آنالیز تشکیل قطره آب در روغن در کانال جریان هم محور به روش دینامیک سیالات محاسباتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشکده مهندسی شیمی-دانشگاه صنعتی امیر کبیر- پردیس ماهشهر

چکیده

سیستم‌های دوفازی ابزاری مهم برای تشکیل قطرات محسوب می‌شوند که به دلیل کاربردهای متنوع در چند دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پژوهش حاضر، فرآیند تشکیل قطره‌ی آب در روغن در یک هندسه هم‌محور با استفاده از روش حجم سیال شبیه‌سازی می‌گردد و تاثیر پارامترهای موثر بر این فرآیند مانند سرعت و دانسیته فاز گسسته و همچنین کشش سطحی مورد بررسی قرار می‌گیرد. از نتایج حاصل برای تولید ذرات کروی گاما-آلومینا به روش قطره‌ی روغن استفاده می‌شود. در این پژوهش با ساخت یک سامانه آزمایشگاهی، عوامل موثر بر فرآیند تشکیل قطره بررسی گردد. نتایج عددی با داده‌های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. خطای اندازه‌گیری برای اندازه قطره حدود 5% و برای کرویت حدود 4% است؛ که نتایج بیانگر دقت و توانایی مدل در شبیه‌سازی این پدیده است. مطالعات نشان می‌دهد که اگر چه پارامترهای ذکر شده تاثیر زیادی روی اندازه قطرات و زمان جدایش دارند اما وابستگی اندازه قطرات به کشش سطحی و دانسیته فاز گسسته بیشتر است. افزایش کشش ‌سطحی موجب افزایش اندازه قطرات و زمان جدایش می‌شود. همچنین، بررسی‌ها نشان می‌دهد که با افزایش دانسیته اندازه قطرات کاهش اما زمان جدایش افزایش یافته است. افزایش سرعت نیز با وجود تاثیر ناچیز، منجر به افزایش اندازه و کاهش زمان جدایش قطرات شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

CFD analysis of water-in-oil droplet formation within a co-flow channel

نویسندگان [English]

  • Mohammad Rahmani 1
  • Foruzan Rostami 2
1 Faculty member, Chemical Engineering department, Amirkabir University of Technology
2 Chemical Enginering Department Amirkabir University Tecnology Mahshahr Campus
چکیده [English]

Two-phase systems are important tools for droplet formation that have received much attention in the recent decades due to their vast applications. In the present work, the process of water droplet formation in oil in a coaxial geometry using the fluid volume method and the impact of effective parameters such as dispersed phase and density and also interfacial tension are investigated. The results are used to produce spherical gamma alumina particles by oil drop method. In this study, using a laboratory setup, the factors affecting the drop formation process are investigated. Results are validated against laboratory data. The measurement error is about 5% for droplet size and about 4% for sphericity; The results show the accuracy and ability of the model in simulating this phenomenon. Studies show that although the mentioned parameters have a great effect on droplet size and separation time, but the dependency of droplets diameter on interfacial tension and dispersed phase density is higher. Increasing the interfacial tension causes increasing droplets size and separation time. Results also indicated that increasing the density of dispersed phase reduces the droplets diameter and increases separation time. Increasing the velocity also had a small effect, but lead to an increase in size and reduces droplets separation time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • droplet formation
  • Two phase flow
  • Co-flow channel
  • VOF method
  • CFD simulation