پديد آورنده :
يزداني نجف آبادي، محمد
عنوان :
شبيه‌سازي و مدل‌سازي واحدهاي الكترودياليز غشايي به‌منظور بررسي تأثير چيدمان سري و يا موازي اين واحدها بر روي عملكرد آنها
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي فرآيند
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
يازده، 108ص. مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
فرآيند الكترودياليز , شبيه‌سازي , چيدمان‌هاي سري - موازي , الكترودياليز چندمرحله‌اي , مدل‌سازي نيمه‌تجربي
استاد داور :
ارجمند مهرباني، علي اكبر دادخواه
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/07/15
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/07/17
چكيده فارسي :
فرآيند الكترودياليز يكي از روش‌هاي جداسازي غشائي است كه نيروي محركه آن اختلاف پتانسيل الكتريكي مي‌باشد. اصلي‌ترين و پركاربردترين استفاده فرآيند الكترودياليز نمك‌زدايي از آب‌شور است به همين دليل در اين پژوهش نيز عملكرد يك واحد الكترودياليز در قالب نمك‌زدايي از آب لب‌شور (آب رودخانه) و توليد آب آشاميدني مورد بررسي قرار گرفته است. مدل‌سازي دقيق و با جزئيات فرآيند الكترودياليز به دو روش نظري و نيمه‌تجربي انجام مي‌شود كه روش‌هاي نظري مناسب شبيه‌سازي‌هاي ميكروسكوپيك فرآيند هستند و براي شبيه‌سازي‌هاي ماكروسكوپيك، روش‌هاي نيمه‌تجربي پيشنهاد مي‌شود. در اين پژوهش باتوجه‌به شرايط مسئله و نياز به يك ديد كلي‌نگر و فرآيندي، روش نيمه‌تجربي براي شبيه‌سازي فرآيند الكترودياليز انتخاب شده است. پس از مطالعه و بررسي مدل‌هاي نيمه‌تجربي ارائه شده در مقالات معتبر، بهترين و جامع‌ترين مدل براي شبيه‌سازي اتصال واحدهاي الكترودياليز به يكديگر انتخاب شد. مدل انتخاب شده در قالب يك الگوريتم محاسباتي به شبيه‌سازي فرآيند نمك‌زدايي از آب‌شور براي چيدمان‌هاي سري واحدهاي الكترودياليز چندمرحله‌اي شامل 300 جفت سل مي‌پردازد. بر مبناي مدل انتخابي يك الگوريتم محاسباتي براي چيدمان‌هاي موازي واحدهاي الكترودياليز شامل 5، 6 و 7 جفت سل توسعه داده شده است. اين الگوريتم‌هاي محاسباتي قادرند تا با وارد نمودن مشخصات فرآيند و اطلاعات هندسي واحد الكترودياليز تمامي مشخصه‌هاي فرآيندي موردنياز شامل دانسيته جريان، مقدار يون و محلول منتقل شده، افت فشار و انرژي مصرفي را تخمين بزنند. الگوريتم‌هاي محاسباتي مربوط به دو حالت عملياتي سري و موازي به روش سعي و خطا و با استفاده از نرم‌افزار متلب حل شدند. باتوجه‌به نتايج به‌دست‌آمده مشاهده شد كه در حالت عملياتي توسعه داده شده در اين پژوهش يعني چيدمان‌هاي موازي ماژول‌ها، مقدار انرژي مصرفي به‌ازاي توليد هر مترمكعب آب آشاميدني در مقايسه با چيدمان‌هاي سري در حدود %18 كاهش، مقدار افت فشار بين 39% تا 44% افزايش و انتقال آب نيز در حدود 10% بيشتر مي‌شود.
چكيده انگليسي :
The electrodialysis process is one of the membrane separation methods with the driving force of electric potential difference. The main and most widely used use of the electrodialysis process is the desalination of saline water. For this reason, the performance of an electrodialysis unit in the form of desalination of brackish water (river water) and production of drinking water has been investigated in this study. Accurate and detailed modeling of the electrodialysis process is done by two theoretical and semi-empirical methods, which theoretical methods are suitable for microscopic simulations of the process, and for macroscopic simulations, semi-empirical methods are suggested. In this research work, according to the conditions of the problem and the need for a process view, a semi-experimental method was chosen to simulate the electrodialysis process. After studying and reviewing semi-empirical models presented in authoritative articles, the best and most comprehensive model was selected to simulate the connection of electrodialysis units to each other. The selected model in the form of a computational algorithm was used to simulate the desalination process of salt water for multi-stage electrodialysis unit series arrangements. Based on the selected model, a computational algorithm was also developed for parallel arrangements of electrodialysis units. These computational algorithms are able to estimate all the required process parameters including current density, amount of ion and solution transferred, pressure drop and energy consumption by entering the process specifications and geometric information of the electrodialysis unit. The calculation algorithms related to two operating modes, series and parallel, were solved by trial and error method and using MATLAB software. According to the obtained results, it was observed that in the operating mode developed in this research, i.e., parallel arrangements, the amount of energy consumed for the production of each cubic meter of drinking water decreases by 18% compared to series arrangements and the amount of pressure drop increases by 40%.
استاد داور :
ارجمند مهرباني، علي اكبر دادخواه
