Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1398
2
1
gregorian
2019
5
1
19
5
online
1
fulltext
fa
بررسی عددی تاثیر میدان الکتریکی جریان مستقیم بر مشخصههای اجتماع ذرات در جریان تصفیه عرضی
Numerical Study on the Impact of DC Electric Field on Fouling Characteristics of Cross-Flow Filtration
<div style="text-align: justify;"><span style="font-size:12px;"><span style="font-family:iransharp;">استفاده از روشهای عددی برای تعیین حدود و نحوه رشد کیک جرمی در فرآیند تصفیه عرضی مورد توجه محققین بوده است. حلهای مذکور که عمدتاً مبتنی بر توسعه روشهای صفر، یک یا دوبُعدی برای تخمین پارامترهای تصفیه معرفی شدهاند، متکی بر حداقل یک مرحله تنظیم روش با استفاده از نتایج آزمایشگاهی هستند. در این مقاله یک روش حل دوسویه مستقل، برای تعیین تغییرات زمانی هندسه کیک جرمی- جریان تصفیه، ارایه شده است. بهطوری که همزمان با حل جریان به روش شبکه بولتزمن، حل معادله انتقال جرم را با استفاده از یک روش مزوسکوپیک دیگر (<span dir="LTR">LB-CA</span>) در یک ارتباط دوسویه بین تغییرات جریان و رشد کیک میسر سازد. روش محاسباتی معرفیشده، امکان اعمال اثر نیروهای داخلی و خارجی بر خط سیر ذرات را فراهم نمودهاست. اعتبار روش محاسباتی، در مقایسه با حل تئوری رومرو- داویس و نتایج آزمایشگاهی، بررسی و تایید شده است. همچنین با استفاده از <span dir="LTR">LB-CA</span>، اثر اعمال میدان الکتریکی جریان مستقیم، بر کیفیت اجتماع ذرات بر سطح غشا و تغییر منحنی شار جریان بررسی و نشان داده شده است که با افزایش ولتاژ جریان مستقیم، بهتدریج از اجتماع ذرات در برخی نواحی غشا ممانعت به عمل آمده، منحنی کاهش شار جریان بهبود قابل ملاحظهای مییابد. همچنین بررسی شرایط بهینه با درنظرگرفتن اندازه پلهای الکتریکی بهعنوان پارامتر بهینهسازی نشان داده است با درنظرگرفتن بیشینه بهبود در منحنی شار جریان بهعنوان پارامتر هدف، اندازه پلهای الکتریکی دارای یک مقدار بهینه است.</span></span></div>
<div style="text-align: justify;">Applying numerical methods for predicting <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15528896869986959873664">cake formation</gwmw> and development in cross-flow membrane filtration has been an area of research. The solutions, which are mainly based on the development of zero, one, or two-dimensional methods for estimating filtration parameters, have always suffered from an obvious need for some calibration steps. In this paper, an independent two-way solving method is presented to determine the time variation of the geometry of the cross-flow filtration cake, so that by simultaneously solving the flow through the lattice Boltzmann (LB), it is possible to solve the convection-diffusion equation, using another <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-1" id="gwmw-15528896910661643446592">mesoscopic</gwmw> method (LB-CA) in a two way coupling manner between flow changes and cake growth. Applying LB-CA provides it for all kinds of internal and external <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15528896930663641398018">forces</gwmw> effects on <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15528896930664372361744">particles</gwmw> trajectories to be explicitly taken into account. The proposed model was validated against both of <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15528896940655895097032">theory</gwmw> of Romero and Davis and some experimental results. Moreover, the model was used to determine external effects which are arisen from static imposition of a DC electric field, on cross-flow filtration outcomes. The calculated results exhibits considerable improvements in flux decline curve and removing of fouling in some areas along the membrane length, as DC voltage rises. Also, optimal conditions with considering the electric poles’ size as an optimization parameter shows that <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15528897010628699841130">with</gwmw> considering the maximum improvement in the flux curve as the target parameter, the electric poles’ size has an optimal value.<span dir="RTL"></span></div>
تصفیه عرضی, کیک جرمی, شبکه بولتزمن, روش LB-CA, میدان الکتریکی جریان مستقیم
Cross-flow Filtration, Cake Formation, Lattice Boltzmann, LB-CA, DC Electric Filed
1061
1073
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-23782-8&slc_lang=fa&sid=15
E.
Davarpanah
احسان
داورپناه
1003194753284600114836
1003194753284600114836
No
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
A.R.
Teymourtash
علیرضا
تیمورتاش
teymourtash@um.ac.ir
1003194753284600114837
1003194753284600114837
Yes
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران