بررسی تاثیر فشار ورودی در پدیده جذب مخلوط چند جزئی گاز در بسترهای فشرده

امروزه, گازهای خالص در صنعت و پزشکی, کاربردهای فراوانی دارد و با توجه به کاربرد روز افزون این گازها, روش های متفاوتی برای خالص سازی آن ها وجود دارد که یکی از این روش ها ، روش جذب تناوبی فشار (pressure swing adsorption یا psa )است. در این پروژه, هدف شبیه سازی عددی فرآیند جداسازی اکسیژن از هوا در بستر فشرده، و همچنین بررسی تأثیر فشار ورودی بر میزان جذب است. شبیه سازی جذب در بستر فشرده, قدم اول در شبیه سازی فرآیند psa است. پدیده حاکم در فرآیند خالص سازی با استفاده از psa، فرآیند جذب سطحی است. جذب سطحی بر روی ذرات جاذبی به نام زئولیت اتفاق می افتد که تحت فشار، بسته به جنس جاذب, یکی از گونه ها را بهتر جذب می کند. برای جداسازی, از تعداد بسیار زیادی از این ذرات جاذب استفاده می شود که این تعداد زیاد جاذب, بستری فشرده و متخلخل ایجاد می کنند. تفاوت این مطالعه با کارهای قبلی, عدم استفاده از دیدگاه بستر متخلخل در شبیه سازی فرآیند جداسازی مخلوط گازهای چند جزئی در بستر فشرده تحت تأثیر پدیده ی جذب سطحی است. به این منظور برای شبیه سازی، فضای بین جاذب ها شبکه بندی بی سازمان شده است. مدل مورد استفاده برای شبیه سازی جذب سطحی، مدل نیرو محرکه خطی (linear driving force یا ldf) است. معادلات حاکم، معادلات مومنتم، پیوستگی و اسکالر انتقال برای گونه نیتروژن هستند که در سه بعد حل می شوند. برای بررسی اثر تغییر فشار بر روی میزان جذب، فشار ورودی, با در نظر گرفتن اختلاف فشاری ثابت بین ورودی وخروجی, تغییر داده می شود و میزان تغییر کسر جرمی اکسیژن در خروجی بستر محاسبه می شود. گاز ورودی به بستر هوا، با در صد مولی 79% نیتروژن و21% اکسیژن است. از نرم افزار تجاری فلوئنت برای شبیه سازی استفاده شده است. هوا گاز ایده آل و فرآیند جذب سطحی هم دما در نظر گرفته شده و ضریب جذب در کل بستر ثابت فرض شده است. ازفرضیات دیگر,جذب گونه ینیتروژن می باشد واز جذب گونه اکسیژن صرف نظر شده است. هم دمای به کاربرده شده, هم دمای لانگمویر است. برای ایجاد بستر فشرده, از الگوریتم اجزا گسسته(discreat element method یا dem (استفاده شده است. بدین منظور, فرآیند جذب سطحی بر روی 54 دانه جاذب شبیه سازی شده است. با افزایش فشار, میزان جذب افزایش می یابد. همچنین, با افزایش فشار, دبی جرمی افزایش و سرعت در بستر فشرده کاهش می یابد. از نتایج دیگر تأثیر کم جذب برروی فشار است.