مقاله فارسی تاسيسات لوله و خط لوله

افت فشار خط لوله
معادله 6015 براي تمام جريان هاي گاز – ذره در لوله استفاده مي شود. بنابراين جهت يافتن يك معادله ويژه ي انتقال فاز دقيق بايد عبارت مناسبي براي ترم هاي 3 (اصطكاك ديواره گاز) و 4‌ (اصطكاك ديواره و جامد) پيدا كنيم.
در فاز دقيق معمولاً اصطكاك ديواره و گاز مستقل از جامد و بدون حضور جامد فرض مي شود. بنابراين ضريب اصطكاك همان ضريب اصطكاك مربوط به گاز است (ضريب اصطكاك را fanning در نظر مي گيريم- به يك مسئله حل شده نيوماتيك فاز رقيق توجه كنيد).
شيوه هاي مختلف تخمين اصطكاك ديواره و جامد در مقالات علمي موجود مي باشند. در اينجا ما به بررسي دو رابطه ي اصلاح شده ي
konno و saito (1969) جهت تخمين افت فشار ناشي از اصطكاك لوله و جامد در انتقال عمودي و
رابطه ي (1953)Ainkle جهت تخمين اين افت فشار در انتقال افقي مي پردازيم.
در انتقال عمودي (Konno & Siato, 1969) داريم:
و براي انتقال افقي:
يا
كه
و (Hinkle , 1953)
كه CD شريب دراگ بين ذره و گاز است (در جدول 1 ملاحظه كنيد)
نكته:
آناليز هينكل فرض مي كند ذرات هنگام برخورد با ديواره ي لوله مومنتوم (اندازه حركت) خود را از دست بدهند. بنابراين از فصل يك، نيروي دراك يك ذره منفرد به صورت زير داده شده است:
اگر ضريب تخلخل ؟؟ باشد و تعداد ذرات در واحد حجم لوله Nv باشد در اين صورت:
بنابراين نيروي اعمال شده توسط گاز روي ذرات در واحد حجم لوله Fv است كه
بر اساس فرض هينكل ، Fpw معادل نيروي اصطكاك جامد و ديواره در واحد حجم لوله است
بنابراين
فاكتور (ضريب) اصطكاك در معادلات (6.17) و (6.19) كه همان fp است معرفي شده است.
معادله (15 .6) افت فشار در طول يك لوله مستقيم را بيان مي كند.
افت فشار به زانويي هاي مسير خط لوله هم وابسته است و تخمين ميزان اين افت فشار در فصل بعد بيان خواهد شد.
Bend (زانويي)
زانويي ها طراحي سيستم هاي انتقال فاز رقيق نيوماتيك را پيچيده مي كنند، بنابراين بهتر است حتي الامكان در طراحي نيوماتيك از زانويي كمتري استفاده كنيم. زانويي افت فشار را در خط لوله افزايش مي دهند و همچنين زانويي ها از مراكز عمده خوردگي و فرسايش ذره هستند.
در لوله هاي افقي و عمودي (مستقيم) زانويي ها باعث مي شوند كه جامدات با يك چرخش و جهش در حين عبور از زانويي روبرو شوند.
به علت اين پديده، ذرات به آرامي پايين آمده و سپس مجدداً به آهستگي حركت مي كنند آنگاه پس از عبور از زانويي دوباره شتاب مي گيرند كه اين منجر به افت فشار بالايي مي شود.
در لوله هاي افقي زمينه ي مساعدي براي جهش ذرات وجود دارد كه به شكل هاي مختلف در ته زانويي هاي افقي يا عمودي جمع مي شوند.
اگر اين نوع زانويي را در هر سيستمي داشته باشيم، ممكن است جامدات در بخش وسيعي از كف زانويي جمع شوند و از پراكنده شدن آنها در فاز گاز جلوگيري كند.
بنابراين پيشنهاد مي شود كه يا از زانويي ها در انتقال افقي و عمودي استفاده نشود و يا اينكه در نيوماتيك فاز رقيق از اين زانويي ها به كار نرود.
در گذشته، طراحان سيستم نيوماتيك به اين نتيجه رسيدند كه اين سيستم پس از گذشت زمان اختلاف شيب پيدا مي كند. اما اگر از زانويي با شعاع زياد استفاده مي شود ممكن است علاوه بر كاهش خوردگي باعث افزايش طول عمر bend هم بشود. اين زانويي كه elbow نام دارد را مي توان با كاهش زاويه تا 90 درجه به شكل زانويي درآورد.
Zent (1964) براي رفع مشكل فوق استفاده از سه راهي (tee) كور را پيشنهاد كرد (شكل 6.4) كه به جاي elbow در سيستم هاي نيوماتيك استفاده مي شود.
تئوري كه در شيت استفاده از اين سه راهي است اين است كه تجمع ذرات جامد ساكن باعث خاصيت ضربه گيري مي شود و ذرات در شاخه ي بسته ي غيرقابل استفاده ي tee
تجمع كرده و فاز ساكن را تشكيل مي دهند و ذرات متحرك را هدايت مي كنند آنگاه خود ذرات ساكن سريع تر از شاخه ي ديگر به سمت بالا پرتاب مي شوند و اين شاخه مي تواند bend و يا elbow باشد.
Bodner (1982) تصميم گرفت به بررسي طول عمر و افت فشار انواع مختلف bend بپردازد. او به اين نتيجه رسيد كه سه راهي كور از سايه روشن ها به مراتب طول عمر بيشتري دارد. طول عمر اين روش حدود (15) برابر سايه روشن ها است. اين طول عمر بالا ناشي از انباشتگي ذرات جامد در شاخه كور سه راهي شمابه Bend بود.
بر خلاف آزمايشهاي تجربي، روش دقيقي براي پيشگويي افت فشار bend وجود ندارد. در صنعت افت فشار bend معمولاً به طور تقريبي معادل افت فشار 7.5 m از مقطع عمودي در نظر مي گيرند.
زماني كه رابطه دقيقي براي بيان افت فشار bend وجود ندارد مي توان از روش بالا به عنوان يك روش ابتدايي استفاده كرد.
تجهيزات
فاز رقيق در سيستمي كه در آن جامدات توسط هوا جريان مي يابند جابجا مي شود. جامدات از يك ناودان كه توسط جريان هوا تغذيه مي شوند به حالت چرخشي وارد مسير انتقال مي شوند. سيستم ممكن است فشار مثبت يا منفي يا تركيبي از اين دو باشد. سيستم
هاي فشار مثبت معمولاً حداكثر به فشار گيج 1 bar محدود مي شوند و سيستم هاي فشار منفي كه تحت سيستم خلأ كار مي كنند به حدود 0.4 bar محدود مي شوند. سيستم هاي فشار منفي توسط دمنده يا مكنده ايجاد خلأ مي كنند. در سيستم هاي فاز رقيق كه در شكل هاي 5 .6 و 6 . 6 نشان داده شده اند دمنده ها معمولاً جابجايي دو جهت مثبت دارند كه ممكن است كنترل سرعت به منظور دي حجمي بالا داشته باشند يا نداشته باشند.
دريچه جريان هوا قادر است جامدات را با يك سرعت كنترل شده به داخل جريان هوا هدايت كند. معمولاً براي انتقال جامدات از feeder هاي پيچ دار استفاده مي شود.
سيكلون هاي جدا كننده (فصل 7 را ببينيد) براي جداسازي جريان جامدات از گازها در انتهاي خط لوله استفاده مي شوند.
انواع فيلترها و يا روش هاي مختلف جهت تميز كردن خط انتقال قبل از تخليه و يا تكرار چرخه استفاده مي شوند.
در بسياري از شرايط ممكن است استفاده از يك گاز براي انتقال مفيد نباشد (مثلاً هنگام استفاده از مواد سمي و راديواكتيو در كارخانه ها. يا مثلاً گازهاي ساكن قابل انفجار. و يا به منظور كنترل رطوبت براي جامداتي كه رطوبت هاي حساس دارند. در چنين مواردي يك loop بسته مورد استفاده قرار مي گيرد.
اگر يك دمنده ي جريان مثبت استفاده شود در اين صورت جامدات بايد توسط سيكلوني كه در خط لوله توسط يك فيلتر جاگذاري شده از گاز جدا شوند. اگر در پايين سيستم
فشارها قابل قبول باشند (0.2 bar فشار گيج) در اين صورت از يك دمنده ي سانتريفيوژي و فقط يك سيكلون به صورت متقاطع استفاده مي شود. فن سانتريفيوژي قادر است مقدار كمي از جامدات را بدون صدمه به آنها عبور دهد. در صورتي كه دمنده ي جايگزيني مثبت ذرات ريز و غبار را عبور نخواهد داد.
6 . 1 . 6 انتقال فاز متراكم
در ابتدا يادآور مي شويم، تعاريف متفاوتي از انتقال فاز متراكم و رقيق وجود دارد. در اين بخش انتقال فاز متراكم به صورت جامداتي كه در گاز به حالت معلق هدايت مي شوند تعريف مي شود.
پديده ي جهش در انتقال افقي و شوك در انتقال عمودي است. بنابراين حتي رژيم فاز متراكم در نمونه هايي از هز دو انتقال عمودي و افقي مشاهده مي شود.
هز يك از اين نمونه ها ويژگي خاصي دارند كه رابط بين سرعت گاز، دبي جامد و افت فشار خط لوله را بهينه مي كنند. مثلاً‌در شكل 7 . 6، پنج نوع جريان متفاوت در انتقال افقي جريان فاز متراكم نشان داده شده است.
فاز متراكم پيوسته فازي است كه جامدات در آن همگي با هم از لوله خارج مي شوند. انتقال در اين حالت به فشار بالاي گاز نياز دارد و نيز لوله به كار رفته در اين انتقال بايد طول كوتاه و مواد دانه ريز (كه نفوذپذيري بالايي دارند) داشته باشد.
جريان فاز متراكم غير پيوسته منقطع را مي توان به سه نوع جريان مجزا تقسيم كرد:
«جريان دو شاخه گسسته) كه در اين جريان جامدات تمام مقطع عرضي لوله را اشغال مي كنند.
«جريان انباشته (dune)» كه يك لايه از جامد در حين انتقال ته نشين شده و به عنوان عامل ايجاد تلاطم عمل مي كند.
تركيب دو حالت فوق كه مواد ته نشين شده تمام مقطع عرضي لوله را اشغال مي كنند اما جامدات در اين حالت گسسته نيستند (بنابراين «جريان جامد» شناخته مي شوند)
در اين حالتها با سرعتهاي كمتر از سرعت جهش مواجه هستيم كه در آن ذرات يا به صورت يك پايه در بالاي سوسپانسيون حركت مي كنند و يا ته نشين مي شوند و دوباره به اين لايه برمي گردند. در نتيجه سرعت گاز كم مي شود، ضخامت لايه جامد ته نشين شده زياد و سرانجام جريان dune خواهيم داشت. بايد توجه داشته باشيم كه:
همه پودرها در اين نمونه هاي جرياني مشخص نيستند.
در طول هر انتقال ممكن است با رژيم جريان بالاتري مواجه شويم.
فايده ي مهم انتقال از طريق فاز متراكم ميزان پايين گاز مورد نياز و نيز سرعت پايين جامدات است.
حجم پايين گاز مورد نياز به معني ميزان كم انرژي در هر كيلوگرم محصول انتقال يافته است و نيز به معناي خط لوله ي كوتاه تر و جداسازي و بازيافت جامدات و گاز است.
در واقع در بسياري از حالات، از آنجايي كه جامدات در گاز معلق نيستند ممكن است در انتهاي خط لوله نياز به فيلتر نباشد. سرعت هاي پايين جامد ممكن است باعث سايش شوند البته مواد شكننده ممكن است بدون خوردگي قابل توجه خط لوله از مسير انتقال عبور كنند ولي محصول دانه ريز تر مي شود.
جالب توجه است كه به حالت هاي فوق براي بهينه سازي جريان فاز متراكم نظر بيفكنيم. نمونه جريان فاز متراكم پيوسته از لحاظ سرعت پايين گاز و جامد قابل توجه است اما اشكالاتي نيز دارد كه به انتقال مواد دانه ريز در طول يك خط لوله كوتاه محدود مي شود و به فشارهاي بالا نياز دارد. جهش جريان در سرعتهاي بسيار نزديك به سرعت Sattation انجام مي شود. و بنابراين اين حالت از انتقال حالتي ناپايدار است. علاوه بر اين، نمونه هاي جريان، از لحاظ سرعت گاز و جامدات به صرفه نيستند. ما نمونه جريان فاز متراكم منقطع را از روي پلاگ ها و dunes مي شناسيم. بنابراين كار در اين ناحيه غير قابل پيش بيني است. اين جريان مي تواند انسداد خط لوله را بيشتر كند و نيز به فشارهاي بالا نياز دارد.
در بيشتر سيستم هاي صنعتي انتقال فاز متراكم سعي مي كنند طول پلاگ ها را كنترل كنند تا بيشتر بتوانند رفتار آنها را پيش بيني كنند در اين صورت مي توانند فرصت انسداد را كاهش دهند.
بنابراين لازم است تأثير افت فشار يك پلاگ جامد روي خط لوله بررسي شود. متأسفانه مشاهدات تجربي ضد و نقيضي در مقالات علمي گزارش شده است.
Konrad (1986) به اين نكته اشاره كرده است كه افت فشار در حين انتقال پلاك باعث افزايش
الف) خطي طول پلاگ
ب) مربع طول پلاگ
ج) exponentially طول پلاگ
مي شود.
يكي از اين تعابير ضد و نقيض توسط Klintworth و Marcus (1985) گزارش شده است. Wilson (1981) هم روي تأثير فشار بر تغيير حالت پلاگ كار كرده است.
ذرات غير چسبنده حجيم (نوعي ذرات گروه Geldart (D) {اين نوع ذرات در فصل 5 در مبحث فلوئيدايز شدن مورد بحث قرار مي گيرند}) هستند. بالا بردن خاصيت تراوايي پلاگ باعث بهتر عبور كردن از گاز در افت فشار پايين مي شود كه اين مطلوب است. در اين حالت فشار توليد شده در پلاگ ممكن است پايين باشد و حالت (الف) يعني وابستگي خطي به افت فشار رخ مي دهد.
پلاگ هاي ذرات چسبنده (مثلاً گروه Geldart) مي تواند هنگام مواجه شدن با فشارهاي معمولي در جريان گاز نفوذ نكند. در اين صورت يك مفهوم مكانيكي مانند پيستوني و سيلندر پيدا مي كند و فشار ايجاد شده در پلاگ بالا است.
فشار بالا ناشي از Shear stress است كه افت فشار را در طول پلاگ زياد مي كند.
در اين حالت، ميزان نفوذپذيري پلاگ، كه وابستگي بين طول پلاگ و افت فشار است معين مي شود. افت فشار در طول يك پلاگ مي تواند تعيين كننده خطي يا exp بودن باشد و براي اينها وزقائل شود.
ذرات چسبناك حجيم، پلاگ هاي قابل ته نشيني تشكيل مي دهند و براي انتقال فاز متراكم غير پيوسته مناسب هستند. در ساير موارد در جايي كه تماس تحت فشار و برخورد اعمال شود نيرو تا حدي بالا مي رود كه پلاگ هاي قابل ته نشين ايجاد شوند. انتقال فاز متراكم منقطع فقط در حالي ممكن است كه مكانيزم استفاده شده در طول پلاگ در انسداد جلوگيري كند.
تجهيزات
در سيستم هاي صنعتي، تشكيل پلاگ به سه صورت است:
1- آشكار كردن پلاگ ها در ساختمان و كار مقتضي با اين حالت.
الف) استفاده از يك انشعاب (bypass) كه در پشت پلاگ فشار ايجاد مي شود و علت آن هواي انباشته در پشت پلاگ است؛ اين هوا از By pass عبور كرده و از انتهاي جلوي آن خارج مي شود. (شكل 8 . 6)
ب) استفاده از شيرهاي متحرك فشار كه هواي كمكي را وارد مسير مي كند تا پلاگ ها را به طول كوتاهتري بشكنند. (شكل 9 .6)
2- تشكيل پلاگ هاي پايدار: از مواد دانه ريز، به طور طبيعي در شرايط خاص پلاگ هاي پايداري تشكيل مي شود. جهت انهدام اين پلاگ ها مي توان آنها را توسط يكي از جريانات زير تحريك نمود:
الف) استفاده از تيغه ي هوا جهت بريدن خوراك جامد در جريان فاز متراكم پيوسته يك مخزن توسط دميدن (شكل 10 .6)
ب) استفاده از چند شير متوالي (شكل 11 .6) تا بدين طريق جريان فاز متراكم پيوسته را از زير مخزن تخريب كنند.
ج) براي مواد ساكن كه از ديافراگم هوا كه در كف مخزن تعبير شده جهت ايجاد پلاك استفاده مي شود. (شكل 12 .6)
د) يك نظريه جديد توسط Tsuji (1983) ارائه شدن كه در آن از جدول توپ تنيس براي جداسازي جامدات درون گاز استفاده مي شود.
3- فلوئيدايز شدن- افزودن هواي اضافه در مسير خط انتقال كه به جامدات هوا تزريق شده و به حالت معلق نگه مي دارد و بنابراين از انسداد جلوگيري مي كند.
آنچه از مكانيزم هاي مطرح شده براي حل مشكل پلاگ برمي آيد اين است كه در تمام سيستم هاي صنعتي انتقال فاز متراكم از اين روشها استفاده مي شود كه ممكن است باعث فلوئيدايز شدن شود (شكل 13 .6) يا اينكه نشود (شكل 14 .6)
كف مخزن به طور خودكار در هر سيكل پر مي شود، تنظيم و تخليه مي گردد. يك سوم زمان چرخه ي فوق جهت پر كردن كف مخزن صرف مي شود، كه خوراك سيستم ؟؟ 20 است و بايد توانايي آماده سازي ماكزيمم ?? 30 خوراك را نيز داشته باشد.
بنابراين انتقال فاز متراكم يك سيستم Batch است كه به علت فشارهاي بالاي توسعه يافته مي تواند انتقال فاز رقيق پيوسته باشد، زيرا از يك سيكل شير در آن استفاده مي شود. سيستم فاز متراكم مي تواند نيمه پيوسته هم باشد كه به طور موازي در كف مخزن ساخته مي شود.
طراحي انتقال فاز متراكم
در حقيقت سيستم انتقال فاز رقيق مي تواند با ايمني بالا با كمك روابط تجربي طراحي شود. طراحي اين سيستم ها بسيار كلي است.
اگرچه در تئوري معادله ي افت فشار دو فاز در معادله ي (15 .6) به دست آمده است؛ ممكن است اين معادله براي جريان فاز متراكم هم به كار رود و در واقع كاربرد كمي دارد.
از اين نتايج، مي توان جزئيات انتقال فاز متراكم مواد مانند سايز لوله، دبي گاز، نوع سيستم را به صورت بهينه طراحي كرد.
سيستم هاي فاز متراكم صنعتي بر اساس آزمايش هاي انجام شده با هم با نتايج مشابه تست مي شوند. جزئيات اين سيستم ها در مقاله ي (1990) Mills آمده است.
7 . 1 . 6 مطابقت سيستم براي پودر كردن
مي توان گفت هر پودري در فاز رقيق قابل حمل است اما محققين به علت جذب بالاي فاز متراكم درصدد برآمدند با مقايسه بين اين دو فاز بهترين فاز انتقال را بررسي كنند.
بيشتر روش هاي استفاده شده ي متعارف انجام تعدادي تست بر روي يك نمونه پودر در pilot است. اين روش مسلماً پر هزينه است.
راه حل بهتري كه توسط Dixon (1979) پيشنهاد شد و به طور وسيع به كار گرفته شد به صورت زير است:
ديكسون شباهتهايي بين فلوئدايز شدن گاز و انتقال فاز متراكم يافت و بر اين اساس يك روش مناسب جهت انتقال پودر در فاز متراكم طراحي كرد كه اين روش مبناي يافته هاي
طبقه بندي شده ي Geldart (1973) درباره ي پودرها بود (فصل 5- فلوئيدايز شدن). كارهاي ديكسون در يك نمودار «نمودار Slugg» است كه الگويي براي فاز متراكم (براي ذراتي با سايز و دانسيته معلوم) پيش بيني مي كند.
ديكسون به اين نتيجه رسيد كه گروههاي A و B يافته هاي Geldart براي انتقال فاز متراكم مناسب بودند در حالي كه گروه هاي B و C در مجموع نامناسب نبودند.
Mainwaring و (1987) Reed ادعا كردند كه اگرچه ديكسون به نتايج بسيار مطلوبي از حالات مختلف انتقال فاز متراكم رسيده است ولي خيلي جالب نيست كه از نمونه ي اول در حمل پودر استفاده كنيم.
ادعاي اين نويسنده ها بر اساس نتايج اندازه گيري bench-scale (از مشخصات پودر قابل ته نشيني و هوادهي شده) است.
بر اين اساس پودرها به قابليت بالاي ته نشيني مي رسند كه ممكن است براي انتقال فاز متراكم و ايجاد پلاگ مناسب باشد.
با توجه به نتايج اين مؤلفان پودرهايي كه از هيچ يك از معيارها تبعيت نمي كنند براي انتقال سيستم هاي مرسوم مناسب نيستند.
Flain (1972) پيش تر رفته و هماهنگي اي بين پودر و سيستم يافت. او دوازده ابزار جهت تماس اوليه ي گاز و جامدات در يك سيستم انتقال پيشنهاد كرد و مشخصات پودر
را بر اين 12 ابزار منطبق نمود. اين يك گام مهم جهت استفاده از پودر ويژه جهت ابزاري خاص است.
2 .6 لوله هاي ايستايي (برج ها)
برج ها سال ها مورد استفاده بوده اند، به ويژه در صنعت نفت جهت انتقال رو به پايين جامدات از يك ناحيه ي فشار پايين به يك ناحيه با فشار بالاتر.
عملكرد اين برج ها توسط (1997) Knowlton بررسي شد.
نوعي برج سر ريز و ته ريز در شكل 15 .6 نشان داده شده است، كه در انتقال پيوسته جامدات از يك بستر فلوئدايز شده بالاتر به بستر فلوئيدايز شده پايين تر استفاده مي شود.
براي جامداتي كه رو به پايين منتقل مي شوند، بر خلاف اختلاف فشار گاز، بايد جريان رو به بالايي نسبت به جامدات برقرار شود.
اين اختلاف فشار توسعه يافته در بسترهاي فلوئيدايز شده و يا packed (توسط جريان گاز) افت فشار مورد نياز را جبران مي كند.
اگر گاز نسبت به جامدات (كه در حال حركت به پايين هستند) به سمت بالا جريان يابد دو امكان وجود دارد:
گاز نسبت به ديواره لوله به سمت بالا جريان مي يابد.
گاز با سرعت پايين تر از جامدات نسبت به ديواره لوله به سمت پايين جريان مي يابد.
بسته به سرعت نسبي گاز به جامدات جريان بسترهاي packed و فلوئيدايز شده يك لوله ممكن است به حالت هاي متفاوتي عمل كنند.
1 . 2. 6 لوله هاي قائم در جريان packed
اگر سرعت نسبي رو به بالاي (Uf – Up) كمتر از سرعت فلوئيدايز ((Uf – Up) mf) باشد جريان در بستر packed نتيجه مي شود و ارتباط بين سرعت گاز و افت فشار به طور كلي توسط رابطه ارگان (Ergun) (فصل 4 بخش 11 .4 را ببينيد) تعيين مي شود.
رابطه ارگان معمولاً جهت يافتن سرعت ظاهري گاز در بستر packed بيان مي شود. به هر حال، جهت محاسبه در لوله بهتر است كه رابطه ارگان را در قسمت سرعت بستر packed نسبت به جامدات بيان كنيم Urel = { Uf – Up }
(براي روشن شدن رابطه بين سرعت ظاهري و واقعي به بخش 4 .1 .6 مراجعه كنيد)
(b.24) U = – ? Urel
با توجه به Urel رابطه ارگان به صورت زير درمي آيد:
اين رابطه مقدار Urel در يك افت فشار خاص به ما مي دهد.
حال علامت قراردادي براي سرعت ها در نظر مي گيريم:
براي لوله ها بهتر است سرعتهاي روبه پايين را مثبت در نظر بگيريم.
براي اينكه افت فشار را در جهت مورد نياز (فشار بالا در انتهاي لوله) ايجاد كنيم بايد گاز نسبت به جامدات به سمت بالا جريان يابد بنابراين Urel هميشه بايد منفي باشد.
جريان جامدات هميشه رو به پايين است. بنابراين سرعت واقعي Urel جامدات (نسبت به ديواره لوله) هميشه مثبت است.
اندازه و جهت Up و Urel ممكن است از رابطه Urel= Uf – Up به دست آيد. در اين حالت ممكن است مقدار گازي كه از لوله پايين مي رود تخمين زده شود.
2 .2 . 6 لوله قائم در جريان فلوئيدايز شده
اگر سرعت نسبي رو به بالاي گاز (Uf – Up) از سرعت نسبي فلوئيدايز شدن (mf(Uf – Up)) بيشتر باشد بستر فلوئيدايز مي شود.
در جريان بستر فلوئيدايز شده افت فشار مستقل از سرعت گاز است. با فرض اينكه جريان فلوئيدايز شده كل وزن ظاهري بستر را به وسيله جريان گاز حمل كند افت فشار از رابطه زير به دست مي آيد:
(6.26)
كه (؟) كاهش افت فشار در ارتفاع H جامدات است.
؟ ضريب تخلخل و Pp دانسيته ذره است.
جريان بسترهاي فلوئيدايز شده ممكن است همراه با ايجاد حباب باشد و يا نباشد. جرياني كه با حباب همراه نيست ممكن است فقط در گروه A از يافته هاي Geldart رخ دهد (در فصل 5 توضيح داده شده است) در اين حالت سرعت نسبي گاز بين سرعتهاي فلوئيدايز شدن و ايجاد حباب مي نيمم قرار مي گيرد: (Uf – Up) > (Uf – Up) mb
براي گروه B يافته هاي Geldart (فصل 5) رابطه ي (Uf – Up) > (Uf – Up) mf
و براي گروه A يافته هاي وي (Uf – Up) > (Uf – Up) mb جريان حبابي را نشان مي دهد كه فلوئيدايز شده است.
چهار نوع جريان بستر فلوئيدايز شده ي حبابدار در لوله ها ممكن است ايجاد شود كه اين جريانات به جهت حركت گاز در فاز حباب و فاز امولسيون نسبت به جداره بستگي دارند. اين فرآيند در نمودار 16 .6 نمايش داده شده است.
در عمل حبابها در لوله نامطلوب هستند. وجود حبابهاي بالا رونده از جريان جامدات جلوگيري مي كند و افت فشار گسترش يافته در لوله را كم مي كند. اگر حباب به سمت بالا حركت كند، سرعت آن نسبت به جامدات بيشتر مي شود. سپس حباب بالا مي رود و به وسيله نيروي پيوستگي رشد مي كند. لوله هاي بزرگتر براي انجام اين عمل بهتر هستند زيرا آنها مي توانند نسبت به لوله هاي كوچكتر حبابهاي بيشتري را حمل كنند.
براي بهتر عمل كردن لوله هنگام استفاده از جامدات گروه B سرعت نسبي گاز بايد كمي بيشتر از سرعت نسبي فلوئيدايز شدن باشد. براي جامدات گروه A، سرعت نسبي گاز بايد بين (Uf – Up) mf و (Uf – Up) mb باشد.
در عمل، به منظور حفظ جامدات در حالت فلوئيدايز شده سرعت گاز ورودي را فقط كمي بيشتر از مي نيمم سرعت فلوئيدايز شده در نظر مي گيرند. در غير اين صورت دبي گاز در انتهاي لوله با فشار بالا كاهش مي يابد.
سرعت هاي پايين فقط منطقه ي فلوئيدايز نشده اي در ته لوله به ما مي دهد. با ورود دبي گاز، طول لوله افزايش مي يابد. اين افزايش اگر از حد مجاز بيشتر باشد مانع حركت جامدات مي شود.
تجزيه و تحليل زير بر اساس يافته هاي Kunii و (1991) Leverspiel موقعيت و مقدار دبي گاز را به ما مي دهد.
از معادله ي (13 .6) شروع مي كنيم. اين رابطه از ادامه دادن روابط جريان گاز و جامدات در لوله نتيجه مي شوند. براي جامدات گروه A در بهترين حالت سرعت نسبي بين گاز و ذرات در مقايسه يا سرعتهاي واقعي بسيار كم است و بنابراين مي توانيم با خطاي كمتري Up را با Uf برابر فرض كنيم. در اين صورت رابطه (13 .6) به شكل زير درمي آيد:
(6.27)
زيرنويس 1 و 2 براي اشاره به سطح بالا (فشار پايين) و سطح پايين تر (فشار بالا) در لوله استفاده مي شود. بنابراين Pp , Mf , Mp ثابت هستند:
(6.28)
و همچنين از آنجائي كه ؟؟ است پس:
(6.29)
كه فرض مي كنيم ضريب تخلخل ؟؟ پايين ترين ضريب تخلخل جهت فلوئيدايز شدن بهتر باشد. رابطه (29 .6) بيشترين افت فشار معادل را به ما مي دهد و فشار بين سطح 1 و 2 كاهش مي يابد. با فرض اينكه بستر كامل حمل شود، افت فشار آن معادل وزن ظاهري بستر به ازاي واحد طول است (در مقطع عرضي لوله) (رابطه 26 .6)
(30 .6)
كه در اين رابطه ؟ متوسط ضريب تخلخل بين سطح 1 و 2 است، H فاصله بين سطوح و g شتاب ثقل است.
اگر ؟ و ؟ معلوم باشند و غلظت گاز در مقايسه با غلظت ذره قابل صرفنظر باشد H را مي توان از رابطه (30 .6) به دست آورد.
هدف از افزودن گاز در مجاورت هوا اين است كه ضريب تخلخل را در پايين افزايش دهند (با استفاده از رابطه ي 27 .6)
(31 .6)
كه Mf2 دبي جرمي گاز مجاور هوا است كه به سطح 2 اضافه مي شود.
با مرتب كردن دوباره:
(32 .6)
و از معادله 27 .6:
داريم
(33 .6)
و بنابراين دبي جرمي گاز مجاور هوا به صورت زير به دست مي آيد:
(34 .6)
كه از معادله فوق مي توان رابطه زير را نشان داد:
(35 .6)
كه در اين رابطه ؟؟ دبي حجمي گازي است كه در فشار P2 اضافه مي شود و Qp دبي حجمي جامدات پايين لوله است.
براي لوله هاي طويل همراه كردن گاز و هوا نيازمند حفظ تخلخل سطح و نگهداري آن است (مثال در پايان فصل)
3 . 2 .6 موازنه فشار در طول فعاليت لوله قائم
به عنوان مثال، در طرز كار يك لوله قائم چگونگي رفتار جريان هاي بالايي يك لوله ي ايستايي را به منظور برگشت جريان اضافي با تغيير دبي گاز در بسترهاي فلوئيدايز شده مشاهده مي كنيم. (نمودار (a) 17.6)
موازنه فشار در چنين سيستم هايي به صورت زير است:
؟ ، ؟ ، ؟ و ؟ به ترتيب افت فشارها در طول لوله، در The lower fluidized bed در The uppor fluidized bed (بستر سيال بالايي) و در توزيع كننده upper fluidized (سيال بالايي) هستند. اجازه بدهيد اختلال را در سيستمي مانند اين را در جريان گاز را كه از طريق fluidized bed كاهش مي يابد را بررسي كنيم. (تصوير شماره b 17/6) اگر گاز از طريق lower bed افزايش يابد اگرچه فشار در سراسر bed بالايي و پاييني ثابت بماند، فشار سراسر توزيع كننده بالايي افزايش خواهد يافت.
براي هماهنگ كردن اين افزايش، فشار سراسر لوله بايد به ؟؟ افزايش يابد. (نمودار b 17/6)
در مورد سر ريز لوله (overflow) طرز عمل (فعاليت) در جريان fluidized افزايش در افت فشار لوله از افزايش در ارتفاع جامدات در لوله به HsP(new) منتج خواهد شد.
اكنون در نظر بگيريد مورد يك under flow (پاريز) لوله را كه در جريان packed bed flow (جريان بستر) فعاليت مي كند. (تصوير 18/6)
تعادل فشار سراسر سيستم به وسيله فرمول زير به دست مي آيد:
(6.37)
كه در اين رابطه ؟ ، ؟ و ؟ به ترتيب فشار كاهش يافته سراسر لوله، توزيع كننده 9 upper fluidized bed (بستر سيال بالايي)‌ دريچه لوله مي باشند.
اگر جريان گاز از lower bed (بستر پائيني) افزايش يابد، فشار سراسر توزيع كننده upper bed (بستر بالايي) به ؟؟ افزايش مي يابد.
تعادل فشار باعث يك افزايش در كاهش فشار لوله مي شود. از آنجائي كه در اين مورد طول لوله ثابت است جريان packed bed بستر بسته بندي شده اين افزايش با افزايشي در مقدار سرعت نسبي به دست مي آيد. (Urel)
كاهش يا افت فشار لوله به ؟؟ افزايش خواهد يافت و كاهش فشار دريچه valve كه بستگي به جريان جامدات دارد، به طور اساسي ثابت خواهد ماند. هنگامي كه افت فشار لوله به سطح مورد نياز براي جريان fluidized bed (بستر سيال) مي رسد، كاهش فشار آن ثابت خواهند ماند پس آن قادر نخواهد بود كه تغييرات سيستم را تنظيم كند. ما به طور متداول لوله اي كه در صنايع پتروليوم استفاده مي شود لوله هاي عمومي پاريز under flow با دريچه slide valve (دريچه كشويي) در انتهاي پائيني آن مي باشد. در اين مورد لوله تعداد بيشتري head نسبت به مورد نياز خود توليد مي كند و لوله هاي اضافي در طول slide valve در كنترل جريان جامدات استفاده مي شود. چنين لوله اي در
تحريك كردن براي شكستن هيدروكربورهاي متشكله نفت خام و تبديل آن به هيدروكربورهاي سبكتر (كراكينگ) استفاده مي شود. (FCC) براي انتقال جامدات حاصله از راكتور به توليد كننده.
3 .6 مطالعه بيشتر
خوانندگاني كه تمايل دارند درباره سيستم جريان جامدات بيشتر بدانند، جريان داخل لوله و شير غير مكانيكي به (1991) Kunii 9 Levenspiel يا بخشهايي به وسيله Knowlton هم در Geldart در سال 1986 Grace و همكاران در سال 1997 تدوين شده اشاره دارد.
4 . 6 مثالهاي كاربردي
مثال كاربردي 1 .6
فشار مثبت فاز رقيق سيستم انتقال پنوماتيكي (فشار هوا) طرح ريزي كنيد كه 900 كيلوگرم در ساعت ذره شن با غلظت kg/m3 2500 را حمل مي كند و متوسط اندازه
ذره يا جسم ؟ 100 بين دو نقطه در يك گياه كه با فاصله 10 متر به صورت عمودي و 30 متر در فاصله افقي با استفاده از هواي محدود (محيطي) جابجا كند.
با فرض اينكه 6 منحني 90 درجه مورد نياز است و اينكه افت فشار هواي مجاز bar 55/10 است.
راه حل
در اين مورد منظور از طراحي كردن سيستم اين است كه اندازه لوله و ميزان جريان هوا كه به كمبود فشار كلي سيستم در فشار مجاز منجر خواهد شد را تعيين كنيم.
روند طراحي كردن به محاسبات آزمون و خطا نياز دارد. لوله ها در اندازه ثابت در دسترس هستند و بنابراين روندي كه اينجا اتخاذ مي شود اين است كه اندازه لوله را انتخاب كنيم و سرعت حركت را از رابطه (1 .6) معين مي كنيم. سپس افت فشار سيستم در يك سرعت ظاهري گاز را كه برابر با 5/1 برابر سرعت حركتي است را محاسبه مي كنيم كه درستي رابطه را با استفاده از رابطه (1 .6) تعيين مي كنيم. سپس اتلاف فشار سيستم محاسبه شده با اتلاف فشار مجاز مقايسه مي شود، اندازه لوله انتخاب شده ممكن است تغيير كند و روند بالا تكرار شود تا اينكه اتلاف فشار محاسبه شده هماهنگ باشد.
مرحله اول: انتخاب كردن نوع لوله:
لوله اي كه قطر داخلي آن 78 ميلي متر است را انتخاب كنيد.
مرحله دوم: تعيين سرعت گاز
از رابطه Rizk رابطه (3 .6) براي تخمين زدن سرعت حركت استفاده كنيد. UsALT با مرتب كردن رابطه (3 .6) خواهيم داشت:
كه در اين رابطه B= 1100 x + 205 , a= 1440 x + 1/96
در مورد جاري UsALT = 9/88 , a= 2/104 B= 2061
بنابراين سرعت ظاهري گازي m/s 42/18 = m/s 88/9 * 5/1 V=
مرحله سوم: محاسبه اتلاف فشار
الف) بخش افقي: شروع با استفاده از رابطه (15 .6) يك عبارتي براي اتلاف كلي فشار در بخش هاي افقي خط انتقال ممكن است توليد شود. ما فرض خواهيم كرد كه شتاب اوليه جامدات و گازها در بخشهاي افقي و همچنين شرط 1 و 2 مورد نياز مي باشند. براي شرط 3 رابطه اصطكاك fanning استفاده مي شود. با فرض اينكه اتلاف فشار به خاطر اصطكاك گاز/ ديوار مستقل از وجود جامدات هستند. براي شرط 4 از رابطه Hinkle با استفاده از رابطه (17 .6)‌ استفاده مي كنيم.
شرط 5 و 6 صفر مي شوند و براي لوله هاي افقي ؟؟ مي شود.
بنابراين اتلاف فشار ؟؟ در بخشهاي افقي خط انتقال از رابطه زير به دست مي آيد:
كه زيرنويس H به ارزش مخصوص در بخشهاي افقي اشاره دارد.
براي استفاده از اين رابطه ما بايد، UPH و UfH . ؟؟ را بدانيم.
رابطه Hinkle به ما UPh را مي دهد m/s 84/11 = (5/0 Pp 3/0 x 0638/0 – 1)u = Uph
با ادامه دادن اين رابطه: Uph(؟-1)Pp = G
بنابراين
عامل اصطكاك fp از رابطه 19 .6 با CD كه با تخمين در سرعت نسبي (Uf- Up) است به دست مي آيد. استفاده از رابطه اي كه در پايين آمده (يا با استفاده از CD مناسب در مقابل چارت Re) (فصل 1 را ببينيد)
Rep/24 = CD :1Rep<
Rep 5/18= CD :5001<Rep<
44/0= CD : 105 * 2 <Rep< 500
بنابراين هواي محدود (محيطي) kg/m3 = Pf و Pas 6 – 10 * 4/18 = ؟ مي دهد:
63 .19 = Rep
و بنابراين با استفاده از رابطه تقريبي بالا
1/3 = 6/0- Rep 5/18 = CD
كه با جايگزين كردن 1/3= CD در رابطه (19 .6) خواهيم داشت.
عامل اصطكاك گاز (gas fraction factor) كه به صورت 005/0 = fg آورده مي شود، كه مي دهد:
Pa 14864 = ؟؟
ب) بخشهاي عمودي: نقطه شروع دوباره با رابطه (معادله) (15 .6) است رابطه اتلاف فشار كلي، عبارتي براي اتلاف عمودي ممكن است در بخش عمودي نتيجه شود. از آنجائيكه شتاب اوليه جامدات و گاز فرض بر اين گرفته شده بود كه در بخش افقي رخ دهد. شرط اول و دوم صفر مي شوند. رابطه اصطكاك fanning براي تخمين اتلاف فشار به خاطر اصطكاك گاز به ديواره استفاده مي شود. (شرط 3) با فرض اينكه جامدات اثر ناچيز و قابل چشم پوشي بر اين اتلاف فشار دارند. براي شرط 4، رابطه Konno و Satio (رابطه 16 .6) استفاده مي شود. براي انتقال عمودي A مساوي 90 درجه مي شود در شرط 5 و 6 بنابراين، اتلاف فشار ؟؟ در بخشهاي عمودي خط انتقال به وسيله رابطه زير به دست مي آيد.
كه زير نويس V ارزش مخصوصي بخشهاي عمودي است.
براي استفاده از اين رابطه (معادله) ما احتياج داريم كه voidago تعليق را در v 4 خط عمودي لوله به دست آوريم. فرض مي كنيم كه ذرات به تنهايي عمل مي كنند. سپس افت سرعت برابر با سرعت پاياني ذره است.
Vr (همچنين بايد اين نكته را ذكر كنيم كه سرعت ظاهري گاز هم در بخشهاي عمودي و افقي يكسان است و مساوي V است) يعني:
كه با ادامه اين روند Mass flux ذره (جامد) مي دهد.
كه تركيب كردن اين دو رابطه در v4 يك معادله درجه دوم مي دهد كه تنها يك ريشه ممكن دارد.
سرعت ترمينال اين ذره Vr ممكن است تخمين زده شود همانگونه كه در فصل 1 نمايش داده شد. اگر m/s 52/0 = Vr باشد با فرض اينكه ذرات كروي هستند.
بنابراين با حل معادله درجه دوم 9985/0 = ؟؟ و بنابراين
مي باشد.
ج) انحنا: افت فشار در هر منحني 90 درجه معادل و برابر منحني 5/7 متر در لوله عمودي در نظر گرفته مي شود.
افت فشار در هر مترلوله عمودي مساوي ؟؟ كه مساوي Pa/m 8/114 است.
بنابراين افت فشار در 6 منحني 90 درجه مساوي Pa 8/1148 * 75/60 خواهد بود كه مساوي Pa 5166 است.
و بنابراين
bar212/0 = Pa 5166 + 14864 + 1148 = افت فشار در منحني ها + افت فشار در بخشهاي افقي + افت فشار در بخشهاي عمودي = افت كلي فشار
مرحله 4: مقايسه افت فشار محاسبه شده و افت فشار مجاز.
افت فشار سيستم bar 55/0 است و بنابراين ممكن است ما يك لوله در اندازه كوچكتر انتخاب كنيم و روند محاسبه بالا را تكرار كنيم. جدول زير نتايج را در انواع اندازه لوله نشان مي دهد:
افت كلي فشار سيستم قطر داخل لوله (ميليمتر)
121/0 78
322/0 63
512/0 50
809/0 40
در اين مورد ممكن است، لوله 50 ميليمتر افت كلي فشار سيستم را bar 512/0 بدهد (يك انتخاب اقتصادي مي تواند فهميده شود اگر سرمايه و هزينه جاري يكي شوند)
طرح براي اين انتخاب به تفضيل در زير آورده شده است:
اندازه لوله = 50 ميليمتر (قطر درون لوله)
ميدان جريان هوا = m3/s 0317/0
سرعت ظاهري گاز = m/s 15/16
سرعت جهش = m/s 77/10
بارگيري جامدات 57/6 كيلوگرم جامد/ كيلوگرم هوا
افت كلي فشار سيستم = bar 512/0
مثال (2 .6)
يك لوله به طول 20 متر يك جامد گروه A را به ميزان kg/s 80 جابجا مي كند به منظور حفظ بستر فلوئيدايز شده با يك voidage در محدوده 53/0- 5/0 در مجاورت هوا قرار مي گيرد.
جامدات در ؟؟ لوله با يك voidage 53/0 داخل مي شود. فشار و غلظت گاز در بالاي لوله به ترتيب bar 3/1 و kg/m3 0/1 است.
غلظت ذره جامد kg/m3 1200 است.
ميزان و موقعيت در مجاورت هوا قرار گرفتن را معين كنيد.
راه حل:
از معادله (29 .6) نسبت فشار را به دست مي آوريم:
بنابراين P2 مساوي است با (abs)bar 466/1 = P2
تفاوت فشار Pa 5 10 * 166/0 = P2 – P1
بنابراين از رابطه (30 .6) با ؟؟
طول اولين نقطه در مجاورت هوا قرار گرفتن
با در نظر گرفتن رفتار ايده آل گاز، غلظت در سطح 3
به به كار بردن رابطه (34 .6) حجم گاز در مجاورت هوا قرار گرفتن در اولين نقطه در مجاورت هوا قرار گرفتن جريان مي دهد.
محاسبه بالا به منظور تعيين موقعيت و سرعت نقاط در مجاورت هوا قرار گرفتن نهايي را تكرار مي كنيم.
نتايج به صورت زير خلاصه مي شود:
نقطه پنجم نقطه چهارم نقطه سوم نقطه دوم نقطه اول
75/18 04/14 88/9 18/6 91/2 سرعت از بالاي لوله (متر)
0155/0 0138/0 0122/0 0108/0 0096/0 سرعت در مجاورت هوا قرار گرفتن
37/2 10/2 86/1 65/1 47/ فشار در نقطه در مجاورت هوا قرار گرفتن
مثال 3: مثال كار شده
يك لوله عمودي به طول 10 متر و قطر داخلي 1/0 متر جامدات را در kg/m2s 100 از يك مخزن دارد. بالايي كه در فشار bar 0/1 به يك مخزن پاييني تا bar 5/1 نگهداشته مي شود منتقل مي كند. غلظت اين جسم جامد kg/m3 2500 و متوسط حجم سطح اندازه جسم ؟ 250 است.
با فرض اينكه voidage در طول لوله ثابت است و برابر 50/0 است و اثر تغيير فشار هم ناديده گرفته مي شود جهت و سرعت جريان گازي را كه بين دو مخزن عبور مي كند (ويژگي هاي گاز در سيستم، چگالي kg/m3 1 و ويسكوزيتها (سياليت) Pas 5- 10 * 2 است)
راه حل:
ابتدا بررسي مي كنيم كه جامدات در جريان بستر در حال جنبش هستند كه ما اين كار را با مقايسه با افت فشار واقعي با افت فشار براي فلوئيدايز (تبديل به مايع شدن) در نظر مي گيريم.
با فرض اينكه در جريان فلوئيدايز شدن جريان فلوئيدايز وزن ظاهري جامدات به وسيله جريان گاز حمايت مي شود از رابطه (36 .6)‌ افت فشار را براي جريان فلوئيدايز شدن لوله خواهيم داشت.
از آنجائي كه افت فشار واقعي درست در زير جريان فلوئيدايز شدن است لوله در جريان تقسيم بندي شده ته لوله (packed fed flow) است. افت فشار در جريان تقسيم بندي شده لوله به وسيله جريان رو به بالاي گاز از ميان جامدات در لوله است.
رابطه ارگان رابطه (25. 6) ارتباط بين جريان گاز و افت فشار را در packed bed فراهم مي كند.
دانستن افت فشار مورد نياز the packed bed voidage و ويژگي هاي گاز و حجم رابطه (25. 6) مي تواند براي ؟؟ حل شود.
مقدار سرعت نسبي گاز با چشم پوشي كردن از ريشه منفي معادله درجه دوم m/s 1026/0 = Urel مي باشد. اكنون ما يك علامت قراردادي براي سرعتها در نظر مي گيريم. براي لوله ها مناسب تر است كه سرعتهاي رو به پائين را در نظر گيريم. براي ايجاد افت فشار در جهت خواسته شده، گاز نسبت به جامدات بايد به سمت بالا جريان يابد. بنابراين Urel منفي است. m/s 1026/0- = Urel
با ادامه اين روند براي جامدات رابطه (11. 6)
تغييرات جامدات kg/m2s 100 داده شده و بنابراين
جريان جامدات به سمت پايين است بنابراين m/s 08/0 + = Up
سرعت نسبي Urel= Uf – Up است و بنابراين سرعت واقعي گاز
(به سمت بالا) m/s 0226/0 – = 08/0 + 1026/0- = Uf
بنابراين گاز با سرعت m/s 022/0 نسبت به ديواره هاي لوله به سمت بالا جريان مي يابد. بنابراين سرعت ظاهري گاز:
كه با ادامه رابطه براي گاز رابطه (12. 6) اندازه جريان حجمي گاز
بنابراين براي لوله هايي كه به طور مطلوب عمل كنند 5- 10 * 9/8 كيلوگرم بر ثانيه گاز بايد از مخزن پايين به مخزن بالايي جريان يابد.
تمرين
1 .6: سيستم حمل پنوماتيكي در فاز رقيق با فشار مثبت را طراحي كنيدكه kg/h 500 ذره را با چگالي kg/m3 1800و ذره با اندازه متوسط ؟ 150 را در مسافت افقي 100
متر و مسافت عمودي 20 متر با استفاده از هواي محيطي جابجا كند. با فرض اينكه لوله تخت است و 4 منحني 90 درجه مورد نياز است و افت مجاز فشار bar 7/0 است.
پاسخ:
لوله با قطر 50 ميليمتر، كاهش كلي فشار bar 55/0 را مي دهد، سرعت ظاهري گاز m/s 8/13 است.
2. 6: مطلوب است استفاده از لوله تخت عمودي با قطر داخلي 50 ميليمتر كه خط بالابر kg/h 2000 ذره با اندازه متوسط ؟ 270 و چگالي kg/m3 2500 به فرايندي 50 متر بالاي نقطه تغذيه جامدات انتقال دهد. تب دمنده در دسترس است كه ظرفيت رساندن m3/h 60 هواي محيطي را با فشار bar 3/0 دارد.
آيا سيستم به طور مطلوب عمل خواهد كرد؟
پاسخ: استفاده با سرعت m/s 49/8 ظاهري گاز مساوي است با (Uch 55/1). كاهش فشار كلي bar 344/0 است. زيرا ؟؟ است سيستم به طور مطلوب عمل نخواهد كرد.
3. 6: سيستم حمل پنوماتيكي در فاز رقيق با فشار منفي طراحي كنيد كه مي تواند كره پلاستيكي را با چگالي kg/m3 1000 و اندازه متوسط ذره 1 ميليمتر بين دو نقطه در يك كارخانه كه با يك فاصله عمودي 15 ميليمتر و فاصله افقي 80 متر و با استفاده از هواي محيطي از هم فاصله دارند را جابجا كند.
با فرض اينكه لوله نفت است. و 5 منحني 60 درجه مورد نياز است و 5 منحني 90 درجه مورد نياز است و كاهش افت مجاز فشار bar 4/0 است.
پاسخ: با استفاده از سرعت ظاهري m/s 4/16 گاز در لوله اي با قطر داخلي 40 ميلي متر كاهش كلي فشار bar 38/0 است.
4. 6: يك لوله به طول 25 متر شامل جامدات گروه A را به ميزان kg/s 75 به منظور حفظ جريان سيال با viodage در محدوده 55/0= 50/0 در معرض هوا قرار مي دهيم.
جامدات در بالاي لوله و با viodage 55/0 قرار مي گيرد. فشار و چگالي گاز در بالاي لوله به ترتيب bar (abs) 4/1 و kg/m3 1/0 است. تراكم غلظت جامدات kg/m3 1050 است.
مقدار و موقعيت در مجاورت هوا قرار گرفتن را معين نمائيد.
پاسخ: موقعيت m 36/6 و m 13/14 و m 6/23.
مقدار : kg/s 021/0 و kg/s 0261/0 و kg/s 0319/0
5. 6 : يك لوله به طول 15 متر شامل جامدات گروه A به ميزان kg/s 120 به منظور حفظ فلوئيدايز با Viodage 54/0 داخل مي شود. غلظت متراكم گاز در بالاي لوله به ترتيب bar(abs) 2/1 و kg/m3 9/0 است. تراكم (غلظت) جامدات kg/m3 1100 است.
مقدار و موقعيت در مجاورت هوا قرار گرفتن را معين كنيد. فشار را در پائين ترين نقطه در مجاورت قرار دادن چقدر است؟
پاسخ: موقعيت m 03/4 و m 3/0 جامدات را با kg/m2s از يك مخزن بالايي كه در يك فشار bar 25/1 به مخزن پائيني با bar 6/1 نگه داشته مي شود.
تراكم غلظت جامدات kg/m3 1800 حجم سطحي متوسط اندازه ذره ؟؟ 200 است.
با فرض اينكه voidage 48/0 و در طول لوله ثابت است و اثر تغيير فشار در لوله ممكن است چشم پوشي شود. جهت و ميزان جريان گازي كه از مخزنها عبور مي كند را معين نمائيد. مشخصات گاز در سيستم: kg/m3 5/1 – ويسكوزيته (چسبندگي) سياليت Pas 5- 10 * 9/1 است.
پاسخ:
به طرف پائين kg/s 023/0
لوله عمودي با قطر 3/0 متر و flux kg/m2s 300 جامدات از يك مخزن بالايي كه در فشار bar 0/2 نگه داشته مي شود در مخزن پائيني كه در فشار bar 7/2 نگخ داشته مي شود انتقال مي دهد.
چگالي و سياليت گاز در سيستم به ترتيب kg/m3 210 و Pas 5- 10 * 2 هستند.
با فرض اينكه voidage 47/0 در طول لوله ثابت است و از اثر تغييرات فشار چشم پوشي شود:

فایل : 40 صفحه

فرمت : Word