بررسی شبیه‌سازی CFD راکتورهای سه فازی و چالش‌های پیش‌رو

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 حایز اهمیت است. تحلیل و ارزیابی نحوه اختلاط و پدیده‌های انتقال (جرم، گرما و مومنتوم) در شرایط عملیاتی متفاوت و انواع مختلف راکتورها از قبیل راکتورهای بستردار و راکتورهای (دوغابی- حبابی) با هندسه‌های متنوع و در حضور و عدم حضور تجهیزات جانبی مثل بافل‌ها، تعداد و اشکال مختلف پره‌های 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 می‌شود. بیشتر مطالعات اخیر انجام شده، مستقیما بر روی کمی‌سازی 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) می‌باشد. در حالی که اساسا جریان سه فازی در راکتورها، ترکیبی از پدیده‌های مختلف است که در زمان‌ها و مقیاس‌های طولی متفاوت رخ می‌دهد و منجر به یک رژیم ناپایا در جریان سیال می‌شود و شرایط دینامیکی ناپایا، فرایندهای اختلاط و انتقال را تحت تاثیر قرار می‌دهد. 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 می‌باشد. کارهای انجام شده نشان می‌دهند. هیدرودینامیک پیچیده این نوع راکتورها، به خوبی مشخص نشده است. علت این امر نیز پیچیدگی بر هم کنش‌های بین فازی (جامد- جامد)، (جامد- مایع) و (جامد- حباب) می‌باشد. در مقالات موجود به ندرت می‌توان 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.