جلسه دفاع از پایان‌نامه: آقای مسعود فراشی، گروه آموزشی تبدیل انرژی
 خلاصه خبر: شبیه سازی عددی به هم پیوستگی قطرات آب در نفت خام در حضور میدان الکترواستاتیکی
چکیده: نفت خام استخراجی از چاههای نفتی معمولا حاوی مقدار زیادی آب نمک بوده که زمینه ساز مشکلات متعددی از جمله خوردگی، گرفتگی، افت فشاردر تجهیزات پالایشگاه، کاهش عملکرد کاتالیستها و کاهش قیمت نفتخام میشود. لذا باید قبل از ورود نفت خام به سیستم پالایشگاهی، جداسازی انجام شود. یکی از موثرترین و کارآمدترین روشهای جداسازی آب نمک از نفتخام روش انعقاد الکترواستاتیکی است. در این روش قطرات تحت تاثیر میدان الکترواستاتیکی بار لحظهای به خود گرفته و در نهایت یک نیروی الکترواستاتیکی القایی دوقطبی مابین آنها ایجاد میشود که عامل افزایش احتمال انعقاد است. با افزایش سایز، قطرات درکف نمک زدا ته نشین شده و از سیستم نمک زدا خارج میشوند. با استفاده از میدان الکتریکی می توان سرعت انعقاد سازی یک فاز پراکنده در امولسیون را افزایش داد، از این رو روش های مبتنی بر جریان الکتریکی مطرح شده اند. از دیدگاه بازدهی انرژی، جداسازی الکتریکی بهترین روش شکستن امولسیون و نمک زدایی نفت می باشد. بنابراین در موقعی که قطرات آب نمک به سختی از نفت جدا می شوند از جریان الکتریسته استفاده می شود.
در پژوهش حاضر، به هم پیوستگی قطرات آب نمک در نفت خام به صورت عددی شبیه سازی شده است. شبیه سازی برای دو حالت انجام شده است. در حالت اول به هم پیوستگی دو قطره در کانال با جریان ورودی تحت میدان الکترواستاتیک شبیه سازی شده است. در حالت دوم به هم پیوستگی دو قطره در سیال ساکن تحت گرانش و میدان الکترواستاتیک مطالعه و شبیه سازی شده است. شبیه سازی به کمک نرم افزار کامسول که مبتنی بر روش المان محدود است انجام شده است. برای حل میدان الکترواستاتیک از معادلات ماکسول استفاده شده است. شبیه سازی جریان چند فازی با روش میدان فازی انجام شده است. معادلات دو فیزیک کاملا با یکدیگر کوپل شده اند. در ادامه فیزیک مسئله و مفاهیمی نظیر میدان الکترو استاتیکی، نیروی الکترواستاتیکی، میدان فشار و میدان پتانسیل بررسی شده است. سپس راندمان انعقاد و تاثیر پارامترهایی نظیر شدت میدان، ویسکوزیته فاز پیوسته، چگالی قطرات آب نمک، کشش سطحی بین دوفاز آب و نفت و سایز قطرات بر راندمان انعقاد مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین نتایج حاصل با نتایج حل تحلیلی انعقاد دو قطره تحت میدان الکترواستاتیکی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که نتایج به مقدار قابل قبولی برهم منطبق است. هم چنین برای مسیر حرکت قطرات در فاز نفت یک کد عددی توسعه داده شد و نتایج آن با حل تحلیلی مقایسه شد.
9 مهر 1398 / تعداد نمایش : 1315
|