مشخصات پژوهش

عنوان	شبیه‌سازی پیرولیز پلیمرها در راکتور بستر سیال جامد-گاز با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
نوع پژوهش	مقاله چاپ‌شده در مجلات علمی
کلیدواژه‌ها	پیرولیز، راکتور بستر سیال، شبیه‌سازی CFD، هیدرودینامیک، انتقال حرارت، پلیمر.
چکیده	گسترش روزافزون محصولات پلیمری، نگرانی‌های زیست محیطی جدی را به‌دلیل تولید پسماندهای آن در سطح جهانی به‌دنبال داشته است .یکی از روش‌های مدیریت ضایعات پلیمری، استفاده از فرآیند پیرولیز است که از نظر اقتصادی مقرون ‌به‌‌صرفه بوده و می‌تواند بخشی از نیاز سوخت صنایع را تأمین کند. در این راستا شبیه‌سازی این فرآیند به‌منظور بهینه نمودن بازدهی محصولات تولیدی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است ولی به‌واسطه پیچیدگی آن، شبیه‌سازی عددی بسترهای مخروطی شکل توسط جریان چند فازی گاز-جامد، کم‌تر مورد توجه بوده است. بنابراین در این مقاله، فرآیند پیرولیز ضایعات پلیمری در یک راکتور بستر سیال جامد-گاز مخروطی با روش دینامیک سیالات محاسباتی شبیه‌سازی شد. از رویکرد اویلری همراه با نظریه‌ی جنبشی جریان‌های دانه‌ای برای شبیه‌سازی این سیستم چند فازی و تعاملات بین فازها استفاده شد. تأثیر عوامل مختلف از جمله دما، سرعت گاز و اندازه ذرات مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دما مهم‌ترین عامل در فرآیند پیرولیز می‌باشد به طوریکه با افزایش دما و در 923 کلوین، بیشترین میزان جریان گازی و کم‌ترین میزان قطران تولید می‌گردد که صرفه اقتصادی مطلوبی دارد. از طرفی سرعت جریان ورودی به‌دلیل تاثیرگذاری در پارامتر دما، تاثیر مهمی بر فرآیند تولید محصولات مطلوب دارد. به طوریکه در سرعت پایین ، ذرات به‌واسطه تماس زیاد با دیواره گرمای بیشتری جذب می‌کنند و دمای بستر زودتر افزایش می‌یابد. در مقابل با افزایش سرعت گاز ورودی، اختلاط بیشتر و حجم بیشتری از گاز بین ذرات جامد قرار می گیرد که به‌واسطه کاهش تماس ذرات و ضریب هدایت گرمایی ، افت انتقال حرارت صورت می‌گیرد. بنابراین سرعت ورودی به بستر باید در کم‌ترین مقدار بهینه تنظیم گردد. همچنین نتایج نشان داد افزایش اندازه قطر ذرات از 1 تا 3 میلی متر، دما با شیب بیشتری افزایش و بستر سریع‌تر گرم می شود.
پژوهشگران	سبحان جعفری (نفر اول)، هادی سلطانی (نفر دوم)، مرتضی قلیزاده (نفر سوم)