بررسی پروفیل سرعت صعود حباب در سلول فلوتاسیون ستونی با شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی

مولفه‌های هیدرودینامیکی در فلوتاسیون ستونی نقش مهمی در عملکرد و کارایی فرآیند دارند. دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) به‌عنوان یک روش عددی می‌تواند در تحلیل و پیش‌بینی مولفه‌های جریان راهگشا باشد. در این مقاله پروفیل سرعت صعود تک حباب در ستون فلوتاسیون به‌صورت دوفازی و با روش cfd مطالعه شده است. شبیه‌سازی‌ها در نرم‌افزار فلوئنت و با به‌کارگیری مدل دوفازی vof انجام شدند. میدان محاسباتی، ستونی با مقطع مربع به ضلع 10 سانتی‌متر و ارتفاع 100 سانتی‌متر بود که هوا به‌وسیله یک حباب‌ساز داخلی از قسمت پایین ستون به‌صورت تک حباب وارد می‌شد و به‌منظور کاهش حجم محاسبات و ساده‌سازی مسئله ستون ابتدا پر از آب در نظر گرفته شد. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه‌سازی، یک سری آزمایش تجربی انجام شد که طی آن از تصویربرداری برای ثبت مولفه‌های هیدرودینامیکی ازجمله دبی هوای ورودی، اندازه‌گیری قطر حباب، سرعت صعود حباب و ماندگی گاز استفاده شد. مقایسه‌ی الگوی سرعت صعود حباب در آزمایش‌های تجربی با مطالعات سایرین موید صحت نتایج تجربی است. همچنین نتایج شبیه‌سازی نشان داد که cfd به‌خوبی می‌تواند الگوی کلی پروفیل سرعت صعود حباب و مقدار آن را در ستون فلوتاسیون را با اختلاف کمتر از 5 درصد نسبت به مقادیر تجربی پیش‌بینی کند.

Investigation of bubble velocity profile in the column flotation cell by computational fluid dynamics simulation

Summary Hydrodynamic components play an important role in the process performance of column flotation. CFD as a numerical method can help analyze and predict flow components. In this paper, the singlebubble rising velocity profile in the flotation column is studied in twophase with CFD. Simulations have been performed in Fluent software using a twophase VOF model. A computational column with a square crosssection of 10 cm and a height of 100 cm has been considered. The air is taken in by a single bubble from the bottom of the column by an internal sparger. To validate the simulation results, a series of experiments were performed exactly according to the mentioned conditions, while imaging was used to record hydrodynamic components such as inlet airflow, bubble diameter, and bubble rise velocity, etc. The experimental results are consistent with previous observations that studies by others. Also, the results of the simulations performed are qualitatively and quantitatively consistent with the experimental results. The results show that CFD simulation can well predict the rise of the bubble and its related parameters in the flotation column, including the bubble rise rate with a difference of less than 5% compared to the experimental values. In this paper, the singlebubble rising velocity profile in the flotation column is studied in twophase with CFD.   Introduction This article consisted of two parts: the experimental tests and the CFD simulations. The authors tried to present a set of setting to simulate the bubble rising velocity as well as possible by their facilities.   Methodology and Approaches Simulations have been performed in Fluent software using a twophase VOF model. A computational column with a square crosssection of 10 cm and a height of 100 cm has been considered. The air is taken in by a single bubble from the bottom of the column by an internal sparger. To validate the simulation results, a series of experiments were performed exactly according to the mentioned conditions, while imaging was used to record hydrodynamic components.   Results and Conclusions The results showed that CFD simulation can well predict the rise of the bubble and its related parameters in the flotation column, including the bubble rise rate with a difference of less than 5% compared to the experimental values.