MODELOWANIE CFD STRUMIENICY DWUCIECZOWEJ

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.

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

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.

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)

Rys. 2. Profil ułamka objętościowego wody dla 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.

Rys. 3. Wektory prędkości cieczy przy wylocie z dyszy zasilającej dla 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.

Rys. 4. Rozkład promieniowy ułamka objętościowego wody na wylocie z dyfuzora dla 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.

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

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

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

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).