شبيه‌سازي CFD ماژول غشايي اسمز مستقيم

كارشناسي ارشد

چكيده فرآيند اسمز مستقيم يكي از فرايندهاي مهم در جداسازي غشايي است كه در سال‌هاي اخير گسترش قابل ‌توجهي داشته و پژوهش‌هاي فراواني بر روي آن صورت پذيرفته است تا راه‌هاي تبديل توانايي‌هاي بالقوه اين فرآيند كشف شود. در اين پژوهش فرآيند اسمزمستقيم با بهره‌گيري از ديناميك سيالات محاسباتي شبيه‌سازي ‌شده است و معادله‌ها با استفاده از روش اجزاي محدود در نرم‌افزار كامسول (نسخه 2.5) حل‌شده است. اين فرايند براي جداسازي محلول آب‌نمك با غشاي سلولزتري استات شبيه‌سازي‌شده است. برتري اين پژوهش نسبت به كارهاي انجام‌شده، استفاده از خصوصيات سطح غشا: برخلاف كارهاي آزمايشگاهي و تحليلي اين شبيه‌سازي، اين امكان را فراهم آورده است كه بتوانيم از غلظت‌هاي موجود سطح غشا براي دقيق‌تر شدن نتايج استفاده كنيم. در نظر گرفتن همه مقاومت‌هاي موجود: چهار مقاومت اصلي در اين فرآيند وجود دارد كه دو مقاومت ناشي از پلاريزاسيون غلظتي خارجي، يك مقاومت ناشي از پلاريزاسيون غلظتي داخلي و مقاومت ناشي از نفوذ معكوس نمك كه همگي اعمال‌شده‌اند. استفاده از ضريب توزيع در مرز غشا، از نسبت فعاليت‌ها در سمت خوراك به غشا و در نظر گرفتن وابستگي به غلظت سازنده‌ها با تعريف تابع در متلب و حل هم‌زمان با كامسول استفاده‌شده است. لازم به ذكر است كه براي محاسبه فعاليت در سمت خوراك از مدل يونيكواك توسعه‌يافته و در سمت غشا از مدل فلوري هاگينز استفاده‌شده است. در مقايسه با مدلي كه ضريب توزيع را يك در نظر مي‌گيرد، ميانگين خطاي همانندسازي از 6.71% و 9.72% به ترتيب به 2.55% و 4.11% كاهش يافت. عوامل مؤثر بر فرايند بررسي شد: با افزايش سرعت ورودي خوراك و محلول كششي و ضريب تراوايي آب ، شار آب عبوري افزايش و با افزايش پارامتر ساختاري غشا و مقاومت‌هاي مختلف شار آب عبوري كاهش و همسو و ناهم‌سو بودن جريان‌ها تأثيري بر شارآب عبوري ندارد. كلمات كليدي: اسمز مستقيم ، شبيه‌سازي، ديناميك سيالات محاسباتي، ضريب توزيع، بهبود دقت پيش بيني

188514

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر تورج محمدي

طراحي، شبيه‏ سازي و كنترل فرايندها

دكتر نوراله كثيري بيدهندي