پديد آورنده :
اعتمادي، ايمان
عنوان :
شبيه سازي و مدل سازي توليد اكسيزن از هوا در فرآيند جذب با تناوب فشار بدون شير
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
نوزده، 128ص.: مصور
استاد راهنما :
محمود اشرفي زاده
استاد مشاور :
احمد صابونچي
توصيفگر ها :
قابل حمل , جذب سطحي با تناوب فشار , زئوليت LiLSX
تاريخ نمايه سازي :
94/11/18
استاد داور :
علي اكبر عالم رجبي، محمدرضا توكلي
چكيده فارسي :
چكيده در دهه گذشته تقاضا برا سيستمها توليد اكسيژن قابلحمل مناسب برا بيماراني كه درمان آنها نيازمند هوا غني از اكسيژن ميباشد افزايش يافته است بهكارگير واحدها جذب سطحي با تناوب فشار يكي از روشها جداساز اكسيژن از هوا و توليد محصول با غنا بالا اكسيژن است در اين فرآيند جريان هوا درون محفظها كه از دانهها جاذب پر شده تحت فشار قرار ميگيرد با توجه به نوع جاذب و تمايل آن جز نيتروژن جذب دانهها شده و پس از آن جريان خروجي از محفظه سيلندر هوايي غني از اكسيژن به عنوان محصول نهايي است در سيستمها جذب سطحي با تناوب فشار متداول برا بيماران ويژگي قابلحمل بودن به دليل اندازه و وزن سيستم دارا محدوديت است كه در نتيجه آن تحرك و فعاليت اين بيماران نيز با مشكل جد روبرو شده است يك واحد كوچك و كم وزن با خلوص محصول خروجي مطلوب ميتواند به طرز چشمگير كيفيت زندگي اين افراد را بهبود بخشد سيلندر جذب و كمپرسور دو عامل تأثيرگذار در اندازه و وزن واحدها جذب سطحي با تناوب فشار است از سويي ديگر توليد پيوسته و بدون توقف محصول با خلوص مطلوب فاكتور كليد ديگر است كه اين واحدها را برا كاربردها پزشكي مناسب ميسازد تمركز اصلي در كار حاضر بر رو طراحي سيستم هايي با وزن و اندازه مناسب است كه علاوه بر توليد پيوسته محصول با خلوص مطلوب قابليت حمل را نيز داشته باشد از اين رو واحدها جذب با تناوب فشار بدون شير مورد مطالعه قرار گرفت در ابتدا معادلات مدل ديناميكي و شرايط مرز سيستم برا تمام مراحل تشريح شده است سپس با استفاده از نرمافزار كامسول شبيهساز سيستم برا چهار مرحله در حالت يكنواخت سيكلي انجام گشت دانه جاذب در نظر گرفته شده برا شبيهساز زئوليت LiLSX است با اتمام شبيهساز سيستم مورد نظر اثر پارامترها مختلف فرآيند همچون تغيير طول بستر حساسيت نسبت به تغيير فشار تغيير قطر بستر و تغيير زمان مراحل فشار زني توليد محصول بر رو عملكرد سيستم بررسي شد پس از آن با در نظر گرفتن جاذب يكسان و محدوده فشار ثابت بيشترين خلوص با تغيير همزمان پارامترها فيزيكي به دست آورده شد در گام بعد تجهيزاتآزمايشگاهي واحد مورد مطالعه بر رو دستگاهي از پيش طراحيشده نصب شد و تمامي پارامترها آن از جمله تانك ذخيره نوع دانه جاذب محدوده فشار و كنترلكنندهها نرخ جريان به دقت تنظيم گشت اهميت تنظيم كنترلكنندهها نرخ جريان عبور از هر بخش سيستم به گونها است كه افزايش يا كاهش جزئي نرخ جريان در هر قسمت مستقيم بر رو خلوص ا محصول خروجي از تانك ذخيره تأثير ميگذارد پس از تكميل تنظيمات واحد تغييرات دما در ابتدا و انتها بستر تغييرات فشار در ابتدا و انتها بستر و مهمتر از همه خلوص محصول خروجي اندازهگير شد نمودار تغييرات زماني هر يك از اين پارامترها تطابق خوبي با نتايج حاصل از شبيهساز و فرضيات اتخاذشده در شبيهساز دارد كلمات كليد قابلحمل جذب سطحي با تناوب فشار اكسيژن توليد پيوسته بدون شير زئوليت LiLSX
چكيده انگليسي :
Simulation and Modeling of Oxygen Generation from Air in the Valveless Pressure Swing Adsorption Process Iman Etemadi i etemadi@me iut ac ir Date of Submission 2016 01 06 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Mahmud Ashrafizaadeh Mahmud@cc iut ac ir Abstract The demand for portable oxygen generation systems for patients needing oxygen therapy has been tremendously increased in last decade Using pressure swing adsorption is one of technologies for oxygen separation from air and producing high purity product In this process air flow in a cylinder filled with adsorbent perticles is pressurized Considering the type of adsorbent and its trend nitrogen component is adsorbed and after that the outlet product from the cylinder will be air with high purity of oxygen as the final product The currently available devices for oxygen generation have limited portability due to their size and weight that result in restricted mobility of these patients A small and light weight device with high purity product can significantly improve the quality of life for those people The adsoroption columns and the compressor are the two principal factors to the size and weight of the PSA units On the other hand continuous producing with no hesitation of desired purity of product is the other key factor that makes these units appropriate for medical applications The principal focus in this study is designing units with proper size and weight which not only does it generate product with desired purity but it has portable applicability Therefore valveless pressure swing adsorption units have been studied At first the dynamic model equations and boundary conditions of the unit were explained for the whole stages Then by using COMSOL Multiphysics software simulation of the system for four stages in the cyclic steady state was accomplished In the simulation we used LiLSX zeolite adsorbent By completing the simulation of this unit the effects of various process parameters changes such as bed length sensitivity to the pressure bed diameter and pressurization production time on the process performance were investigated Afterwards with the same type of adsorbent and pressure range highest product purity by changing physical parameters simultaneously was obtained In the next step an experimental set up of this unit was installed on a predesigned preliminary system and all of its parameters including storage tank type of adsorbent pressure range and flow rate controllers were adjusted The importence of adjusting flow rate controllers at every part of the unit is in a way that any little changes in the flow rate controllers can influence directly on the outlet product purity of the storage tank After completing system adjustments tempreture changes at the beginig and end of the bed pressure changes at the beginning and end of the bed and product purity which is the most important case were measured Experimental results showed a good agreement with the simulation results
استاد راهنما :
محمود اشرفي زاده
استاد مشاور :
احمد صابونچي
استاد داور :
علي اكبر عالم رجبي، محمدرضا توكلي
