Numerical study of heat and mass transfer in venturi

Abstract

يعتبر جهاز تنقية الغاز الفنتوري من أهم الأجهزة التي تنظف الغازات المستخدمة في العديد من التطبيقات الصناعية. في هذا العمل ، قمنا بفحص كفاءة جهاز تنقية الغاز في تنظيف الغازات الناتجة عن الكتلة الحيوية ودرسنا ظاهرة انتقال الحرارة والكتلة في هذا الجهاز. تستخدم هذه الدراسة كود CFD التجاري (ANSYS FLUENT) للتحقيق في المحاكاة الرقمية ثنائية الأبعاد لتدفقات غاز الكتلة الحيوية والمياه في جهاز فنتوري مع ظروف حدية ممثلة بسرعات مدخل غاز تبلغ 15 و 20 و 25 و 30 م / ث و تدفق كتلة مدخل الماء 0.02 و 0.04 و 0.06 كجم / ثانية. تم استخدام نموذج و نموذج النقل الجماعي لمعالجة التدفق المضطرب ونقل الكتلة. تم عرض تطور السرعة والضغط وعدد نسلت ، وكذلك نتائج دالة كثافة الاحتمال (PDF) لانتقال الكتلة والحرارة. أوضحت النتائج أن كفاءة جهاز تنقية الغاز الفنتوري في تنظيف الغاز الناتج عن تغويز الكتلة الحيوية تصل إلى 98٪ بسرعة غاز 30 م / ث مع أدنى معدل تدفق سائل وأن ظاهرتي الانتقال الحراري والكتلي لهما تأثير ضئيل على أداء فنتوري .The venturi Scrubber is one of the most important gas cleaner devices used in many industrial applications. In this work, we examined the efficiency of the venturi scrubber in cleaning gases from biomass and studied the phenomenon of heat and mass transfer in this device. In this study, a commercial CFD code (ANSYS FLUENT) was used as a 2D numerical simulation support for the calculations of the biomass gas and water flows in the venturi device with boundary conditions represented by the inlet gas velocities of 15, 20, 25 and 30 m/s and inlet water mass flow rates of: 0.02, 0.04 and 0.06 kg/s. The model and the transport species model are used to treat the turbulent flow and the mass transfer. The evolutions of velocity, pressure, and Nusselt number are presented, as well as the results of the probability density function (PDF) for mass and heat transfer. The results showed that the efficiency of the venturi scrubber in cleaning the gas resulting from the gasification of biomass reaches 98% at a gas velocity of 30 m/s with the lowest liquid flow rate and that the transfer phenomena of heat and mass have a little effect on the venturi scrubber performance. Le venturi Laveur est l'un des dispositifs le plus important nettoyeur des gaz utilisés dans de nombreuses applications industrielles. Dans ce travail, nous avons examiné l'efficacité du venturi laveur dans le nettoyage des gaz issus de biomasse, et étudié le phénomène de transfert de chaleur et de masse dans ce dispositif. Dans cette étude ,on a utilisé un code commercial CFD (ANSYS FLUENT) comme support de simulation numérique en 2D pour les calculs des flux de gaz de biomasse et d'eau dans le dispositif venturi avec des conditions aux limites représentées par les vitesses d'entrée de gaz de 15, 20, 25 et 30 m/s et les débits massiques de l'eau d'entrée de : 0,02, 0,04 et 0,06 kg/s. Le modèle et le modèle des espèces de transport sont utilisés pour traiter l'écoulement turbulent et le transfert de masse. Les évolutions de la vitesse, de la pression et du nombre de Nusselt sont présentée, ainsi que les résultats de la fonction de densité de probabilité (PDF) pour le transfert de masse et de chaleur. Les résultats ont montré que l'efficacité du venturi laveur dans le nettoyage du gaz issu de la gazéification de la biomasse atteint 98% à une vitesse de gaz de 30 m/s avec le plus faible débit de liquide et que les phénomènes de transfert de chaleur et de masse ont peu d'effet sur le performance de laveur venturi.