مقدمه
خفگی جریان یکی از پدیده‌های کلیدی در سیستم‌های صنعتی و فرآیندهای شیمیایی است که در هنگام عبور یک سیال تراکم‌پذیر از نازل، اوریفیس یا هر محدودکننده دیگری رخ می‌دهد. در شرایط عادی، دبی سیال متناسب با اختلاف فشار بین بالا دست و پایین دست جریان است. به عبارت دیگر، هرچه اختلاف فشار بیشتر باشد، دبی نیز افزایش می‌یابد. اما زمانی که سرعت سیال در نقطه گلوگاه (محدودکننده) به سرعت صوت برسد، پدیده خفگی جریان رخ می‌دهد.
در این شرایط، کاهش بیشتر فشار در پایین‌دست نمی‌تواند دبی جرمی را افزایش دهد و جریان در این نقطه ثابت می‌ماند. این اتفاق به این دلیل است که سرعت سیال به سرعت صوت رسیده و تغییرات فشار در پایین‌دست دیگر تأثیری بر جریان نخواهد داشت. در این حالت، عدد ماخ (Mach Number) در گلوگاه برابر با یک است، در حالی که در جریان بحرانی، عدد فرود (Froude Number) برابر یک است. بنابراین، این دو پدیده از نظر فنی یکسان نیستند.
خفگی جریان اهمیت ویژه‌ای در طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های صنعتی دارد. عدم درک صحیح این پدیده می‌تواند منجر به طراحی نادرست تجهیزات و کاهش عملکرد و ایمنی سیستم شود. به عنوان مثال، در فرآیندهای انتقال گاز یا مایعات تحت فشار، عدم پیش‌بینی صحیح شرایط خفگی می‌تواند باعث بروز مشکلاتی مانند آسیب به تجهیزات، کاهش کارایی و حتی خطرات ایمنی شود.
شرح فرآیند
در این پروژه، جریان آب با فشار psig ۵۰ و دمای ۲۹۰ فارنهایت و دبی lb/hr 6000 از یک لوله ۴ اینچی عبور می‌کند. در مسیر این جریان، یک شیر ۳ اینچی قرار داده شده که جریان خروجی از آن با فشار 41 psig وارد لوله ۴ اینچی می‌شود. هدف از شبیه‌سازی این است که فشار خروجی که در آن پدیده چوک و خفگی جریان رخ می‌دهد، تعیین شود. محاسبات مرتبط با جریان در حالت خفگی و بررسی شرایط بحرانی با استفاده از نرم‌افزار Aspen Plus انجام شده و آموزش مراحل شبیه‌سازی نیز در گزارش موجود است.
نتیجه‌گیری
نتایج این پروژه نشان‌دهنده وقوع پدیده خفگی جریان در شرایط معینی از فشار خروجی است. به طوری که پس از این نقطه، دبی جریان ثابت می‌ماند و کاهش فشار در پایین‌دست تأثیری بر افزایش جریان ندارد. با استفاده از شبیه‌سازی انجام شده در نرم‌افزار Aspen Plus، دانشجویان و مهندسان می‌توانند با فرآیند خفگی جریان آشنا شده و شرایط بحرانی این پدیده را در سیستم‌های صنعتی تحلیل کنند. این پروژه به عنوان یک مطالعه کاربردی، فرصتی برای یادگیری و درک عمیق‌تر مفاهیم مربوط به خفگی جریان و تأثیر آن بر طراحی و عملکرد سیستم‌های انتقال سیال فراهم می‌کند.
شبیه‌سازی جریان سیال در شیر و لوله با نرم‌افزار اسپن پلاس
این پروژه دانشجویی به شبیه‌سازی جریان سیال تراکم‌پذیر از طریق یک شیر و لوله با استفاده از نرم‌افزار Aspen Plus می‌پردازد. هدف از این شبیه‌سازی، بررسی پدیده خفگی جریان (Choked Flow) و تعیین فشار خروجی که در آن پدیده چوک اتفاق می‌افتد، می‌باشد. علاوه بر این، پروژه شامل آموزش و توضیحات مفصل برای درک بهتر فرآیند شبیه‌سازی و تحلیل نتایج است. جهت خرید پروژه و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن، از طریق لینک زیر اقدام نمایید.