11447

11447

شبيه سازي CFD و ارزيابي آزمايشگاهي فرايند جذب CO2 در راكتور بستر سيال

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي،شبيه سازي و كنترل فرآيند

دي ماه 1391

دي ماه 1391

دكتر شاهرخ شاه حسيني

دكتر يعقوب بهجت

چكيده هيدروديناميك بستر سيال گاز-جامد خصوصاً با درنظرگرفتن واكنش شيميايي در راكتور بسترسيال حبابي، پيچيده مي¬باشد. به¬طوريكه در نتيجه اين پيچيدگي¬ها، پيش بيني عملكرد اين نوع راكتورها مشكل مي¬باشد. عليرغم تلاش¬هاي زياد انجام شده براي شناخت هيدروديناميك اين بسترها، تحقيقات معدودي اثرات انجام واكنش را بررسي كرده¬اند. در تحقيق حاضر شبيه-سازي CFD هيدروديناميك و واكنش جذب به وسيله جاذب جامد پتاسيم كربنات در حالت دو بعدي بررسي گرديده است. به منظور بررسي فرايند جذب و معتبرسازي مدل CFD، آزمايش¬هاي جذب در بستر سيال حبابي انجام شده است. در اين سامانه از يك دستگاه آنالايزر براي تشخيص غلظت در خروجي و دوربين تصويربرداري پرسرعت براي بررسي رفتار حباب¬ها استفاده شده است. جهت مدل¬سازي فاز گاز و ذرات جاذب، ديدگاه اولري-اولري شامل معادلات پيوستگي، مومنتوم و بقاي اجزاء شيميايي براي هر دو فاز گاز و ذرات جامد و معادله دماي دانه¬اي براي ذرات جاذب به كار گرفته شد. اعتبارسنجي مدل CFD بسترسيال گاز-جامد با استفاده از داده¬هاي تجربي صورت پذيرفت. از اين رهگذر تحليل¬هاي كيفي نتايج CFD و تجربي در مورد رديابي حباب¬ها و تأثير سرعت بر اندازه آنها ارائه شده است. سرعت بالا رفتن لخته¬ها در سرعت¬هاي مختلف ورودي با استفاده از مدل CFD و نتايج تجربي بدست آمد و با روابط ارائه شده در مقالات مورد ارزيابي قرار گرفت. همچنين رفتار ديناميكي حباب¬ها و ذرات جامد با مدل داويدسون مقايسه شده است كه بيانگر انطباق نتايج شبيه¬سازي با مدل مي¬باشد. در ادامه تغييرات غلظت و درصد حذف كه حاصل از ادغام مدل هيدروديناميكي با مدل سينتيكي فرايند جذب مي¬باشد، ارائه گرديده است. نتايج CFD با سينتيك¬هاي مختلف، لزوم حضور صريح در مدل سينتيكي را به منظور پيش¬بيني دقيق نتايج تجربي نشان مي¬دهد (كاهش خطاء از 90 به 5%).در ادامه تأثير تغييرات و و همچنين دبي جريان گاز ورودي بر غلظت خروجي بررسي گرديد. كه با توجه به عدم كارايي مدل¬هاي سينتيكي گزارش شده در پيش¬بيني روند نتايج تجربي ، مدل سينتيكي جديدي توسعه داده شده است. واژه‌هاي كليدي:شبيه¬سازي CFD، جذب ، بستر سيال حبابي، جريان چندفازي.