مقاله درباره جریانهای برخورد کننده

اختصاصی از فایلکو مقاله درباره جریانهای برخورد کننده دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 36

به نام خدا

جریانهای برخورد کننده

بسیاری از عملیات مهندسی که در بین دو فاز امتزاج ناپذیر انجام می شود بوسیلة انتقال جرم یا انتقال حرارت کنترل می شوند، بنابراین همواره کوشش می شود که تا حد امکان چنین مقاومتهایی را کاهش داد.

اصولاً فرایندهای انتقال حرارت یا جرم در سیستم، گاز-جامد، گاز-مایع، مایع-مایع و جامد-مایع عموماً ممکن است با سه مقاومت سری در نظر گرفته‌شوند، که با فرض یک سیستم قطرة مایع-گاز به عنوان حالت مبنا، ممکن است برحسب خواص سیستم مقاومت های زیر مؤثر باشند، مقاومت خارجی مقاومت سطح، مقاومت داخلی.

مقاومت داخلی را ممکن است با کاهش اندازة ذرة فار پیوسته کاهش داد، اگر این کار امکان پذیر نباشد باید زمان اقامت ذره را در داخل سیستم افزایش داد. کاهش مقاومت خارجی ممکن است از طریق روشهای زیر میسر گردد.

a- افزایش سرعت نسبی بین ذرات و فاز پیوسته که با افزایش اصطکاک بین فازها نیز مرتبط است

b- کاهش ابعاد ذرات که باعث کاهش ضخامت زیر لایة آرام که کنار سطح تشکیل می شود، می گردد. کاهش ابعاد ذرات باعث افزایش ضرایب انتقال می‌گردند.

c- توزیع یکنواخت فاز پراکنده درون فاز پیوسته.

d- اعمال تأثیرات دیگر روی ذرات، مثل نیروهای اینرسی و سانتریفوژی

مقاومت سطح با حذف ناخالصی ها ممکن است به دست‌ آید.

در دهة 60 میلادی روش بسیار ویژه ای بعنوان جریانهای برخورد کننده (IS) توسط [1]Elperin مطرح شد که روش بسیار مؤثری برای فرایندهای انتقال جرم و حرارت محسوب می گردد. انتظار می رود که این سیستم ها بصورت گسترده ای مورد استفاده قرار بگیرند.

این سیستم می تواند برای سیستم های دو فازی مایع-گاز-جامد بکار برود. در این روش دو جریان در خلاف جهت هم روی یک محور به یکدیگر برخورد می‌کنند. برای یک جریان نمونة گاز-جامد همانطور که در شکل 1-1 دیده می‌شود دو جریان در وسط (ناحیة برخورد) به شدت به هم برخورد می کنند، بدلیل برخورد بین جریانهای مخالف، یک ناحیة نسبتاً باریکی با تلاطم شدید ایجاد می شود، که شرایط بسیار مطلوبی را برای افزایش سرعت انتقال جرم و حرارت بوجود می‌آورد. علاوه بر این در این ناحیه غلظت (تراکم) ذرات بیشترین مقدار است [2]، و بصورت یکنواخت تا نقطة تزریق کاهش می یابد، این تکنیک در سیستم های گاز-مایع، مایع-مایع و جامد-مایع نیز بکار می رود. جریان مخالف باعث ورود ذرات به داخل فاز پیوستة مقابل به علت وجود نیروی اینرسی می‌شود. بعلت نیروی درگ سرعت ذره‌ها در فاز مخالف کاهش پیدا می کند و در نهایت همراه فاز پیوسته بر می‌گردد و دوباره به ناحیه برخورد می‌رسد و این عمل تکرار می‌گردد.

بطور کلی سه حالت ممکن است برای ذرات در سیستم پیش بیاید.

اول ممکن است برخی ذرات بصورت رودررو با هم برخورد کنند و در نتیجه سرعت آنها صفر گردد و از سیستم بخاطر نیروی وزن خارج گردند. دوم اینکه گاهی این برخورد با زاویه صورت بگیرد که باعث تغییر مسیر ذره شده و ذره را از سیستم خارج می کند. در حالت سوم ذره بدون برخورد وارد جریان فاز پیوسته مقابل می شود. با توجه به شکل 1-1 ذره در ابتدا هم سرعت فاز گاز می‌باشد و سرعت آن ug است وقتی که ذره وارد فاز مقابل می شود سرعت نسبی فاز پیوسته و ذره برابر 2ug می باشد.

1-1 U=ug-(-ug)=2ug

بنابراین سرعت نسبی ذره در ابتدای ورود به فاز پیوستة مقابل بیشترین مقدار و برابر 2ug است، با حرکت ذره به عمق فاز پیوستة مقابل به علت نیروی درگ رفته رفته از سرعت ذره کاسته می گردد و سرعت نسبی آن کم می شود.

1-2 U=Up-(-Ug)=Up+Ug

تا اینکه سرعت ذره صفر می گردد و سپس همراه فاز پیوسته بر می گردد و سرعت آن افزایش می یابد، اگرچه در سیستم به علت اتلاف های انرژی سرعت ذره رفته رفته کم می شود، و از سیستم خارج می شود ولی آمد و رفت های متوالی ذره در بین دو فاز باعث افزایش زمان اقامت در سیستم می شود تا