نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشگاه شهید بهشتی- دانشکده مهندسی هسته ای

چکیده

امروزه جداسازی به روش غشاء جایگاه مهم و کاربرد وسیعی در صنعت دارد. یکی از مهمترین روش‌ها جهت جداسازی گازی از یکدیگر، جداسازی به وسیله غشاء می‌باشد. مطالعات بر روی غشاء جدا از هندسه و قطر و ضخامت روزنه‌ها، می‌تواند بر روی جنس غشاء نیز صورت پذیرد. با توجه به اینکه در اعداد نادسن بالا به ازای ورودی خوراک مشخص، جداسازی بیشتر و موثرتری شکل خواهد گرفت، با انتخاب غشایی که قابلیت کارکرد در دماهای بالا را دارا می‌باشند، امکان افزایش جداسازی وجود خواهد داشت. بنابراین عموماً در صنایع جداسازی گازی به روش غشاء استفاده از غشاء های سرامیکی که قابلیت کار در دمای بالا را دارند بهتر و بهینه تر خواهد بود. در این نوشته، از دو گاز SF6 و VF6 به عنوان دو جزء سبک و سنگین با درصد جرمی یکسان جهت مدل‌سازی سیستم پخش گازی استفاده شده است. به دلیل اینکه اعداد نادسن سیستم تقریباً بالاست و رژیم جریان گذرا بر سیستم حاکم است از روش DSMC که روشی بر پایه معادلات بولتزمان و مونت کارلو می‌باشد؛ استفاده شده است. برای بررسی تاثیر دما غشاء بر مقدار نهایی جداسازی این سیستم از چهار دمای 310، 350، 450 و 800 کلوین با شرایط و ورودی‌های برابر استفاده شده است تا تاثیرات افزایش دما بر عدد نادسن و در نهایت میزان جداسازی مورد ارزیابی قرار گیرد. در نتایج نشان داده خواهد شد که با افزایش دما، تغییرات غناء پسماند و محصول نسبت به گاز ورودی بیشتر خواهد بود و عملاً جداسازی موثرتری در دماهای بالا صورت خواهد گرفت. لذا در صنایع استفاده از غشاء های سرامیکی و عموماً غشاءهایی که قابلیت کار در دماهای بالا را دارند نسبت به سایر غشاءها به صرفه‌تر خواهد بود و با طی آبشار و مراحل کمتری به غناء نهایی خواهد رسید که این امر باعث می‌شود تا هزینه راه اندازی کاهش یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of temperature effect of wall on gaseous diffusion separation using direct simulation Monte Carlo method (DSMC)

نویسندگان [English]

  • Majid Abedi Masir 1
  • mahdi aghaie 2
  • Ghasem Alahyarizadeh 2

1 Shahid Beheshti University

2 Shahid Beheshti University

چکیده [English]

Today, membrane separation plays an important role in the industry and is widely used in various industries. One of the most important methods for separating gas components from each other is the gaseous diffusion membrane separation. Studies on the membrane, apart from the geometry and diameter and thickness of the capillaries, can be applied to the kind of membrane. Given the fact that the however the Knudsen number increase, the separation will have occurred more and effective. Therefore, selecting membranes that are capable of operating at high temperatures will increase the Knudsen number and, as a result, increase separation factor. Therefore, generally, in the gas separation industry by membrane method, the use of ceramic membranes that are capable of working at high temperatures is preferable to other membranes. In this paper, two SF6 and VF6 gases are used as two components with the same mass percentage for modeling the gas diffusion system. Due to the fact that the Knudsen number of system are relatively high and the transient flow regime dominates the system, the DSMC method, a method based on the Boltzmann and Monte Carlo equations, is used. In order to investigate the effect of the membrane temperature on the final value of the separation of this system, four temperatures of 310, 350, 450 and 800 K were used with equal conditions and inputs to evaluate the effects of temperature increase on the number of particles and, finally, the separation factor. In the results, it will be shown that with increasing temperature, changes in the enrichment of the waste and product will be higher variation than the input gas, and more efficient separation will be practically done at high temperatures. Therefore, in industries using ceramic membranes and generally membranes that are capable of working at high temperatures, it will be more cost effective than other membranes, and through the cascade and fewer steps it will reach the final richness, which will cause the setup cost Decrease.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Porous membrane
  • Direct simulation Monte Carlo method
  • Gaseous Diffusion system