مدل سازی فرآیند تغلیظ چند مرحله ای اجباری شورابه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده ی مهندسی مکانیک دانشگاه گیلان

2 گیلان*مهندسی مکانیک

چکیده

تغلیظ شورابه بدون تخلیۀ پساب ، فرآیندی جامع از نظر شبیه‌سازی عملکرد است و نقش موثری در کاهش آلودگی زیست محیطی پساب خروجی از آب شیرین‌کن‌ها دارد. در پژوهش حاضر معادلات حاکم بر اجزای تغلیظ‌کننده‌ی لایه ریزان چند مرحله‌ای شورابه، تحت جریان جابجایی اجباری، تغذیۀ پیشرو ، تعداد مراحل دلخواه و فشرده‌سازی بخار حرارتی در نرم‌افزار متلب مدل‌سازی شده است. نتایج مدل‌سازی ترمودینامیکی تغلیظ‌کننده‌ی دو مرحله‌ای نشان داد که از ton/hr 25/6 پساب با غلظت ppm90000،ton/hr 5 آب شیرین و ton/hr 25/1 شورابه با غلظت ppm450000 حاصل شده است. نسبت بازده‌ی خروجی این واحد 63/2 و سطح مخصوص انتقال حرارت m2s/kg3/74 است. همچنین با مدل-سازی ترموهیدرولیکی، جهت کنترل رسوب و با افت فشار و سرعت جریان مجاز، به ازای طول‌ها، قطر‌ها و گذر‌های مختلف لوله‌ها، سطح انتقال حرارت و تعداد لوله‌های تبخیر‌کنندۀ هر مرحله محاسبه شده است. در انتها تأثیر پارامتر‌های طراحی بر بازده‌ و سطح مخصوص انتقال حرارت بررسی شد. مشاهده شد که تعداد مراحل، دمای پساب تغذیه و دمای بخار راه‌انداز، سه پارامتر مهم در طراحی فرآیند است. افزودن یک مرحله، موجب افزایش 17 درصدی بازده و 5/23 درصدی سطح مخصوص انتقال حرارت، افزایش 1 درجه دمای خوراک باعث افزایش 5/2 درصدی سطح مخصوص انتقال حرارت و افزودن 1 درجه دمای بخار راه‌انداز، ‌سبب کاهش 3 درصدی سطح مخصوص انتقال حرارت شده در حالی ‌که اثر این دو پارامتر بر بازده‌ ناچیز است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of a forced multiple effect brine concentration process

نویسندگان [English]

  • Abbas Forouzi Feshalami 1
  • Ramin Kouhikamali 2
1 MSc. Student of Mechanical Engineering at Guilan University
2 Faculty of Mechanical Engineering, University of Guilan
چکیده [English]

Brine Concentration using ZLD process is a comprehensive process in terms of simulation and it has an effective role in reducing environmental pollution due to the desalination plant wastewater. In this study, the governing equations, for components of feed-forward forced convective falling film brine concentrators, with a customs number of effects and thermal vapor compression have been solved by using MATLAB software. The results of thermodynamic modeling of two-stage brine concentrator represented that 6.25 ton/hr feed with 90000 ppm concentration gives 5 ton/hr fresh water and 1.25 ton/hr wastewater with 450000 ppm concentration. The GOR of this plant is 2.63 and the SHSA is 74.3 m2s/kg. Also, by Thermo-hydraulic modeling, to control the sediment rate with the limitations of allowable pressure drop and stream velocity for different tube lengths and diameters and evaporator number of the passes, heat transfer surface area and the number of tubes have been calculated. At the end the effects of design variables on GOR and SHSA are investigated. The results represented that number of effects, feed and motive vapor temperature are the three most important variables since increasing the number of effects causes 17% increase in efficiency and 23.5% increase in SHSA. Increasing 1 ֯C in feed and motive vapor temperature lead to 2.5% increase and 3% decrease in SHSA. But these two don’t have any effect on GOR.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Brine Concentrator unit
  • Falling film evaporator
  • Thermodynamic and thermo-hydraulic design
  • Forced convective flow