การจำลองแบบทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณของของเหลวที่ไม่ละลายเข้าหากันในเครื่องปฏิกรณ์แบบจุลภาคที่ขยายขนาด

Abstract

สำหรับการสกัดด้วยตัวละลายในเครื่องปฏิกรณ์ขนาดจุลภาคนั้น ของเหลวในกระบวนการจะมีคุณสมบัติที่ไม่ละลายเข้าหากันซึ่งจะทำให้เกิดรูปแบบของการไหลที่แตกต่างกันออกไป โดยการไหลแบบ slug นั้นเป็นรูปแบบการไหลที่มักจะพบได้เมื่อเป็นการไหลที่ความเร็วต่ำ ซึ่งการไหลดังกล่าวสามารถรักษารูปแบบการไหลให้คงที่ตลอดความยาวท่อโดยที่มีประสิทธิภาพในการสกัดที่สูงกว่ารูปแบบการไหลแบบอื่นๆ ซึ่งเป็นผลจากการหมุนวนภายในเนื่องจากการเคลื่อนที่ของของเหลวภายใน slug การศึกษาการสกัดด้วยตัวทำละลายด้วยวิธีการดังกล่าวได้รับการยอมรับว่ามีประสิทธิภาพที่สูงเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการอื่นที่มีการใช้งานอยู่ในปัจจุบัน แต่ที่ผ่านมามักเป็นการศึกษาในระดับจุลภาคซึ่งมีผลผลิตโดยรวมน้อย ในงานวิจัยนี้ได้มุ่งไปที่การศึกษาผลเนื่องจากการเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อในระดับมิลลิเมตร ที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการหมุนวนภายใน และความดันตกคร่อมภายใน slug โดยทำการศึกษาด้วยการจำลองแบบทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณแบบ 2 มิติ ของการไหลผ่านท่อที่มีพื้นที่หน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมที่มีขนาดแตกต่างกันออกไปตั้งแต่ 1-10 มิลลิเมตร ของเหลว 2 ชนิดที่มีคุณสมบัติการไม่ละลายเข้าหากันประกอบด้วยน้ำและเคโรซีนจะถูกป้อนเข้าสู่ท่อที่อยู่ตรงข้ามกันและเกิดการผสมกันที่บริเวณข้อต่อรูปตัว T โดยเปลี่ยนแปลงค่า Weber number ในช่วง 0.002-0.02 ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อทำให้เวลาการหมุนวนลดลง 1.39% และความดันตกคร่อม slug ลดลง 85.12% โดยที่มีอัตราการไหลเชิงปริมาตรเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตามพบว่ารูปแบบการไหลแบบ slug จะไม่สามารถพบได้อีกต่อไปเมื่อเป็นการไหลในท่อที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 6 มิลลิเมตร