مدل‌‌سازی ناپایای فیلمی جذب واکنش‌دار هم‌زمان دو گاز

نوع مقاله: مقاله مروری

نویسنده

دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این پژوهش، یک مدل فیلمی برای توصیف ناپایای جذب هم‌زمان دو گاز طراحی شده است. مدل‌سازی فیلمی جذب واکنش‌دار منجر به معادلات دیفرانسیل پاره­ای با شرایط اولیه و مرزی حاکم بر فیلم می‌شود. روش حل تحلیلی معادلات که در این تحقیق به کار رفته، ترکیبی از دو روش اصل برهم‌نهشتی و جداسازی متغیرها است. معادلات غلظت حاصل از حل تحلیلی معادلات تابع زمان و مختصات فیلم است و می­توان در طول فیلم به‌طور دقیق غلظت و شار انتقال جرم اجزاء را محاسبه کرد. معادلات دیفرانسیل پاره­ای حاصل از مدل‌سازی فیلمی همچنین به روش عددی حل شدند. برای ارزیابی نتایج مدل‌سازی فیلمی، از داده­های تجربی برج پرشده آزمایشگاهی استفاده شده است. نتایج حل تحلیلی و عددی معادلات با نتایج تجربی مقایسه شده که نشان می­دهد مدل ارائه‌شده به خوبی غلظت و شار انتقال جرم اجزاء را در طول فیلم پیش‌بینی می­کند.

کلیدواژه‌ها


 

[1]        Ghaemi A., Torab-Mostaedi M., Maragheh M., "Nonequilibrium dynamic modeling of simultaneous reactive absorption of gases", Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers Vol. 42 (1), pp. 173-179 (2011).

[2]        Ghaemi A., Torab-Mostaedi M., Maragheh M., Shahhosseini Sh., "Kinetics and absorption rate of CO2 into partially carbonated ammonia solutions", Chemical Engineering Communications, Vol. 198 (10), pp. 1169-1181 (2011).

[3]        Ghaemi A., Torab-Mostaedi M., Maragheh M., "Nonequilibrium modeling of reactive absorption processes", Chemical Engineering Communications, Vol. 196 (9), pp. 1076-1089 (2009).

[4]        Van Krevelen D. W., Hoftizer P. J., "Applicability of the results of small-scale experiments to the design of technical apparatus for gas absorption", Transaction Institute Chemical Engineering, Vol. 32, pp 60, (1954).

[5]        Roper G. H., Hatch T. F., Pigford R. L. "Theory of Absorption and Reaction of Two Gases in a Liquid", Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, Vol. 1, pp 144–152, (1962).

[6]        Pearson J. R. A., "Diffusion of one substance into a semi-infinite medium containing another with second-order reaction", Applied Science Research, Vol. 11, pp 321, (1961).

[7]        Perry R. H., Pigford R. L., "Kinetics of gas-liquid reaction", Industrial Engineering Chemistry, Vol. 45, pp 1247-1253, (1953).

[8]        Etemad E, Ghaemi A, Shirvani M., "Rigorous correlation for CO2 mass transfer flux in reactive absorption processes", International Journal of Greenhouse Gas Control, Vol. 42, pp. 288-295 (2015).

[9]        Pangarkar V. G., Sharma M. M., "Simultaneous absorption and reaction of two gases: absorption of CO2 and NH3 in water and aqueous solutions of alkanolamines", Chemical Engineering Science, Vol. 29, pp 2297-2306, (1974).

[10]      Wolfgang L., Stichlmair J., "Determination of Mass Transfer Parameters by Means of chemical Absorption", Chemical Engineering Technology, Vol. 25, pp 385-391, (2002).

[11]      Anderew, S. P. S., "A rapid method of measuring absorption rates and its application to CO2 absorption into paetially carbonated ammonia liquor", Chemical Engineering Science, Vol. 3, pp 279-286, (1954).

[12]      Sherwood T. K., Pigford R. L., Wilke C. R., "Mass Transfer", McGraw-Hill, New York, (1975).

[13]      DeLancey, G. B., "Multicomponent film-penetration theory with linearized kinetics—I. Linearization theory and flux expressions", Chemical Engineering Science, 29, 2315–2323, (1974).

[14]      Shen, J., Yang, Y. M. and Maa, J. R., "Promotion Mechanism for CO2 absorption into partially carbonated ammonia solutions", Journal of Chemical Engineering of Japan, Vol. 32, pp 378-381, (1999).

[15]      Brid R. B., Stewart W. E., Lightfoot E. N., "Transport Phenomena", Wiley, New York, (1960).

[16]      Danckwerts P. V., "Gas liquid reactions", McGraw-Hill, New York, (1970).

[17]      Taylor R., Krishna R. "Multicomponent Mass Transfer", Wiley, New York, (1993).

[18]      Andrei D., Polyanin V., Zaitsev F., "Handbook of linear partial differential equations for engineers and scientists", Chapman and Hall-CRC, (2002).

[19]      Schneider R., Kenig E. Y., Gorak A., "Dynamic modeling of reactive absorption with Maxwell-stefan approach", Transaction IChemE, Vol. 77, pp 633-637, (1999).

[20]      Kenig E. Y., Schneider R., Gorak A., "Rigorous dynamic modeling of complex reactive absorption processes", Chemical Engineering Science, Vol. 54, pp 5195-5203, (1999).

[21]      Schneider R., Gorak A., "Modeling optimization for the dynamic simulation of reactive absorption processes", Chemical Engneering Technology, Vol. 24, pp 979-963, (2000).

[22]      Schneider R., Sander F., Gorak A, "Dynamic simulation of industrial reactive absorption processes", Chemical Engineering and Processing, Vol. 42, pp 955-964, (2003).

[23]      Noeres C., Kenig E. Y., Gorak A., "Modeling of reactive separation processes: reactive absorption and reactive distillation", Chemical Engineering and Processing, Vol. 42, pp 157-178, (2003).