پديد آورنده :
رئيسي، الهام
عنوان :
شبيه سازي اثر واكنش شيميايي بر انتقال جرم در مواد متخلخل
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
استخراج فلزات
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
چهارده، 77ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
مسعود پنجه پور، محمود مرآتيان اصفهاني
استاد مشاور :
محسن دوازده امامي
توصيفگر ها :
محيط متخلخل , شبيه سازي , ديناميك سيالات محاسباتي , واكنش شيميايي , ضريب انتقال جرم، كاتاليست
استاد داور :
محمد رضا سليم پور، مهدي احمديان
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/05/22
چكيده فارسي :
1 چكيده در فومهاي كاتاليستي جريان سيال با واكنش شيميايي همراه ميشود بهطوريكه ميتواند پديدههايي نظير نفوذ پذيري انتقال جرم و انتقال حرارت را به طور قابل مالحظهاي تحت تأثير قرار دهد لذا در اين پژوهش اثر واكنش جذب شيميايي گاز آمونياك بر سطح كاتاليست 5 Cu ZSM همراه با گاز كامل آرگون بر جريان سيال و انتقال جرم در سرعتهاي مختلف جريان سيال در شرايط ناپايا و پايا مورد بررسي قرار گرفتهاست به اين منظور ابتدا جريان سيال با تركيب ورودي 4 3 كسر جرمي آمونياك و 6 3 كسر جرمي آرگون تحت شرايط ايزوترم در دماي محيط در فومهايي با قطر 335 331ميكرون و با تخلخل 62 67 درصد با استفاده از ديناميك سياالت محاسباتي و به روش حجم محدود مورد شبيهسازي قرارگرفت الزم به ذكر است در اين تحقيق از تغييرات آنتالپي واكنش جذب شيميايي صرفنظر شده است پژوهش در دو بخش انتقال جرم به روش جابجايي بدون انجام هرگونه واكنش شيميايي و هراه با انجام واكنش جذب شيميايي بر سطح كاتاليست انجام و نتايج حاصل مقايسه شد نتايج حاصل از پژوهش مؤيد اين نكته بود كه در حالت جابجايي بدون انجام واكنش سيال سرعت جريان سيال معادل با ضريب انتقال جرم است در چنين شرايطي پارامترهاي مؤثر بر سرعت سيال همانند توزيع تخلخل در واقع بر ضريب انتقال جرم مؤثر هستند اما بخش دوم مربوط به شرايطي ميشود كه واكنش جذب در محيط متخلخل انجام شود در اين مرحله گراديان فشار و سرعت موضعي سيال متأثر از تغييرات غلظت در فوم بودهاست بهطوريكه با افزايش انجام واكنش گراديان فشار كاهش بيشتري يافتهاست با محاسبهي ضريب انتقال جرم در فومهاي با هندسه و شرايط ورودي متفاوت مشخص شد كه اين ضريب نه تنها وابسته به سرعت جريان سيال توزيع تخلخل و سطح ويژه بوده بلكه وابسته به تعداد سايتهاي فعال موجود در سطح كاتاليست و پارامترهاي سينتيكي واكنش جذب نيز ميباشد در نهايت نتايج حاصل از محاسبهي عدد شروود در فومهايي با هندسههاي مختلف و مقايسهي آنها با اعداد شروود ارائه شده توسط ديگر محققين نشان ميدهد كه از تطابق قابل قبولي برخوردار است اما با توجه به شاخص عملكرد كاتاليستها در فومهاي كاتاليستي مختلف مشخص شد فومهاي داراي تخلخل بيشتر نسبت به ديگر هندسهها دركاربردهايي همچون بسترهاي كاتاليستي شاخص باالتري را بهدست ميآورند كلمات كليدي محيط متخلخل شبيهسازي ديناميك سياالت محاسباتي واكنش شيميايي ضريب انتقال جرم كاتاليست
چكيده انگليسي :
1 Simulation of chemical reaction effects on the mass transfer in porous media Elham Raiesi Nafchi e raiesie@ma iut ac ir July 25 2017 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language PersianDr Masoud Panjepour Assoc Prof Supervisor Email panjepour@cc iut ac irDr Mahmood Meratian Assoc Prof Supervisor Email meratian@cc iut ac irAbstractFluid flow in catalytic foams accompanies with chemical reaction so that it canconsiderably affect phenomena such as permeability mass transfer and heat transfer Hence In the present study the effect of chemical adsorption reaction of ammonia gas onthe Cu ZSM 5 catalyst with perfect argon gas on fluid flow and mass transfer has beeninvestigated at different velocities of fluid in unsteady and steady states For this purpose the fluid flow with inlet composition containing ammonia and argon mass fraction of 0 4and 0 6 respectively in isotherm conditions at ambient temperature in foams with variousdiameter of pores 500 100 micrometer and various porosity of 96 76 was measured bycomputational fluid dynamics method and Simulated with finite volume method It shouldbe noted that the enthalpy variations of the chemical adsorption reaction are ignored in thisresearch The research was carried out in two parts of the mass transfer without anychemical reaction and with chemical adsorption reaction on the catalyst surface and theresults were also compared The results of the project confirms that in the conditionwithout reaction the fluid flow velocity is equivalent to the mass transfer coefficient Inthese states effective parameters on the velocity of fluid such as porosity distributionactually affect the mass transfer coefficient The second part is related to the state in whichadsorption reaction in catalyst foam is done In this state the pressure gradient and localvelocity of the fluid were influenced by the changes in the concentration of foam So that the more the reaction improves the more the pressure gradient decreases Measuring thecoefficient of mass transfer in foams with different geometries and inlet conditions it wasdetermined that this coefficient depends not only on the velocity of fluid flow distributionof porosities and specific area but also on active site numbers of catalyst surface andkinetic parameters of adsorption reaction Finally the conclusions resulted fromcalculating the Sherwood number in the foams with different geometries and comparingthem with the Sherwood numbers provided by other researchers show a good matching but according to the performance index of the catalysts in different catalytic foams it wasfound that foams with a higher porosity than other geometries get a higher index inapplications such as catalytic beds Keywords Porous media Simulation Computational Fluid Dynamics chemical reaction Mass Transfere Coefficient Catalyst
استاد راهنما :
مسعود پنجه پور، محمود مرآتيان اصفهاني
استاد مشاور :
محسن دوازده امامي
استاد داور :
محمد رضا سليم پور، مهدي احمديان
