مشخصات پژوهش

عنوان	طراحی و ساخت همزن مکانیکی برای راکتور بیوگاز و شبیه سازی الگوی جریان به روش دینامیک سیالات محاسباتی
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	آشفتگی، اختلاط مکانیکی، انرژی تجدید پذیر، دینامیک سیالات محاسباتی، هضم بی هوازی.
چکیده	محدود بودن منابع انرژی تجدید ناپذیر، افزایش روز افزون جمعیت و گسترش صنایع از یک سو و آلودگی های زیست محیطی از سوی دیگر باعث شده که همه کشور ها توجه ویژه ای به انرژی های تجدید پذیر مانند انرژی های خورشیدی، بادی و بیوگاز داشته باشند. استفاده از بیوگاز به عنوان یک منبع انرژی نه تنها به دلایل اقتصادی بلکه به دلیل توسعه اقتصادی و زیست محیطی نیز جذاب است و از طرفی آن را عامل تسریع در رسیدن به توسعه پایدار می دانند. در این مطالعه به منظور طراحی همزن مکانیکی برای راکتور بیوگاز و شبیه سازی الگوی جریان از دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شد. زمان اختلاط، الگوی جریان و عدد توان یک راکتور به طراحی همزن و نوع پروانه ی آن بستگی دارد. به عبارت دیگر، کارایی پروانه غالباً از طریق این پارامتر ها ارزیابی می گردد. که در این مطالعه از بررسی الگوی جریان استفاده شده است. برای بررسی طراحی بهینه نوع پروانه، سه نوع همزن توربینی شش تیغه ای با زاویه 45 درجه، همزن توربینی شش تیغه ای با زاویه 30 درجه و همزن توربینی چهار تیغه ای 45 درجه طراحی و ارزیابی شد. شبیه سازی با رویکرد مدل قاب مرجع چرخان (MRF )، مدل آشفتگی استاندارد k-ε به صورت پایا، سه بعدی و توسط نرم افزارFluent 15.0 انجام گرفت. معادلات حاکم به روش حجم محدود برای تمام دامنه محاسباتی سیستم حل گردید و برای شبیه سازی رفتار همزن در راکتور نیز از مدل قاب چرخان استفاده شد. هدف اصلی این تحقیق طراحی بهینه همزن مکانیکی برای اخـتلاط مناسب و کاهش فضا های مرده در راکتور مورد نظر می باشد. نتایج شبیه سازی نشان داد همزن توربینی شش تیغه ای با زاویه 45 درجه با جریان پایین رونده سبب افزایش اختلاط در کف راکتور و شدت اختلاط مناسب مواد داخل راکتور می شود. همچنین نتایج شبیه سازی نشان داد که این نوع همزن اختلاط مناسبی در مرکز راکتور و دیواره های جانبی آن ایجاد می کند و در نتیجه باعث کاهش فضای مرده و بهبود انتقال جرم و حرارت داخل راکتور خواهد شد. سپس راکتور با فضولات گاوی بارگیری شد و میزان تولید بیوگاز برای حالت های بدون همزن و هم زدن در سرعت های 40، 80 و 120 دور در دقیقه ثبت گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که تولید بیوگاز در سرعت هم زدن 80 دور بر دقیقه بیشترین عملکرد را دارد.
پژوهشگران	راشد محمدرضائی (دانشجو)، ناصر بهروزی خزاعی (استاد مشاور)، سمیرا زارعی (استاد راهنما)