การศึกษาพฤติกรรมไฮโดรไดนามิกส์และความสม่ำเสมอตามแนวรัศมีในปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดชนิดไหลเวียนลงโดยการจำลองแบบซีเอฟดี

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาพฤติกรรมไฮโดรไดนามิกส์และความสม่ำเสมอตามแนวรัศมีในปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดชนิดไหลเวียนลง (ปฏิกรณ์ดาวเนอร์) ด้วยการจำลองแบบปฏิกรณ์มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 เมตร และสูง 9.3 เมตร แบบจำลองที่ใช้ในการทำนายพฤติกรรมการไหลคือแบบจำลองของไหลสองชนิด (Two-fluid Model) ร่วมกับทฤษฎีจลน์ของการไหลของอนุภาคแกรนูลาร์ผลการจำลองแบบแสดงให้เห็นว่า การกระจายของค่าสัดส่วนอนุภาคตามแนวรัศมีเป็นแบบ Core-annulus ค่าสัดส่วนอนุภาคมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอัตราการไหลวนของอนุภาค (Gs) หรือลดความเร็วก๊าซป้อน (Ug) ทำให้ความสม่ำเสมอตามแนวรัศมีน้อยลง ส่วนความเร็วก๊าซและอนุภาคมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่ม Ug แต่ไม่เปลี่ยนแปลงกับ Gs นอกจากนี้ยังพบว่าความสม่ำเสมอตามแนวรัศมีของความเร็วก๊าซและอนุภาคมีค่ามากขึ้นเมื่อลด Ug

คำสำคัญ: ปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดชนิดไหลเวียนลง พฤติกรรมไฮโดรไดนามิกส์ พลศาสตร์ของไหล เชิงคำนวณ การจำลองแบบ

This research studies the hydrodynamics behavior and radial uniformity in a co-current down-flow circulating fluidized bed (downer reactor) by means of numerical simulation. A downer reactor with 0.1 m internal diameter and 9.3 m height was used. Two-fluid model based on kinetic theory of granular flow was adopted to predict the flow behavior in the system. The simulation results show that the radial distribution of solids volume fraction exhibits a core-annulus structure. The solids volume fraction increases with increasing of the solids circulation rate (Gs) or decreasing of gas velocity inlet (Ug). This leads to less radial uniformity of solids volume fraction. Gas and solids velocities increase with increasing of Ug but insignificantly change with Gs. In addition, the radial uniformity of gas and solids velocities increases with decreasing of Ug.

Keywords: Co-current Down-flow Circulating Fluidized Bed, Hydrodynamics Behavior, Computational Fluid Dynamics, Simulation