چکیده:
با توجه به کاربرد کاویتاسیون هیدرودینامیکی در سیستمهای تصفیه فاضلاب، رنگ زدایی، امولسیون روغنها و ... در این مقاله به بهینهسازی یک راکتور کاویتاسیونی پرکاربرد (اوریفیس) با استفاده از محاسبات عددی (CFD) پرداخته شده است. هر یک از کاربردهای فوق نیازمند یک نوع از مکانیزم کاویتاسیونی و یک عدد کاویتاسیون مشخص میباشند. بنابراین در این مقاله با هدف دستیابی به یک عدد کاویتاسیون مشخص در سیستم، ابتدا رابطهای برای ضریب تخلیه جریان سیال غیرنیوتنی عبوری از اوریفیس بدست آمد. سپس با استفاده از کد فرترن برای یک منحنی پمپ مشخص، سطح مقطع گلوگاه برای اوریفیس تعیین شد. در این مقاله یک اوریفیس برای انجام عمل پیشتصفیه لجن ثانویه هاضم بیهوازی طراحی شد. عدد کاویتاسیون مطلوب جهت عمل پیشتصفیه 2/0 میباشد بنابراین مطابق با پمپ مورد استفاده در سیستم، اوریفیسی با قطر گلوگاه 6/10 میلیمتر و فشار ورودی 1/3 بار بدست آمد.
خلاصه ماشینی:
بنابراین در این مقاله با هدف دستیابی به یک عدد کاویتاسیون مشخص در سیستم، ابتدا رابطهای برای ضریب تخلیه جریان سیال غیرنیوتنی عبوری از اوریفیس بدست آمد.
عدد کاویتاسیون مطلوب جهت عمل پیشتصفیه 2/0 میباشد بنابراین مطابق با پمپ مورد استفاده در سیستم، اوریفیسی با قطر گلوگاه 6/10 میلیمتر و فشار ورودی 1/3 بار بدست آمد.
با توجه به نحوه کاربرد راکتور کاویتاسیون اوریفیس در سیستمهای مختلف و چگونگی تامین فشار جهت ایجاد گرادیان فشار، تعیین هندسه بهینه متفاوت میباشد.
در شکل 8 نحوه کاربرد اوریفیس، در پژوهش حاضر نشان داده شده است که در این سیستم، گرادیان فشار توسط یک پمپ هیدرولیکی، تامین میشود.
معمولا نسبت بین دبی واقعی و دبی ایدهآل بصورت یک ضریب تخلیه بیان میشود که در رابطه زیر نشان داده شده است.
)شکل 12 – ضریب تخلیه سیال غیرنیوتنی در اوریفیس برحسب فشار ورودی و قطر گلوگاه با استفاده از کاربرد معادله برنولی در نقاط ورودی و گلوگاه ونتوری و تعریف عدد کاویتاسیون میتوان معادله زیر را نوشت.
منحنی عملکرد این پمپ در شکل زیر نشان داده شده است.
7- نتیجهگیری در این پژوهش طراحی هندسه بهینه اوریفیس به عنوان یک راکتور کاویتاسیونی با عدد کاویتاسیون مطلوب 2/0 جهت کاربرد در پیشتصفیه لجن ثانویه ورودی هاضم بیهوازی مورد بررسی قرار گرفت.
نهایتا برای اوریفیس با عدد کاویتاسیون 2/0 و پمپ (LEO-ECH(m)4-60) فشار ورودی 3/1 بار، دبی 3/95 لیتر بردقیقه، ضریب تخلیه 64/0 و قطر گلوگاه 6/10 میلیمتر به دست آمد.
(2012) Application of Hydrodynamic Cavitation in Environmental Engineering.