شماره ركورد
10014
پديد آورنده
محمد عرفان تبرايي نظري
عنوان
شبيه سازي فرآيند جداسازي اكسيژن از هوا با استفاده از روش جذب سطحي با نوسان فشار
مقطع تحصيلي
كارشناسي
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال فارغ التحصيلي
1404
استاد راهنما
دكتر مجيد سياوشي
استاد مشاور
دكتر آيت قره قاني
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدعرفان تبرائي نظري
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/06
دانشكده
مهندسي مكانيك
عنوان به انگليسي
Simulation of Oxygen Separation from Air Using the Pressure Swing Adsorption Method
چكيده
اكسيژن از گازهاي حياتي در صنعت و پزشكي است كه به روشهاي مختلف از جمله جذب نوساني فشار (PSA) جداسازي ميشود. اين روش بهدليل سادگي، بازده بالا و هزينه پايين، يكي از مؤثرترين شيوههاي توليد اكسيژن با خلوص بالا است و زئوليت نوع 5A بهعنوان جاذب اصلي، نقش كليدي در جداسازي نيتروژن دارد.
در اين پژوهش، فرآيند جداسازي اكسيژن از هواي محيط با استفاده از روش PSA بهصورت عددي در نرمافزار Aspen Adsorption شبيهسازي شده است. هدف، بررسي و بهينهسازي پارامترهاي مؤثر بر خلوص اكسيژن از جمله فشار جذب، طول بستر و دبي جريان تغذيه ميباشد. مدل مورد استفاده شامل چرخه چهارمرحلهاي اسكارستروم با دو بستر مشابه است. در مدلسازي، انتقال جرم با مدل نيروي محركه خطي، افت فشار با معادله ارگان و تعادل جذب با مدل لانگموير توسعهيافته نوع دوم محاسبه شده و فرآيند بهصورت غيرايزوترمال در نظر گرفته شده است.
اعتبارسنجي مدل با دادههاي پژوهش يانگ و همكاران انجام شد و نتايج اختلاف ناچيزي با دادههاي تجربي داشت. در همه شرايط، خلوص اكسيژن بالاتر از 85% بوده كه نشاندهنده دقت مدل عددي است. با افزايش فشار جذب از 3 بار به 5/4 بار، خلوص اكسيژن محصول از 62/86% به 70/89% افزايش يافت (رشد حدود 6%). با افزايش طول بستر از 210 ميليمتر به 350 ميليمتر، خلوص اكسيژن محصول از 70/89% به 75/88% كاهش يافت (افت حدود 1%) و افزايش دبي جريان تغذيه نيز موجب كاهش خلوص اكسيژن محصول شد. بررسي كيفي نشان داد توزيع فشار در طول بستر يكنواخت، افت فشار كمتر از 100 پاسكال و غلظت اكسيژن در انتهاي بستر بيشتر از ابتداي آن است.
در نهايت، بالاترين خلوص در شرايط فشار 5/4 بار ، طول بستر 210 ميليمتر و ضريب عبور شير 000095/0 كيلومول بر ثانيه-بار حاصل شد. مدل توسعهيافته توانايي بالايي در پيشبيني دقيق فرآيند PSA داشته و ميتواند براي طراحي و بهينهسازي صنعتي استفاده شود. بهعنوان پيشنهاد، استفاده از جاذبهاي جديد و بهينهسازي چندهدفه ميتواند موجب افزايش بازده و خلوص در طراحيهاي آينده گردد.
كليدواژه ها
جذب نوسان فشار , جذب سطحي , اكسيژن , اسپن