بررسی تجربی و شبیه سازی فرایند دفع دی اکسید کربن از بستر کربن اکتیو با استفاده از روش المان های جزئی

باصری, هادی

doi:10.22075/jme.2017.5641.

اداره چاپ و انتشارات دانشگاه سمنان

تعداد نشریات	21
تعداد شماره‌ها	610
تعداد مقالات	9,027
تعداد مشاهده مقاله	67,082,819
تعداد دریافت فایل اصل مقاله	7,656,334

	بررسی تجربی و شبیه سازی فرایند دفع دی اکسید کربن از بستر کربن اکتیو با استفاده از روش المان های جزئی
مدل سازی در مهندسی
مقاله 29، دوره 16، شماره 52، فروردین 1397، صفحه 363-371 اصل مقاله (1.41 M)
نوع مقاله: پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2017.5641.
نویسنده
هادی باصری^*
دانشگاه دامغان
تاریخ دریافت: 05 شهریور 1394، تاریخ بازنگری: 05 اسفند 1395، تاریخ پذیرش: 07 خرداد 1396
چکیده
یکی از مهمترین فرایندهای مورد استفاده در صنایع شیمیایی، فرایند های جذب و دفع سطحی می باشند. در این مقاله ابتدا فرایند دفع دی اکسید کربن را به صورت تجربی بر روی بستری از کربن اکتیو بررسی کرده ایم. در مرحله بعد با استفاده از یک هندسه دو بعدی و با روش عددی المان های جزئی به کمک نرم افزار COMSOL فرایند دفع دی اکسید کربن را از بستری از ذرات کربن اکتیو مدل کرده و اثر برخی از پارامترهای موثر بر فرایند دفع دی اکسید کربن را بررسی کرده ایم. برای مدل سازی بستر کربن اکتیو در این مقاله تغییرات در هر دو فاز ساکن و متحرک در دو حالت پایا و وابسته به زمان بررسی شده است. بر اساس نتایج گزارش شده در این کار، ضریب انتقال جرم برای دی اکسید کربن و فلاکس خروجی دی اکسید کربن از ذرات بستر، جزء مهمترین پارامتر های موثر بر این فرایند هستند.
کلیدواژه‌ها
دفع دی اکسید کربن؛ بستر کربن اکتیو؛ شبیه سازی عددی؛ المان های محدود؛ نرم افزار COMSOL
عنوان مقاله [English]
Experimental investigation and numerical modeling of carbon dioxide desorption from activated carbon vessel by using of finite elements method
نویسندگان [English]
Hadi Baseri

چکیده [English]
Adsorption and desorption of substances in the surface of adsorbent materials are very important in various chemical industries. In this work, at first, desorption of carbon dioxide on activated carbon fixed bed were examined, then by using of a two dimensional geometry and finite elements method with COMSOL multiphysics software the desorption phenomena were simulated numerically. By using of the proposed numerical model the effects of some effective parameters were studied theoretically. Modeling of activated carbon fixed bed was performed for two fixed and mobile phases in the bed and in stationary and time dependent regimes. Based on the reported results in this work, the mass transfer coefficient and the outlet flux of carbon dioxide from the particles of bed are effective parameters on the desorption phenomenon.
کلیدواژه‌ها [English]
carbon dioxide desorption, activated carbon fixed bed, Numerical simulation, finite elements, COMSOL multiphysics software

مراجع
[1] S. Álvarez-Torrellas, A. Rodríguez, G. Ovejero, J. García, "Comparative adsorption performance of ibuprofen and tetracycline from aqueous solution by carbonaceous materials", Chemical Engineering Journal, Vol. 283, 2016, pp. 936-947. [2] D. Fernández-Calviño, A. Bermúdez-Couso, M. Arias-Estévez, J.C. Nóvoa-Muñoz, M.J. Fernández-Sanjurjo, E. Álvarez-Rodríguez, A. Núñez-Delgado, "Competitive adsorption/desorption of tetracycline, oxytetracycline and chlortetracycline on two acid soils: Stirred flow chamber experiments", Chemosphere, Vol. 134, 2015, pp. 361–366. [3] A. Tamayo, M. Alejandra Mazo, R. Ruiz-Caro, A. Martín-Illana, L. Miguel Bedoya, M.D. Veiga-Ochoa, J. Rubio, "Mesoporous silicon oxycarbide materials for controlled drug delivery systems", Chemical Engineering Journal, Vol. 280, 2015, pp. 165–174. [4] L. Gu, X. He, Z. Wu, "Mesoporous hydroxyapatite: Preparation, drug adsorption, and release properties", Materials Chemistry and Physics, Vol. 148, No. 1–2, 2014, pp. 153–158. [5] K. Hiromori, N. Shibasaki-Kitakawa, K. Nakashima, T. Yonemoto, "Novel simple process for tocopherols selective recovery from vegetable oils by adsorption and desorption with an anion-exchange resin", Food Chemistry, Vol. 194, 2016, pp. 1–5. [6] H.b. Fang, J.t. Zhao, Y.t. Fang, J.j. Huang, Y. Wang, "Selective oxidation of hydrogen sulfide to sulfur over activated carbon-supported metal oxides", Fuel, Vol. 108, 2013, pp. 143–148. [7] B.C. Bai, E.A. Kim, C.W. Lee, Y.S. Lee, J.S. Im, "Effects of surface chemical properties of activated carbon fibers modified by liquid oxidation for CO2 adsorption", Applied Surface Science, Vol. 353, 2015, pp. 158–164. [8] J. Kim, M. Yoon, H. Yang, J. Jo, D. Han, Y.J. Jeon, S. Cho, "Enrichment and purification of marine polyphenol phlorotannins using macroporous adsorption resins", Food Chemistry, Vol. 162, 2014, pp. 135–142. [9] X.J. Liu, Y.F. Shi, M.A. Kalbassi, R. Underwood, Y.S. Liu, "A comprehensive description of water vapor equilibriums on alumina F-200: Adsorption, desorption, and H2O/CO2 binary adsorption", Separation and Purification Technology, Vol. 133, 2014, pp. 276–281. [10] M. Kacem, M. Pellerano, A. Delebarre, "Pressure swing adsorption for CO2/N2 and CO2/CH4 separation: Comparison between activated carbons and zeolites performances", Fuel Processing Technology, Vol. 138, 2015, pp. 271–283. [11] A. Alabadi, S. Razzaque, Y. Yang, S. Chen, B. Tan, "Highly porous activated carbon materials from carbonized biomass with high CO2 capturing capacity", Chemical Engineering Journal, Vol. 281, 2015, pp. 606–612. [12] F.J. García-Mateos, R. Ruiz-Rosas, M.D. Marqués, L.M. Cotoruelo, J. Rodríguez-Mirasol, T. Cordero, "Removal of paracetamol on biomass-derived activated carbon: Modeling the fixed bed breakthrough curves using batch adsorption experiments", Chemical Engineering Journal, Vol. 279, 2015, pp. 18–30. [13] P. Iovino, S. Canzano, S. Capasso, A. Erto, D. Musmarra, "A modeling analysis for the assessment of ibuprofen adsorption mechanism onto activated carbons", Chemical Engineering Journal, Vol. 277, 2015, pp. 360–367. [14] N. Díez, P. Álvarez, M. Granda, C. Blanco, R. Santamaría, R. Menéndez, "CO2 adsorption capacity and kinetics in nitrogen-enriched activated carbon fibers prepared by different methods", Chemical Engineering Journal, Vol. 281, 2015, pp. 704–712. [15] D. Salvi, D. Boldor, J. Ortego, G.M. Aita, C.M. Sabliov, "Numerical Modeling of Continuous Flow Microwave Heating: A Critical Comparison of COMSOL and ANSYS", journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, Vol. 44, No. 4, 2010, pp. 187-197. [ 16 [ م.، جعفری راد، ر.، آذین، ش.، عصفوری، ر.، فاتحی، "شبیهسازی جابجایی طبیعی در فرایند دفع گازهای اسیدی به سازند آبده"، پژوهش نفت، دوره 24 ، شماره 77 ، 1393 ، صفحه 109 - 100 . [15] A.L. Ljung, T. Staffan Lundström, K. Tano, “SIMULATION OF HEAT TRANSFER AND FLUID FLOW IN A POROUS BED OF IRON ORE PELLETS DURING UP- DRAUGHT DRYING”, Fifth International Conference on CFD in the Process Industries CSIRO, Melbourne, Australia, 13-15 December, 2006. [16] D.C. Wilcox, "Turbulence Modeling for CFD", 3rd ed. DCW Industries, Inc., La Canada CA, 2006. [17] C.D. Scott-Pomerantz, "The K-Epsilon model in the theory of turbulence", PhD. Thesis, University of Pittsburgh, 2004.
آمار تعداد مشاهده مقاله: 898 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 294

سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب

پیوندهای مفید

پیوندهای مفید

آمار

بررسی تجربی و شبیه سازی فرایند دفع دی اکسید کربن از بستر کربن اکتیو با استفاده از روش المان های جزئی