عنوان پایان‌نامه
مدل سازی و شبیه سازی حذف همزمان دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد از جریان های گازی با استفاده از تماس دهنده غشایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی – فرآوری و انتقال گاز
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1456.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63720
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- ابوالحسن حسین زاده
- چکیده
- در سال‌های اخیر جذب گازهای اسیدی از جریان¬های گازی با استفاده از تماس دهنده‌های غشایی میکرو متخلخل توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. از میان تماس دهنده‌های مختلف، تماس دهنده غشایی فیبر توخالی به¬دلیل مزایای فراوان به¬خصوص نسبت سطح تماس به حجم بالا، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش مدل‌سازی و شبیه‌سازی حذف همزمان دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد از جریان‌های گازی با استفاده از تماس دهنده غشایی انجام قرار گرفته است. مکانیزم انتقال جریان درون تماس دهنده غشایی بررسی شده و یک مدل ریاضی دو بعدی برای انتقال همراه با واکنش شیمیای گازهای آلاینده درون تماس دهنده غشایی توسعه داده شده است. تماس دهنده غشایی در نظر گرفته‌شده، متشکل از سه بخش است: بخش لوله، بخش غشا و بخش پوسته. این مدل بر اساس حالت غشای غیر تر‌شده برای جریان ناهم‌سوی گاز-مایع، که در این حالت حفره‌های غشا توسط گاز پر شده است، بنا شده است. معادلات پایای دو بعدی موازنه مواد برای هر سه بخش تماس دهنده غشایی نوشته شده¬اند. پروفیل سرعت سهموی جریان آرام برای انتقال جریان درون بخش لوله استفاده شده است درحالی‌که توزیع سرعت در بخش پوسته توسط مدل سطح آزاد هپل مشخص شده است. در این مدل نفوذ شعاعی و محوری درون لوله، از میان غشا و در بخش پوسته تماس دهنده غشایی در نظر گرفته شده است. معادلات به‌دست آمده برای سه بخش تماس دهنده به همراه شرایط مرزی مناسب به وسیله نرم‌افزار COMSOL نسخه 2/4 حل شده است. و تأثیر پارامترهای مختلف بر‌روی میزان جذب بررسی شده است. نتایج مدل¬سازی نشان می‌دهد که با افزایش سرعت مایع جاذب میزان حذف گازهای اسیدی افزایش می‌یابد و افزایش سرعت گاز تأثیری معکوس بر بازده حذف گازهای اسیدی درون تماس دهنده غشایی دارد. همچنین افزایش غلظت آمین ورودی میزان حذف گازهای اسیدی را افزایش می‌دهد. نتایج مدل با داده‌های موجود در منابع علمی اعتبارسنجی شده و توافق خوبی بین نتایج مشاهده شد.
- Abstract
- In recent years, the application of the porous hollow fiber membrane contactor for absorption of acid gases from gas streams has gained an increasing attention. Between contactors, hollow fiber membrane contactors due to many advantages, especially high surface/volume ratio, have been more considered. In this study modeling and simulation of simultaneous removal of carbon dioxide and sulfur dioxide from gas streams using membrane contactor has been done. The transmission mechanism within the membrane contactor is investigated and a comprehensive two-dimensional mathematical model was developed for the transport of pollutant gases through hollow fiber membrane (HFM) contactors with chemical reaction in liquid side. The membrane contactor consists of three sections: tube side, microporous membrane, and shell side. The model was based on “non-wetted mode” in which the gas mixture filled the membrane pores for countercurrent gas–liquid contact. The steady state two-dimensional material balances are carried out for all three sections. Laminar parabolic velocity profile was used for the flow in the tube side; whereas, the flow in the shell side was characterized by Happel’s free surface model. Axial and radial diffusion inside the tube side, through the membrane, and within the shell side of the contactor were considered in the model. The Equations that obtained for the three sections of membrane contactor with the appropriate boundary conditions are solved using the COMSOL Multiphysics software version 4.2. And effect of different parameters on absorption has been studied. The modeling predictions indicted that the removal of acid gas increased with increasing the liquid velocity in the membrane contactor. Also increasing the gas velocity will decrease the acid gas removal efficiency. And increasing solvent concentration will increase removal efficiency. Modeling predictions were validated with the available data in scientific resources and it was found that there is a good agreement between them.
