شبیه‌سازی جهت‌گیری بافل‌ها در راستای طولی در مخازن تماسی کلر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

فرآیند ضدعفونی برای غیر فعال کردن میکروارگانیسم‌های (جانداران) بیماری‌زا برای جلوگیری از انتقال بیماری‌های آبی می‌باشد. جنبه مهم ضدعفونی شیمیایی طراحی حوضچه تماسی کلر است. سیستم‌های تماسی کلر با برقراری زمان تماس مناسب، واکنش‌های شیمیایی را برای غیر فعال‌سازی موجودات بیماری‌زا فراهم می‌کند و در نتیجه آب را ضدعفونی می‌کند. طراحی حوضچه‌های تماسی کلر یا مخازن تماسی کلر برای به حداکثر رساندن پدیده زمان ماند از طریق عبور جریان مارپیچی از بافل‌ها از میان حوضچه یا مخزن تماسی می‌باشد. از لحاظ تاریخی بررسی مخازن تماسی کلر توسط روابط تجربی، مطالعات مدل فیزیکی یا مطالعات ردیاب پس از ساخت مخزن تماسی بوده است. ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی و مطالعات مربوط به ماده ردیاب بسیار زمان‌بر و پرهزینه می‌باشد. در سال‌های اخیر مدل‌های دینامیک سیالات محاسباتی برای بررسی جریان و فرآیندهای انتقال املاح در مخازن تماسی به کار برده شده است؛ که بهترین روش برای طراحی مخازن تماسی قبل از ساخت می‌باشد. در این پژوهش به شبیه‌سازی سه بعدی مدل مخزن تماسی CT-1 با استفاده از نرم افزار کامسول Multiphysics 5.3a پرداخته می‌شود. همچنین چندین شبیه‌سازی سه بعدی در مخزن تماسی CT-1 که در آن اثر جهت‌گیری بافل‌ها در راستای طولی با سه عرض کانال مختلف انجام شد و نتیجه شد که؛ کانال باریک با نسبت68/0 Winlet/Wch= (نسبت عرض کانال به عرض ورودی) و نسبت Lbo/Wch (نسبت طول دهانه بافل به عرض کانال) برابر 1 دارای بالاترین مقدار شاخص فاکتور بافل و کمترین مقدار اندیس موریل و در نتیجه حالت بهینه هیدرولیکی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of orientation of baffles in a longitudinal direction in chlorine contact tanks

نویسندگان [English]

  • Mahsa Esmaeili
  • Mahdi Asadi Aghbolaghi
water engineering department, faculty of agriculture, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

Disinfection is a process designed to disable pathogens, thereby preventing the transmission of waterborne diseases. An important aspect of chemical disinfection is the design of chlorine contact basins. Chlorine contact systems with sufficient time (contact time) disinfect the water for chemical reactions to inactivate pathogens. Design of chlorine contact basin or chlorine contact tanks is to maximize the phenomenon of Residence time through the flow of spiral of baffles through the basin or contact tank. Historically, chlorine contact tanks have been investigated by empirical relationships, physical model studies, or tracer studies after the construction of a contact tank. Construction of laboratory samples and tracer studies are time consuming and costly. In recent years, computational fluid dynamics models have been used to investigate the flow and processes of solute transport in contact tanks, which is the best way to design contact tanks before construction. In this study, a 3D simulation of the CT-1 contact tank is performed using Multiphysics 5.3a software. Also, several 3D simulations in the CT-1 contact tank, in which the effect of the baffle orientation in a longitudinal direction with three different channel widths was performed, it was concluded that the narrow channel with a ratio of Winlet /Wch=0.68 (channel to inlet width ratio) and Lbo / Wch ratio (baffle opening length to Channel width ratio) equal to 1 has the highest baffle factor and the least amount of Morill index and therefore optimal hydraulic.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Contact Tank
  • Disinfection
  • Chlorine
  • baffle
  • numerical simulation
[1]Wastewater Treatment plant operator certification Training. Module 5: Disinfection and chlorination., The course includes Content developed by the Pennsylvania (Pa.DEP) in cooperation with the following contractors, subcontractors or grantees, Revised 2016.
[2]W.B. Rauen, A. Angeloudis, R.A. Falconer, Appraisal of chlorine contact tank modelling practices, Water Res, 46(18) (2012) 5834-5847.
[3]A. Angeloudis, T.Stoesser, A.R. Falconer, D. Kim, Flow, transport and disinfection performance in small-and full-scale contact tanks, Journal of Hydro-environment Research,  (2014) 15-27.
[4]C. Gualtieri, Analysis of the effect of baffles number on contact tank with Multiphysics 3.3, in, Hydraulic and Environmental Engineering Department Girolamo Ippolito, University of Napoli Federico II, Napoli, Italy, 2007.
[5]Amini R., Taghipour R.(1388). Three-dimensional modeling of flow in chlorine disinfection contact tanks (in Persian). in: Third International Conference on Environmental Engineering, University of Tehran.
[6] A. Angeloudis, Numerical and experimental modelling of flow and kinetic process in serpentine disinfection tanks, Doctor of Philosophy Cardiff University, 2014 [7] https://en.wikipedia.org/wiki/Residence_time.
[8]H.Z. Taylor, S.J. Carlston, K.S. Venayagamoorthy, Hydraulic design of baffles in disinfection contact tanks, Journal of Hydraulic Research,  (2015) 400:407.
[9]C. Gualtieri, Numerical simulation of RTD in Contact Tanks with Comsol Multiphysics 3.2b. 2006.