کلمات کلیدی اجکتور، نسبت مکش، عدد ماخ، جریان برگشتی، شبیه سازی عددی، پدیده شوک فهرست مطالبعنوان صفحه فصل اول :1-1 مقدمه........... 21-2 ساختار پایان نامه ......... 3فصل دوم: مقدمه و معرفی اجکتور و کاربردهای آن2-1 مقدمه...........52-2 اساس عملکرد اجکتور...............72-3 ساختار اجکتور........112-3-1 تعیین نسبت سطح مقطع گلوگاه دیفیوزر به گلوگاه نازل........132-4 انواع اجکتورها..........142-4-1 انواع اجکتورها از نظر سیال محرک.......142-4-2 انواع اجکتور از نظر کاربرد........................................................................................................152-5 آرایش اجکتورها........................................................................................................................................212-5-1 تعیین سایز اجکتور و میزان بخار مورد نیاز بعنوان سیال محرکدر اجکتورهای تک مرحلهایی ...............................................................................................272-5-2 تعیین سایز اجکتور و میزان بخار مورد نیاز بعنوان سیال محرکدر اجکتورهای دو مرحلهای ................................................................................................302-6 عوامل ایجاد اختلال در عملکرد اجکتور..............................................................................................342-7 انتخاب اجکتور و نحوه پرکردن Data Sheet.................................................................................352-8 شرایط عملیاتی.........................................................................................................................................382-8-1 هوای نفوذی به داخل سیستم................................................................................................392-9 اطلاعات مربوط به ساختار اجکتور و کندانسورها..............................................................................422-10 عیب یابی اجکتور...................................................................................................................................442-11 کاربرد اجکتور در تبرید........................................................................................................................45 فصل سوم: مروری بر کارهای گذشته3-1 مقدمه..........................................................................................................................................................473-2 کارهای مرتبط با طراحی اجکتور..........................................................................................................473-3 طراحی تحلیلی.........................................................................................................................................50 فصل چهارم: معادلات حاکم و روش حل4-1 معادلات حاکم...........................................................................................................................................524-1-1 مدلسازی توربولانس...................................................................................................................544-2 شبیه سازي جریان به روش دینامیک سیالات محاسباتی................................................................564-3 شرایط مرزی حاکم بر مسئله..................................................................................................................58 فصل پنجم: بررسی نتایج حل عددی5-1 بررسی استقلال نتايج عددی از مش بندی.......................................................................................... 615-2 مقايسه نتايج عددی با تجربی و اعتبار دهی به نتايج عددی.......................................................... 615-3 تحلیل جریان درون اجکتور................................................................................................................... 635 – 3 – 1 بررسی تأثیر فشار ورودی ثانویه بر تغییرات ماخ ........................................................ 675 – 3 – 2 بررسی تأثیر فشار ورودی ثانویه بر تغییرات فشار ..................................................... 734 – 3 – 3 بررسی تأثیر فشار ورودی ثانویه بر تغییرات دمایی ...................................................... 78پیشنهادات .................................................................................................................................................................. 83فهرست مراجع ........................................................................................................................................................... 84فهرست اشکالشکل 2-1: نمونه یک اجکتور و بخش های مختلف آن.............................................................................5شکل 2-2: نمودار تغییرات سرعت و فشار در طول اجکتور......................................................................11شکل 2-3: منحنیهای طراحی برای اجکتورهای تکمرحلهای...............................................................12شکل 2-4: یک نمونه ترموکمپرسور...............................................................................................................18شکل 2-5: منحنی محاسبه مقدار بخار مورد نیاز بر حسب فشار مکش اجکتور..................................23شکل 2-6: اجکتور تک مرحله اي .................................................................................................................24شکل 2-7: اجکتور دو مرحله اي با کندانسورهاي داخلی بارومتریک.....................................................24شکل 2-8: اجکتور دو مرحله اي با کندانسور سطحی...............................................................................25شکل 2-9: منحنی محاسبه مقدار بخار مورد نیاز بر حسب فشار مکش اجکتور ................................26شکل 2-10: منحنی تخمین مقدار بخار مورد نیاز اجکتورها...................................................................27شکل 2-11: منحنی ظرفیت اجکتور تک مرحله ای.................................................................................29شکل 2-12: فاکتورهای اصلاحی اجکتور تک مرحله ای...........................................................................29شکل 2-13 منحنی ظرفیت اجکتور دو مرحله ای.....................................................................................30شکل 2-14: فاکتورهای اصلاحی اجکتور دو مرحله ای............................................................................31شکل 2-15 فشار مکش اجکتور بر حسب میزان مصرف بخار با فشار psig 100...............................32شکل 2-16: تعیین فاکتور K..........................................................................................................................32شکل 2-17: تعیین فاکتور فشار F ...............................................................................................................33شکل 2-18 نمودار کمینه پسفشار بر حسب بیشینه فشار تخلیه ....................................................33شکل 2-19: تعیین تعداد اجکتورهای لازم برای ایجاد خلأ مورد نیاز ...................................................36شکل 2-20 نمودار تعیین پسفشار مطلق....................................................................................................37شکل 2-21: تعداد پیش کندانسور، کندانسورهای میانی و کندانسور انتهایی .....................................38شکل 2-22: نمودار تخمین اولیه مقدار هوای نفوذی استفاده ................................................................40شکل 2-23: یک نمونه از کاربرد اجکتور در سیکل تبرید.........................................................................45شکل 4-1: نمايشماتیکاجکتوروتوزیعفشاردرآن..............................................................................52شکل 4-2: الگوریتم حل تفکیکی بکار گرفته شده در حل معادلات.......................................................55شکل 4-3: مدل عددی ساخته شده در نرم افزار گمبیت..........................................................................57شکل 5-1: مطالعه استقلال از مش بندی بر مبنای نسبت مکش ..........................................................61شکل 5-2: مطابقت نتایج حاصل از حل عددی با نتایج تحلیلی کومار در راستای خط مرکز...........62شکل 5-3: مطابقت نتایج حاصل از حل عددی با نتایج آزمایشگاهی کومار در راستای خط مرکز..62شکل 5-4: نمایش دو بعدیبردارهای سرعت در ناحیه اختلاط دو جریان (فشار ثانویه 1/0 بار)....64شکل 5-5: نمایش دو بعدیبردارهای سرعت در ناحیه اختلاط دو جریان (فشار ثانویه 1 بار)........64شکل 5-6: تغییراتعددماخدر راستای محور تقارن اجکتور...................................................................65شکل 5-7: تغییراتماخدرتمامینواحیاجکتور......................................................................................65شکل 5-8: تغییرات فشار استاتیکیدرتمامینواحیاجکتور.................................................................66شکل 5-9: شکل شماتیک تغییراتماخ و موج ضربه ای در اجکتور........................................................67شکل 5-10: نمایش تغییرات ماخ برای فشار ثانویه 8/0 بار در ناحیه اختلاط.....................................68شکل 5-11: نمایش تغییرات ماخ برای فشار ثانویه 1 بار در ناحیه اختلاط.........................................68شکل 5-12: نمایش تغییرات ماخ برای فشار ثانویه 2/1 بار در ناحیه اختلاط.....................................69شکل 5-13: نمایش تغییرات ماخ برای فشار ثانویه 4/1 بار در ناحیه اختلاط......................................69شکل 5-14: نمایش تغییرات ماخ برای فشار ثانویه 5/1 بار در ناحیه اختلاط......................................70شکل 5-15: نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 8/0 بار...............................................70شکل 5-16: نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 1 بار...................................................71شکل 5-17: نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 2/1 بار...............................................71شکل 5-18: نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 4/1 بار...............................................72شکل 5-19: نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 5/1 بار...............................................72شکل 5-20 : کانتور فشار استاتیکی برای فشار ثانویه 8/0 بار..................................................................73شکل 5-21 : کانتور فشار استاتیکی برای فشار ثانویه 1 بار......................................................................74شکل 5-22 : کانتور فشار استاتیکی برای فشار ثانویه 2/1 بار..................................................................74شکل 5-23 : کانتور فشار استاتیکی برای فشار ثانویه 4/1 بار..................................................................75شکل 5-24 : کانتور فشار استاتیکی برای فشار ثانویه 5/1 بار..................................................................75شکل 5-25 : نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 8/0 بار..............................................76شکل 5-26 : نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 1 بار..................................................76شکل 5-27 : نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 2/1 بار..............................................77شکل 5-28 : نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 4/1 بار..............................................77شکل 5-29 : نمودار ماخ در راستای خط مرکز برای فشار ثانویه 5/1 بار..............................................78شکل 5-31 : کانتور دمایی برای فشار ثانویه 8/0 بار..................................................................................79شکل 5-32 : کانتور دمایی برای فشار ثانویه 1بار.......................................................................................79شکل 5-33 : کانتور دمایی برای فشار ثانویه 2/1 بار..................................................................................80شکل 5-34 :کانتور دمایی برای فشار ثانویه 4/1 بار...................................................................................80شکل 5-35 :کانتور دمایی برای فشار ثانویه 5/1 بار...................................................................................81 فهرست جداولجدول 1-1 کاربرد انواع اجکتورها..................................................................................................................20جدول 1-2: مقادیر شدت هوای نفوذی ........................................................................................................42جدول 1-3: عیبیابی اجکتور..........................................................................................................................44جدول 3-1: ابعاد هندسی اجکتور مدل شده................................................................................................58 1-1 مقدمهبا توجه به میزان خلأ مورد نیاز، خلأسازی توسط انواع گوناگون پمپهای خلأ و یا اجکتور صورت میگیرد. پمپ خلأ، دستگاهی است که قادر است، بخارات سیّال را مکش نموده و ایجاد خلأ نسبی نماید. این نوع پمپها دارای انواعی چون جابجایی، پمپهای انتقال مومنتوم و پمپهای تلهای میباشد. اجکتور وسیله ای میباشد که قادر است با ایجاد خلأ، جریان گاز، مایع و یا جامد را انتقال دهد. اجکتور در واقع نوعی پمپ خلأ است و تنها تفاوت آن این است که اساس کار آن بر پایه تبدیل انرژی سرعتی و فشاری به یکدیگر میباشد. قسمتهای اصلی اجکتور، شامل نازل سیال محرک، محفظه سیال محرک، بخش مکش و دیفیوزر می باشد. در یک اجکتور جهت ایجاد خلأ از یک سیال پر فشار (سیال محرک) استفاده میشود. این سیال که میتواند بخار، هوا و یا آب باشد از طریق نازل وارد اجکتور میشود و در حین عبور از نازل، انرژی فشاری آن به انرژی سرعتی تبدیل میشود. این امر سبب میشود سرعت سیال افزایش یافته، فشار آن افت کند و در خروجی نازل اصطلاحاً ایجاد جت یا مکش نماید. به این ترتیب سیالی که قرار است مورد مکش قرار گیرد، از قسمت مکش به سمت محفظه اجکتور کشیده میشود و با سیال محرک مخلوط میگردد. مخلوط سیال محرک و سیال مکش یافته پس از گذشتن از بخش دیفیوزر، در اثر تبدیل انرژی سرعتی به فشاری، با فشار زیاد از اجکتور خارج میگردد.در این مطالعه با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی تأثیر فشار ورودی ثانویه به دستگاه اجکتورو تأثیر تغییرات این پارامترها بر رفتار سیال از جمله فشار و عدد ماخ پرداخته می شود. معادلات بنیادی میدان جریان بوسیله کد استاندارد نرم افزار فلوئنت و با یک مدل تراکم پذیر دو بعدی متقارن محوری و توربولانس با مدل استاندارد k-ε حل گردیدهاند. به منظور درک و بررسی تأثیر پارامتر های فوق الذکر بر رفتار سیال، به ازای فشار های مختلف ورودی ثانویه، نتايج استخراج و تحلیل میشوند. 1-2 ساختار پایان نامهدر این رساله که مشتمل بر شش فصل می باشد، در فصل دوم به معرفی دستگاه اجکتور، اساس عملکرد اجکتور ساختار و کاربردها، مزایا و معایب آن، تعیین نسبت سطح مقطع گلوگاه دیفیوزر به گلوگاه نازل و تعیین سایز اجکتور و میزان بخار مورد نیاز بعنوان سیال محرک در اجکتورهای تک مرحلهایی و دو مرحله ای پرداخته شده است. در فصل سوم به تاریخچه ای از کارهای انجام شده مرتبط با آن ذکر خواهد شد. در فصل چهارم به بررسی معادلات حاکم و روش عددی به کار رفته در این پایان نامه پرداخته خواهد شد. در فصل پنجم نتایج بدست آمده از تحلیل نرم افزاری به بحث و بررسی گذاشته می شود. نهایتا فصل ششم به نتیجه گیری کلی و پیشنهادات برای کارهای آتی اختصاص دارد. فصل دوم معرفی اجکتور و کاربردهای آن 2-1 مقدمهبا توجه به میزان خلأ مورد نیاز، خلأسازی توسط انواع گوناگون پمپهای خلأ و یا اجکتور صورت میگیرد. پمپ خلأ، دستگاهی است که قادر است، بخارات سیّال را مکش نموده و ایجاد خلأ نسبی نماید. این نوع پمپها دارای انواعی چون جابجایی، پمپهای انتقال مومنتوم و پمپهای تلهای میباشد.اجکتور یا اینجکتور، وسیله ای است که قادر میباشد با ایجاد خلأ، جریان گاز، مایع و یا جامد مانند پودر، گرانول و لجن را انتقال دهد، که البته براساس نوع کاربری که میتواند ایجاد خلأ به تنهایی، انتقال مواد، اختلاط مواد و ... باشد، به آن ترموکمپرسور، ادکتور یا مکنده هیدرولیکی (Hydraulic exhauster) نیز گفته میشود، و لیکن اساس عملکرد آنها یکسان میباشد. اجکتور در واقع نوعی پمپ خلأ است و تنها تفاوت آن این است که اساس کار آن بر پایه تبدیل انرژی سرعتی و فشاری به یکدیگر میباشد.قسمتهای اصلی اجکتور، شامل نازل سیال محرک، محفظه سیال محرک، بخش مکش و دیفیوزر می باشد که در شکل 2-1 یک نمونه اجکتور به همراه اجزای تشکیل دهنده آن نمایش داده شده است. شکل 2-1 نمونه یک اجکتور و بخش های مختلف آن [1] در یک اجکتور جهت ایجاد خلأ از یک سیال پر فشار (سیال محرک) استفاده میشود. این سیال که میتواند بخار، هوا و یا آب باشد از طریق نازل وارد اجکتور میشود و در حین عبور از نازل، انرژی فشاری آن به انرژی سرعتی تبدیل میشود. این امر سبب میشود سرعت سیال افزایش یافته، فشار آن افت کند و در خروجی نازل اصطلاحاً ایجاد جت یا مکش نماید. به این ترتیب سیالی که قرار است مورد مکش قرار گیرد، از قسمت مکش به سمت محفظه اجکتور کشیده میشود و با سیال محرک مخلوط میگردد. مخلوط سیال محرک و سیال مکش یافته پس از گذشتن از بخش دیفیوزر، در اثر تبدیل انرژی سرعتی به فشاری، با فشار زیاد از اجکتور خارج میگردد.اجکتورها در مقایسه با پمپهای خلأ دارای هزینه اولیه و تعمیر کمتر و نگهداری سادهتری میباشد و از آنجا که اجکتورها هیچ قسمت متحرکی ندارند، بنابراین در صورت عدم وجود خوردگی نیاز به تعمیر پیدا نمیکنند. نصب اجکتورها بسیار آسان است و کنترل عملیات نیز ساده میباشد. یکی از خصوصیات اجکتور، اختلاط سیال محرک با سیال فرایندی است که در طراحی فرایند اهمیت داشته و لازم است مورد توجه قرار گیرد. لازم به ذکر است اجکتورها قابلیت انتقال مواد جامد و دوفازی را نیز دارند و این در حالیست که پمپهای خلأ قادر به انجام این کار نیستند. پمپ های خلأ در مقایسه با اجکتورها دارای محاسن زیر هستند: