ورود کاربران دانشگاهی
ثبت نام(مطالعه آنلاین پایان نامه ها)
کاربر مهمان
سپندا
جمعه 10 فرودرین 1403
|
54.81.58.140
:Your IP
س
امانه
پ
ایان
ن
امه های
د
انشگاه
ا
صفهان (
سپندا
)
صفحه اول(جستجو)
مرور موضوعی
پرسش های متداول و راهنما
سامانه تطبیق پایان نامه با شیوه نامه
تماس با ما
(0)
عنوان :
ارائه مدل ریاضی و بررسی نظری سامانه RTSA برای جداسازی CO2
انتشارات :
دانشگاه اصفهان
سال :
1395
زبان :
persian
شماره سند :
15132
موضوع :
مهندسی شیمی، گرایش مهندسی شیمی
پژوهشگر :
فاطمه حسینی
توصیفگر لاتین :
Carbon dioxide ? Adsorption ? Rapid temperature swing adsorption ? Parametric study ? Hallow fiber
توصیفگر فارسی :
دانشکده :
دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی شیمی
مقطع :
کارشناسی ارشد
استاد راهنما :
فؤاد آقامیری، محسن نصر اصفهانی
استاد مشاور :
محمدرضا طلایی، محسن غلامی
سال دفاع :
1395
شماره رکورد :
15132
شماره راهنما :
CHE.ENG2 175
فهرست :
فهرست مطالبعنوان صفحه فصل اول: مقدمه 1-1مقدمهای بر حذف کربن دیاکسید............................................................................................................21-2روشهای جداسازی کربن دی اکسید.......................................................................................................21-3جذب سطحی به روش نوسان سریع دما..................................................................................................61-4مروری بر مطالعات پیشین........................................................................................................................10فصل دوم: مدل سازی ریاضی بستر جذب سطحی نوسان سریع دما15 2-1المان گیری..................................................................................................................................................172-2درجه آزادی و معادلات حاکم در مدل ریاضی.....................................................................................182-3معادلات بقاء................................................................................................................................................202-3-1فرضیات مدلسازی..............................................................................................................................212-3-2معادلات بقاء جرم................................................................................................................................212-3-3معادلات بقاء انرژی:............................................................................................................................242-4روابط جذب سطحی..................................................................................................................................282-5تعیین پارامترهای موردنیاز در معادلات حاکم.....................................................................................29فصل سوم: گسسته سازی معادلات و روش انجام محاسبات333-1شکل گسسته معادلات..............................................................................................................................343-1-1شکل عددی معادلات بقا جرم جزئی..............................................................................................343-1-2شکل عددی معادلات بقا انرژی........................................................................................................363-1-3شکل عددی معادلات انتقال جرم کلی.............................................................................................38فصل چهارم: ارائه نتایج و مقایسه با داده تجربی 4-1استقلال شبکه....................................................................................................................................... 4-2ارزیابی مدل................................................................................................................................................41عنوان صفحه4-3نتایج حاصل از مدل ریاضی......................................................................................................................434-4ساده سازی مدل.........................................................................................................................................524-4-1بررسی فرض هم دمایی........................................................................................................................524-4-2بررسی ضرایب انتقال حرارت جابجایی.............................................................................................534-4-3بررسی ضریب نیروی محرکه خطی...................................................................................................544-4-4بررسی ضریب نفوذ...............................................................................................................................554-4-5بررسی ضریب انتقال جرم در فاز گاز.................................................................................................564-5نادیده گرفتن مقاومت انتقال جرم داخلی و خارجی...........................................................................574-6مطالعه پارامتری بر اساس نتایج مدل.....................................................................................................584-6-1توابع هدف...............................................................................................................................................584-6-2تأثیر ضخامت جاذب..............................................................................................................................604-6-3تاثیر دمای واجذب................................................................................................................................624-6-4تاثیر سرعت آب در مرحله جذب و واجذب....................................................................................634-6-5تاثیر دمای جذب...................................................................................................................................664-6-6تاثیر سرعت گاز در مرحله جذب.......................................................................................................674-6-7تاثیر زمان جذب...................................................................................................................................684-7شماتیک فرایند...........................................................................................................................................694-8ارزیابی اقتصادی سامانه.............................................................................................................................714-8-1هزینههای ثابت سرمایهگذاری............................................................................................................714-8-2هزینههای عملیاتی................................................................................................................................744-8-3کل هزینه سامانه...................................................................................................................................75فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها 5-1 نتیجه گیری...........................................................................................................................................78عنوان صفحه5-2پیشنهادها..................................................................................................................................................... منابع و ماخذ.............................................................................................................................................................80پیوست ها..................................................................................................................................................................86"
چکیده :
چکیده حذف کربن دی اکسید از گازهای حاصل از احتراق یکی از چالش های زیست محیطی سالهای اخیر به شمار می آید. هدف همه ی پژوهش های اخیر یافتن فرایندی است که انرژی کمتری نسبت به فرایند های رایج جذب کربن دی اکسید مصرف کند و در عین حال درصد خلوص و بازیابی بالاتری داشته باشد. جذب سطحی به روش نوسان دما روش مناسبی برای رسیدن به این هدف می باشد اما زمان لازم برای احیای این فرایند بالا است که از معایب این روش به شمار می رود. بنابراین فرایندی همانند جذب سطحی به روش نوسان سریع دما می تواند راه حل مناسبی برای بهبود عملکرد این سامانه باشد. در این پژوهش، مدلسازی و شبیهسازی بستر جذب سطحی به روش نوسان سریع دما بر روی جاذب ساختاریافته آمینوسیلیکا انجامشده است. این بستر به شکل یک مبدل پوسته لوله طراحیشده که جاذبهای ساختاریافته نقش لولهها را بازی میکنند. معادلات موازنه جرم و انرژی در هر سه دامنه جاذب و توده گاز و آب استخراج شده اند. توده گاز از گازهای نیتروژن و کربن دیاکسید تشکیلشده که فقط گاز کربن دیاکسید توسط جاذب جذب میشود. معادلات پارهای حاصل، پس از گسسته سازی با روش خطی سازی حل شدهاند. برای بررسی صحت شبیهسازی، نتایج حاصل با داده های تجربی رضایی و همکاران در سال 2014 مقایسه شده است. این مقایسه نشاندهنده تطابق خوب دادههای مدل و دادههای تجربی می باشد. پس از مدل سازی ریاضی، آنالیز حساسیت به منظور ساده سازی مدل انجام و فرضیات ساده کننده بر روی مدل شامل صرف نظر کردن از مقاومت های انتقال جرم داخلی و خارجی اعمال شد. با استفاده از مدل، مطالعه پارامتری بر روی عوامل مؤثر بر درصد خلوص، انرژی مخصوص مصرفی، درصد بازیابی، میزان بهرهوری و میزان کربن دیاکسید خالص در یک چرخه 24 ساعته انجام گردید. نتایج نشان داد، این سامانه قابلیت تولید کربن دی اکسید با درصد خلوص 82% و بازیابی 93% را داراست. اما مصرف انرژی آن بیشتر از فرآیندهای مشابه حذف کربن دی اکسید می باشد. همچنین نتایج مطالعه نشان داد، ضخامت جاذب مورداستفاده در فیبرهای توخالی مقداری بهینه دارد و ضخامت 260 میکرومتر دارای بیشترین درصد خلوص و بازیابی است. همچنین، بهمنظور افزایش بهرهوری و بازیابی میتوان زمان فرایند جذب را کم و نزدیک به زمان شکست انتخاب کرد بهطوریکه افزایش زمان شکست از نقطه شکست به زمان اشباع، بهرهوری و بازیابی را تقریبا نصف میکند. انتخاب سرعت آب در مرحله جذب و واجذب به میزان 4/0 متربرثانیه منجر به بیشترین مقدار بهرهوری و بازیابی می شود. درنهایت، پس از مطالعه پارامتری، تحلیل فنی و اقتصادی بهمنظور به دست آوردن تخمینی از هزینه احداث فرآیند انجامشده است. کلیدواژهها: کربن دیاکسید، جذب سطحی، جذب سطحی با نوسان سریع دما، مطالعه پارامتری، فیبرهای توخالی
چکیده انگلیسی :
Abstract In this work a two dimensional mathematical model of a RTSA process is developed for Feed gas including carbon dioxide and nitrogen and adsorption of N2 is neglected. Mass and energy balance were ….for both bulk gas and adsorbent. The rate of adsorption of CO2 is approximated by the linear driving force model (LDF). Toth isotherm was chosen as an isotherm and Linear Driving Force were used for kinetics of adsorption. The set of dynamic equations consists of simultaneous ODEs and PDEs, because of the conservation rules, as well as the algebraic equations, auxiliary correlations, and isotherm equation. The model is solved by the method of line. The model of RTSA process is validated against the experimental data it shows good agreement with the experimental data. The performance of the RTSA is investigated by various key operating variables such as water velocity in adsorption and desorption steps, feed gas velocity, adsorption time, adsorption and desorption temperature, and thickness of adsorbent. The RTSA performance is analyzed based on recovery, purity, productivity, amount of pure carbon dioxide in 24 h, and specific energy consumption. The results are listed at the base case as follows: 1) the best thickness of adsorbent is 260 µm based on maximum purity, recovery, and amount of pure CO2. 2) To increase the productivity and recovery, the decrease in adsorption step time could be interest, whereas the productivity and recovery increase nearly 50% by decreasing the adsorption time step from saturation time to breakthrough time. 3) Increasing the feed gas velocity leads to increase the productivity and decrease the recovery. 4) Water velocity in the adsorption and desorption steps can both be chosen 0.4 m/s, and 5) The low specific energy consumption can be achieved in the lower adsorption temperature and higher desorption ones. Keywords: Carbon dioxide, Adsorption, Rapid Temperature Swing Adsorption, Parametric Study, Hallow Fiber
کلید واژه ها :
کربن دیاکسید ◄ جذب سطحی ◄ جذب سطحی با نوسان سریع دما ◄ مطالعه پارامتری ◄ فیبرهای توخالی
0
صفحه اول :
University of Isfahan Faculty of Engineering Department of Chemical Engineering M.Sc. Thesis Mathematical Modeling and Theoretical Investigation of RTSA for carbon capturing Supervisors: Dr.Seyedfoad Aghamiri Dr.Mohsen nasr Esfahany Advisors: Dr.Mohammad Reza Talayi Dr.Mohsen Gholami By: Seyedeh Fatemeh Hosseini February 2017
فصل اول :
1-14
فصل دوم :
15-32
فصل سوم :
33-40
فصل چهارم :
41-77
فصل پنجم :
78-92
فصل ششم :