوراك؛ تغذیه كننده؛ دو لوله شتاب دهنده كه به بدنه راكتور متصل است؛ بدنه راكتور؛ خروج محصول و خروج فاز پیوسته؛ جداكننده؛ تانك ذخیره محصول
راكتورهای با جریانهای برخوردی (ISR) را بر مبنای تعداد جریانهای برخورد كننده، زاویه برخو.رد، شكل مجرای حاوی جریانها، مشخصات جریالن سیالها (برای مثال گردابه ای و غیر گردابه ای) و غیره، می توان به دسته ای بزرگ مختلفی تقسیم بندی كرد. تقسیم بندی بخشی از انواع این نوع راكتورها كه مورد بحث ثرار می گرد بوسیله Mujamdar , kudva ارایه گردیده است.
موارد مختلفی می تواند ملاك تقسیم بندی باشد
– جریان در فاز پیوسته (jet)
– چرخش گردابه ای، موازی
– جریان سیال درون راكتور
– مختلف الجهت و هم محور
¬- مختلف الجهت و غیر هم محور
– منحنی وار روی یك محور
– منحنی وار غیر هم محور
– حالت و تعداد واحد برخورد
حالت ثابت، حالت متحرك، چند منطقه ای شكل 2-4
تقسیم بندی راكتورهای با جریانهای برخوردی
راكتورهای با جریان برخورد كننده با استفاده از اثرات جریانهای برخورد كننده برروی پدیده های انتقال برای سیستم های چند فازی مورد استفاده قرار می گیرند. تكنیك IS (Impinging Streams) به تكنیك استفاده از جریانهای برخورد كننده در فرآیندهای گاز-گاز، گاز-جامد، گاز-مایع، مایع-مایع و
مایع-جامد گفته می شود. راكتورهای برخوردی ممكن است به دلایل زیر فقط در ساختارشان متفاوت باشند.

1- خواص مواد تحت فرآیند، گرانول، خمیر، محلول ها و ;
2- پارامترهای انجام پروسس، دما، فشار و ;
3- ملزوماتی كه برای خواص محصول لازم است
4- مواد ساخت راكتور

راكتورهای با جریانهای برخورد (ISR) بطور كلی به دو دسته تك مرحله ای و چند مرحله ای تقسیم می شوند. در راكتورهای تك مرحله ای جریان ها فقط یك بار با یكدیگر برخورد می كنند. در حالی كه راكتورهای چند مرحله ای از تعدادی راكتور تك مرحله ای ساخته شده اند كه جریانهای خروجی از هر راكتور وارد راكتور دیگر می شود. یك شمای كلی از هر یك از دو دسته از راكتورهای با جریانهای برخوردی در شكل 2-1 و 2-2 دیده می شود.
2-1 راكتور برخورد تك مرحله ای شكل 3-1-a كتاب
2-2 راكتور برخوردی چند مرحله ای شكل 3-5 كتاب
در راكتورهای چند مرحله ای با جریانهای برخورد كننده علاوه بر اینكه نوع هر یك از راكتورهای موجود می تواند مبنای تقسیم بندی آنها قرار بگیرد نحوه آرایش جریانها نیز اساس تقسیم بندی قرار می گیرد، این دو گونه، 2 جریان همسو و ناهمسو در شكل 2-2 مشاهده می گردد.
مسطح با جریان شعاعی، مسطح با جریان داره ای
– نحوه كار راكتور
خوراك پیوسته دو طرفه، خوراك پیوسته یك طرفه، نیمه پیوسته
شكل و سیستم خاص هر یك از انواع راكتورهای با جریانهای برخومردی آنها برای كاربرد متفاوتی مناسب می كند.
2-1 انواع راكتورها با جریانهای برخوردی
2-1-1 راكتورهای سیكلونی با دو جریان برخورد كننده
این راكتورها یكی از رایج ترین انواع راكتورهای برخورد كننده می باشند و در سیستمهای جامد – گاز و جامد – مایع كاربرد دارند. یك نمونه از این راكتورها در واكنش گاز-جامد در شكل 2-5 نشان داده شده است. راكتور از محفظه ای حلقه ای (منطقه شماره یك) كه درون یك استوانه قرار دارد، تشكیل سده است (همانند یك سیكلون). گاز از طریق دو لوله موازی ورودی به محفظه حلقه یا وارد می شود. ذرات جامد از طریق مایه رساتن شماره 2، به درون جریان اصلی تزریق می شوند. هر دو جریان داخل لوله های اصلی دارای یك شدت می باشند. این دو جریان پس از ورود به محفظه حلقه ای، به دلیل میروی جانب مركز و اثر ماگنوس به طرف مركز راكتور منحرف می شوند و در نقطه 3 (منطقه برخوردی) با یكدیگر برخورد می كنند. سیال پس از برخورد و ذرات پس از طی حركت نوسانی خود به پایین می ریزند. ذرات از طریق خروجی انتهای راكتور و سیال، اگر گاز باشد از طریق استوانه وسط (مانند شكل) و اگر مایع باشد، از طریق مجرای خروجی ذرات از راكتور خارج می شود.
شكل 2-5 راكتور سیكلونی با دو جریان برخورد كننده

از این راكتور در موارد زیر استفاده شده است. خشك كردن ذرات جامد، اختلطظ گاز-گاز و جامد-جامد، انحلال ذرات و احتراق گازها.
1-1-2 راكتورهای سیلكونی با دو جریان برخورد كننده همراه با خوراك اضافی

سیال
این راكتورها مشابه با راكتورهای سیلكونی با دو جریان برخورد كننده و دارای دو منطقه برخورد می باشند (شكل 2-6). سیال و ذرات از طریق لوله هیا موازی واقع در بالای راكتور وارد شده و در منطقه برخوردی با یكدیگر برخورد كرده و به پایین می ریزند. در دو لوله پایین، تنها جریان سیال وجود دارد كه با برخورد با ذرات، دومین منطقه برخوردی را به وجود می آورد. با استفاده از این راكتور بعلت وجود دو منطقه ی برخموردی، زمان اقامت متوسط ذرات افزایش و عملیات اختلاط بهبود می یابد (نسبت به راكتورهای سیلكونی با دو جریان برخورد كننده و بدون خوراك اضافی سیال). از این راكتور نیز همانند راكتورهای قبلی در خشك كردن جامدات انحلال و ذرات جامد در این راكتور بررسی شده است.
شكل 2-6 راكتور سیلكونی با دو جریان برخورد كننده همراه با خوراك اضافی سیال
2-1-3 راكتورهای سیلكونی با چهار جریان برخورد كننده
این نوه راكتور همانطور كه در شكل 2-7 مشاهده می شود از چهار جریان كه بصورت موازی و مماسی وارد آن می شوند، تشكیل می شود. در این راكتور چهار منطقه ی برخوردی (شماره های 3 و مناطق بین دو شماره 3 در شكل 2-7) بوجود می آید كه می تواند بطور همزمان چهار نوع جامد مختلف را با یكدیگر مخلوط كرد. از طرفی این راكتور در خشك كردن جامدات نیز كاربرد دارد.
2-1-4 راكتورهای با دو جریان برخورد كننده هم محور
این دسته نیز در واكنشهای سیال – جامد بكار می روند. در این راكتورها دو جریان بصورت هم محور و ناهمسو از طریق لوله های شماره 2 (شكل 2-8) وارد می شوند. در ناحیه شماره 3 (منطقه برخوردی). برخورد انجام شده و گاز از بالا و جامد و مایع از پایین خارج می شوند. در این نوع راكتورها اختلاط، انحلال و خشك كردن جامدات انجام شده است.

2-1-5 راكتورهای پاششی با دو جریان برخورد كننده
این راكتورها نیز از نوع راكتورهای هم محور می باشند كه دو جریان بصورت همراستا و مختلف الجهت به سوی یكدیگر گسیل می شوند (شكل 2-9)، لذا دیگر برخورد جریانها با دیواره را مشاهده نمی كنیم. در این راكتورها با استفاده از نازلها، جریان مایع و گاز به درون راكتور پخش می شود و در منطقه برخوردی اختلاط بین دو جریان و همچنین قطعه قطعه شدن ذرات مایع مشاهده می شود. واكنشهای گاز-مایع و مایع-مایع در این راكتورها انجام می شود.
شكل 2-9 راكتور پاششی با دو جریان برخورد كننده
نازلها عامل اصلی در قطعه قطعه شدن قطرات و پخش مناسب مایع می باشند، لذا انتخاب نوع نازل در این راكتورها بسیار مهم می باشد.
نازلها

عمل نازل عبارت است از قطعه قطعه كردنم و شتاب دادن توده سیال است كه ذره های مایع بوسیله الگوهای جریان خاص كه بستگی به شكل نازل دارد بصورت اسپره در فضا پخش می شود.
یك افشانك یا ارفیس اگر مایع دارای آشفتگی كافی باشد می تواند باعث مقطعه قطعه شدن مایع می شود ولی نمی تواند به عنوان یك نازل بحساب بیاید زیرا دارای شكل اسپری مشخص و ویژه مانند یك نازل نخواهد بود.
سه نوع نازل برحسب منبع انرژی مورد استفاده برای اسپره كردن بكار می برند و

جود دارند.
فشاری ، سینماتیكی و سونیك.
نازل فشاری سانتیرفوژی (تك سیاله)
این نوع نازلها از انرژی فشاری جهت قطعه قطعه كردن توده سیال استفاده می كنند. با تبدیل انرژی فشاری به انرژی جنبشی درون لایه های توده سیال لایه ها در اثر خواص فیزیكی مایع و اثر اصطكاك بین محیطی كه تخلیه می شود توده مایع به قطعات مایع تبدیل می شود.
تبدیل انرژی در این نوع نازلها بطوری است كه باعث حالت چرخشی در مایع می شود كه باعث تبدیل انرژی بهتر می گردد. اساس كار و شكل نازلهای فشاری سانتریفوژی در شكل (- و -) دیده می شود.
این نوع نازلها باعث ایجاد الگوی اسپری به شكل مخروط توخالی می شوند كه اندازه آنها كاملاً وابسته به شرایط كار نازل. برای هر فشاری طول ماكسیمم برای طول هر واحد وجود دارد. كاهش فشار باعث كاهش طول مخروط می گردد. كاهش ویسكوزیته باعث افزاتیش طول مخروط می گردد. در حالی كه افزایش جذب سطحی اثر عكس را دارد. افزایش سرعت پرده ایجاد شده و نیز افزایش آشفتگی ناشی از اصطكاك با محیطی كه تخلیه در آن صورت می گیرد باعث كاهش طول اسپره می گردد.
طراحی داخلی نازل بصورتی است كه باعث گردش سیال درون نازل می گردد. چرخش سیال درون نازل باعث توخالی شدن مخروط خروجی از نازل می گردد.
شكل اسپره خروجی از نازل به نحوه طراحی آن بستگی دارد. نازل های نشان داده دشه در شكل (17-6) ایجاد مخروط توخالی می كنند هر قدر كه چرخش داخل نازل زیادتر باشد زاویه مخروط بازتر می شود.
با حذف چرخش مایع درون نازل و یا تنظیم مقدار چرخش نسبت به سرعت خطی سیال شكل اسپره خروجی به مخروط توپر تبدیل می شود. در این نوعت اسپره قطره تقریباً بطور یكنواخت پخش می شوند گرچه تراكم قطرات در قسمت مركزی بیشتر است شكل (18-6) الگوهای مختلف اسپره و نیز اثر فشار و ضریب تخلیه نازل به شكل اسپره را نشان می دهد.
معایب اصلی نازلهای فشاری (تك سیاله) نیاز به فشار بالا، دبی های بالای خروجی و نیز نیاز به فیلتر كردن مایعات برای جلوگیری از گرفتگی نازل است، علاوه بر آن هر نوع سیالی نمی تواند در این نازلها مورد استفاده قرار گیرد.
نازلهای دو سیاله

نازلهای دو سیاله براساس استفاده از انرژی سینماتیكی برای تبدیل مایع به قطعات ناپیوسته كار می كنند. سرعت زیاد گاز باعث ایجاد نیروی اصطكام بر سطح مایع می شود كه سبب گسیختن مایع به قطرات اسپره می گردد. شكل و خواص اسپره بستگی به خواص مایع (دانسیته، كشش سطحی و ویسكوزیته) و خواص جریان گاز (دانسیته و سرعت) دارد.

برای دریافت اینجا کلیک کنید