مدل‌سازی و شبیه سازی غشاء پالادیم-نقره بر پایه سرامیکی برای جداسازی مخلوط گازی

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

چکیده

استفاده از تکنولوژی غشایی یکی از مناسب‌ترین روش‌ها برای فرآیند‌های جداسازی از جمله برای جداسازی گازها می‌باشد. با توجه به وقت و هزینه‌های زیاد مطالعات آزمایشگاهی، دینامیک سیالات محاسباتی[1] می‌تواند پیش بینی خوبی از رفتار سیال بدون انجام آزمایش داشته باشد. در این پژوهش، فرآیند جداسازی مخلوط گازی هیدروژن و نیتروژن توسط غشاء پالادیم-نقره بر پایه سرامیکی در یک مدول لوله‌ای توسط نرم افزار COMSOL Multiyphysics شبیه‌سازی شده است. با توجه به اندازه مولکولی کوچک‌تر و ضریب نفوذ بیشتر هیدروژن نسبت به نیتروژن، هیدروژن میل بیشتری برای عبور از غشاء متخلخل دارد. نتایج شبیه سازی معرف آن است که با افزایش فشار خوراک، کسر مولی گاز هیدروژن و دبی ورودی خوراک در سمت پوسته، فلاکس تراوش یافته گاز هیدروژن که از غشاء عبور می‌کند، در سمت لوله افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردیده و انطباق خوبی مشاهده شده است.



[1]Computational Fluid Dynamic (CFD)

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling and Simulation of Palladium-Silver Membrane Deposited on a Ceramic Support for Gas Mixtures Separation

نویسندگان [English]

  • Nasser Saghatoleslami 1
  • Mehdi Amraei 2
1 Associate professor, Department of Chemical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 MSC student, Department of Chemical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Membrane technology is one of the most widely used methods in separation processes (i.e., gas separation). Considering the time and costs spent in experimental studies, CFD could efficiently predict the fluid behavior without conducting the experiment. In this work, separation of H2/N2 gas mixture is carried out with palladium-silver membrane deposited on ceramic support, using COMSOL Multiyphysics software for simulation purposes. The findings of this work indicate that an increase in the feed pressure, hydrogen mole fraction and the feed flow rate in the shell side would lead in an enhancement of the hydrogen permeate flux crossing over the membrane in the tube side. The results also reveal that there is a good compatibility of the present findings with the experimental data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Separation
  • Gas Mixture
  • Membrane
  • Computational fluid dynamic
  • Simulation