بررسی شبیه سازی CFD راکتورهای سه فازی و چالش های پیش رو

با توجه به اهمیت و جایگاه راکتورهای شیمیایی در واحدهای مختلف صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و نقش کلیدی آنها، بررسی و تعیین شرایط بهینه عملیاتی حائز اهمیت است. تحلیل و ارزیابی نحوه اختلاط و پدیده های انتقال (جرم، گرما و مومنتوم) در شرایط عملیاتی متفاوت و انواع مختلف راکتورها از قبیل راکتورهای بستردار و راکتورهای (دوغابی- حبابی) با هندسه های متنوع و در حضور و عدم حضور تجهیزات جانبی مثل بافل ها، تعداد و اشکال مختلف پره های همزن و دیگر تجهیزات و شرایط خاص، به منظور یافتن شرایط بهینه عملیات بسیار مفید و موثر است. در این مقاله به بررسی و تحلیل کارهای CFD انجام شده بر روی راکتورهای سه فازی در دو دهه اخیر پرداخته می شود. بیشتر مطالعات اخیر انجام شده، مستقیما بر روی کمی سازی ساختار جریان و تعیین الگوی جریان متمرکز است که اغلب این کارها مبتنی بر شرایط پایا، هندسه دو بعدی با فرض تقارن محوری و مدل چندفازی (اولرین- اولرین) می باشد. در حالی که اساسا جریان سه فازی در راکتورها، ترکیبی از پدیده های مختلف است که در زمان ها و مقیاس های طولی متفاوت رخ می دهد و منجر به یک رژیم ناپایا در جریان سیال می شود و شرایط دینامیکی ناپایا، فرایندهای اختلاط و انتقال را تحت تاثیر قرار می دهد. به خصوص در راکتورهای حبابی و دوغابی، این شرایط به شدت وابسته به پارامترهای طراحی و عملیاتی سیستم مانند نحوه ورود فازها، نرخ جریان گاز و بار ذرات جامد می باشد. کارهای انجام شده نشان می دهند. هیدرودینامیک پیچیده این نوع راکتورها، به خوبی مشخص نشده است. علت این امر نیز پیچیدگی بر هم کنش های بین فازی (جامد- جامد)، (جامد- مایع) و (جامد- حباب) می باشد. در مقالات موجود به ندرت می توان کاری را دید که در آن به مطالعه هیدررودینامیک جریان به صورت سه بعدی، ناپایا و همراه با بار زیاد ذرات جامد پرداخته شده باشد.