مطالعه عددی اثر نیروهای بین ذرات زیست توده با ابعاد بزرگ بر اختلاط پیش از احتراق

محورهای موضوعی : جریانهای چند فازی

مهسا بقایی فر ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران)
مرتضی خیاط ² (گروه مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران)
محمد حسن نوبختی ³ (استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1399/11/27 تاریخ پذیرش : 1400/02/27 تاریخ انتشار : 1400/03/20

کلید واژه: زیست توده, اختلاط, بستر شناوری حبابی, ذرات گروه گلدارت D,

چکیده مقاله :

شبیه‌سازی عددی گازدهی زیست‌توده در بستر شناوری با استفاده از یک رویکرد ترکیبی انجام شده است، به‌نحوی‌ که معادلات حاکم بر فاز گاز در چارچوب اویلری حل گردیده و ذرات جامد بر اساس روش ذرات درون سلولی چند فازی به روش ترکیبی اویلری-لاگرانژی با رویکرد بسته تصادفی مدل‌سازی شده‌اند و تأثیر عوامل عملیاتی مانند سرعت ورودی گاز به بستر، نسبت دانسیته ذرات داخل بستر و اندازه ذرات داخل بستر، بر کیفیت اختلاط، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهند که کیفیت اختلاط با افزایش سرعت ورودی به میزان هشت برابر کمترین سرعت شناوری، به عدد 97/0 و برای سرعت چهار برابر کمترین سرعت شناوری، به عدد 85/0 می‌رسد. با افزایش نسبت دانسیته ذرات زیست توده به ذرات ثابت بستر از 2/0 به 65/0، کیفیت اختلاط از عدد 86/0 به عدد 96/0 افزایش می‌یابد. همچنین با کاهش اندازه قطر ذرات زیست توده و ذرات بستر به ترتیب از 11 میلی متر به 8 میلی متر و 9/0 میلی‌متر به 6/0 میلی‌متر، کیفیت اختلاط از عدد 8/0 به عدد 95/0 افزایش می‌یابد.

چکیده انگلیسی:

Numerical simulation of biomass gasification in a fluidized bed has been performed using a hybrid approach, in which the governing equations of the gas phase are solved in Eulerian framework and solid particles are modeled based on Multi Phase Particle-In-Cell (MP-PIC) using mixed Eulerian-Langerian method with closed-loop stochastic approach and the effect of operating factors such as gas velocity inlet to fluidized bed, particle density ratio and and particle size in fluidized bed on mixing quality have been investigated. The results show that the mixing quality reaches 0.97 by increasing the inlet velocity to eight times faster than the minimum fluidization velocity and 0.85 for the four times faster than the minimum fluidization velocity. Also by increasing the density ratio of biomass particles to fixed bed particles from 0.2 to 0.65, the mixing quality increases from 0.86 to 0.96. Furthermore, by reducing the diameter of biomass particles and fixed bed particles from 11 mm to 8 mm and 0.9 mm to 0.6 mm, respectively, the mixing quality increases from 0.8 to 0.95.