بررسی آزمایشگاهی فرایند اختلاط و ترقیق در تخلیه جریانهای چگال

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 هیات علمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

در سال‌های اخیر، با توجه کمبود منابع آب‌شیرین در جهان و افزایش روز‌افزون مصرف آب به دلیل افزایش جمعیت و صنعتی‌شدن جوامع، تامین آب‌شرب به یک معضل جهانی تبدیل گردیده‌است. از‌این‌رو بشر به استفاده از منابع آب نامتعارف، مانند آب شور دریاها و اقیانوس‌ها، روی‌آورده‌است تا با کمک تکنولوژی نمک‌زدایی به روش‌های متفاوت، نیاز آبی خود را مرتفع‌سازد. در فرآیند اسمزمعکوس برای تولید آب‌شیرین از دریا، آب شور برداشت و بخشی از آن شیرین و مابقی با شوری و چگالی بیشتر به محیط دریا بازگرداننده‌ می‌شود. بازگرداندن این پساب شور، اگر به نحو مناسب صورت ‌نپذیرد، به یک معضل جدی برای محیط پذیرنده تبدیل شده و محیط زندگی آبزیان دریایی را تحت‌تاثیر قرارخواهدداد. برای پرهیز از این مشکل، پساب تولیدی از طریق نازل‌هایی مستغرق به صورت مورب و با سرعت و مومنتم اولیه بالا در فاصله کافی از ساحل تخلیه می‌گردد. براثر آشفتگی‌های ایجاد شده، جریان خروجی با آب دریا اختلاط یافته و غلظت آن تا حد تحمل محیط کاهش می‌یابد. در این پژوهش، تخلیه پساب شور از یک تخلیه‌کننده تک‌مجرایی در محیط ساکن از طریق مدل‌سازی آزمایشگاهی مورد بررسی و توسعه زمانی جریان و نحوه پخشیدگی و اختلاط آن در نازل‌های مورّب 60 درجه مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی توسعه زمانی جریان نشان می دهد جریان در زمان بی بعد T*=0.57 از شروع تخلیه نهایتا به بستر محیط برگشته و در امتداد مسیر خود از دهانه نازل تا نقطه برخورد، اندازه نوسانات غلظت که شدت و قدرت آشفتگی را نشان می دهد، به شدت افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها


Abessi, O. (2018). Chapter 7 - Brine Disposal and Management- ‎Planning, Design, and Implementation. Sustainable Desalination Handbook, pp. 259–303.‎
Abessi, O. and Roberts, P.J. (2014). Multiport diffusers for dense discharges. Journal of ‎Hydraulic Engineering, 140(8), 401-432‎‏.‏
Abessi, O. and Roberts, P.J.W. (2015a). Effect of nozzle orientation on dense jets in stagnant environments. Journal of Hydraulic Engineering, 141(8), 60­-75.
Abessi, O. and Roberts, P.J.W. (2015b). Dense jet discharges in shallow water. Journal of Hydraulic Engineering, 142(1), 401-413.
Abessi, O. and Roberts, P.J. (2017). Multiport diffusers for dense discharge in flowing ‎ambient water. Journal of Hydraulic Engineering. 143(6), 401-407.
Abessi, O., Roberts, P.J. and Gandhi, V. (2016). Rosette diffusers for dense effluents. Journal ‎of Hydraulic Engineering. 143(4), 601-629‎.
Abessi, O., Ramani, Firoozjayee A., Hamidi, M., Bassam, M. and Khodabakhshi, Z. (2020). Three Dimensional Laser Scanning System for Illumination of Fluorescent flow for the Environmental Hydraulic researches. J. Hydraul, 14(4), 69–81.
Abessi, O., Saeedi, M., Hajizadeh, N. and Kheirkhoh, H. (2011). Flow Characterization Dilution in Surface Discharge of Negatively Buoyant Flow in Stagnant and Non-Stratified Water Bodies. Journal of Water and Wastewater. 22(4), 71-82. ‎(In Persian)‎‏ ‏
Fischer, H.B., List, J.E., Koh, R.C.Y., Imberger, J. and Brooks, N.H. (1979). Mixing in inland and coastal waters. Academic Press, Waltham.
Jirka, G.H. (2008). Improved Discharge Configurations for Brine Effluents from ‎Desalination Plants., Journal of Hydraulic Engineering, 134,116–120.
Kikkert, G.A., Davidson, M.J. and Nokes, R.I. (2007). Inclined Negatively Buoyant ‎Discharges. J Hydraul Eng., 133(5), 545–554.‎
Lai, C.C.K. and Lee, J.H.W. (2012). Mixing of inclined dense jets in stationary ambient. ‎J Hydro-environment Res, 6(1), 9–28.‎
Oliver, C.J. (2012). Near field mixing of negatively buoyant jets, PhD Thesis, University of Canterbury, Christchurch, 102 p.
Papakonstantis, I.G., Christodoulou, G.C. and Papanicolaou, P.N. (2011). Inclined ‎Negatively Buoyant Jets 2: Concentration Measurements. Journal of Hydraulic ‎Research, 49(1), 13-22.
Pincince, A.B. and List, E.J. (1973). Disposal of brine into an estuary. Journal of Water ‎Pollution Control Federation, 45(11), 2335-2344‎‏.‏
Ramezani, M., Abessi, O. and Rahmani Firoozjaee, A. (2020). Numerical Simulation of Dense ‎Discharges from 30o Submerged Inclined Jet in Free and Bed-Affected ‎Conditions. Journal of Hydraulics, 15(3), 75-91. doi: 10.30482/jhyd. 2020.228141.14541 ‎(In Persian)‎‏
Roberts, P.J. and Toms, G. (1987). Inclined Dense Jets in Flowing Current. Journal of ‎Hydraulic Engineering, ‎113(3), 323-340‎.
Roberts, P.J., Ferrier, A. and Daviero, G. (1997). Mixing in inclined dense jets. Journal of Hydraulic Engineering, 123(8), 693-699.
 
Tofighian, H., Aghajanpour, A., Abessi, O. and Ramezani, M.M. (2021). Simulation of Inclined Dense Jets in Stagnant Environments: an LES and Experimental Study. Environmental Fluid Mechanics, 138(1), 358-361.
Wang, H. and Law, A.W. (2002). Second-order Integral Model For a Round Turbulent Buoyant Jet. Journal of Fluid Mechanics, 459(1), 397-428.
Zeitoun, M., mcIlhenny, W. and Reid, R.O. (1970). Conceptual design of outfall systems for ‎desalination plants, Office of Saline Water Research and development progress.