MODELOWANIE CFD STRUMIENICY DWUCIECZOWEJ

1. MODELOWANIE CFD STRUMIENICY DWUCIECZOWEJ

2. Cel pracy Celem pracy było opracowanie modelu CFD strumienicy dwucieczowej zaprojektowanej w Zakładzie Inżynierii Chemicznej Politechniki Wrocławskiej i zbadanie z jego pomocą wpływu parametrów ruchowych i konstrukcyjnych na jej zdolność transportową i dyspersyjną.

3. Założenia modelu CFD • Cieczą transportową jest woda, a cieczą transportowaną ropa naftowa • Strumienicę opisano modelem dwuwymiarowym, osiowosymetrycznym • W całej strumienicy przyjęto przepływ burzliwy, który obliczano klasycznym modelem k-e • Układ wielofazowy opisano modelem Eulerowsko-Eulerowskim

4. Modelowana strumienica Rys. 1 Strumienica zaprojektowana w Zakładzie Inżynierii Chemicznej Politechniki Wrocławskiej do dyspergowania wody i ropy naftowej o wymiarach głównych: Długość i średnica komory zasysania odpowiednio – 50 mm i 30 mm, Długość i średnica komory mieszania odpowiednio – 80 mm i 10 mm, Długość i średnica dyfuzora odpowiednio –115 mm i 30 mm, Średnica otworów zasysających ciecz transportowaną – 18 mm. Strumienica posiada możliwość stosowania dysz zasilających o różnych średnicach i regulacji ich głębokości penetracji.

5. Metodyka badań W trakcie symulacji badano wpływ: • prędkości wypływu wody z dyszy zasilającej, • głębokości penetracji dyszy zasilającej, • średnicy dyszy zasilającej na współczynnik iniekcji. Współczynnik iniekcji – stosunek objętościowego natężenia przepływu cieczy transportowanej (ropy naftowej) do objętościowego natężenia przepływu cieczy transportującej (wody)

6. Rys. 2. Profil ułamka objętościowego wodydla strumienicy o parametrach: średnica dyszy zasilającej 6 mm, odległość dyszy zasilającej od komory mieszania 10 mm, prędkość wypływu wody z dyszy zasilającej 40 m/s.

7. Rys. 3. Wektory prędkości cieczy przy wylocie z dyszy zasilającejdla strumienicy o parametrach: średnica dyszy zasilającej 6 mm, odległość dyszy zasilającej od komory mieszania 10 mm, prędkość wypływu wody z dyszy zasilającej 40 m/s.

8. Rys. 4. Rozkład promieniowy ułamka objętościowego wody na wylocie z dyfuzoradla strumienicy o parametrach: średnica dyszy zasilającej 6 mm, odległość dyszy zasilającej od komory mieszania 10 mm, prędkość wypływu wody z dyszy zasilającej 40 m/s.

9. Rys. 5. Zależność współczynnika iniekcji od średnicy dyszy zasilającejdla strumienicy o parametrach: odległość dyszy zasilającej od komory mieszania 10 mm, prędkość wypływu wody z dyszy zasilającej 40 m/s.

10. Rys. 6. Współczynnik iniekcji w funkcji odległości dyszy zasilającejod wlotu do komory mieszaniadla strumienicy o parametrach: średnica dyszy zasilającej 3 mm, prędkość wypływu wody z dyszy zasilającej 40 m/s.

11. Rys. 7. Zależność współczynnika iniekcji od prędkości wypływu wody z dyszy zasilającejdla strumienicy o parametrach: odległość dyszy zasilającej od komory mieszania 10 mm, średnica dyszy zasilającej 3 mm.

12. Wyniki symulacji • Wraz ze wzrostem prędkości wypływu wody z dyszy zasilającej współczynnik iniekcji znacząco rośnie (rys. 7). • Wraz ze wzrostem średnicy dyszy zasilającej współczynnik iniekcji znacząco maleje (rys. 5). • Zaobserwowano niewielki wpływ głębokości penetracji dyszy zasilającej na współczynnik iniekcji (rys. 6). • We wszystkich przypadkach można zauważyć niepełne wymieszanie obu cieczy na wylocie z dyfuzora (rys. 4).