آموزش شبیه سازی محفظه تقطیر غشایی همراه با گَپ هوایی

آموزش شبیه سازی محفظه تقطیر غشایی همراه با گَپ هوایی

(دیدگاه کاربر 1)

750,000 تومان

( آخرین بروزرسانی : 14 شهریور, 1401 )

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی محفظه تقطیر غشایی همراه با گَپ هوایی در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی محفظه تقطیر غشایی همراه با گَپ هوایی

شرح مسأله

مسأله­ حاضر به شبیه ­سازی فرایند تقطیر غشایی همراه با گَپ هوایی (air gap membrance distillation) درون فرایند یک آب شیرین ­کن پرداخته است. محفظه­ این سیستم ­های آب شیرین­ کن تقطیر غشایی از چهار بخش مختلف شامل فضای مخصوص عبور جریان آب شور تحت عنوان آب تغذیه­ سیستم، فضای مخصوص عبور جریان آب سرد، فضای مخصوص گَپ هوایی، و فضای مختص غشاها یا فیلترهای تعبیه شده بین هوا با آب گرم می ­باشد. مکانیزم عملکردی این سیستم های تقطیر غشایی بدین صورت است که جریان آب شور گرم از یک ­سو وارد محفظه­ آن شده و جریان آب سرد از سویی دیگر وارد آن می­ شود؛ به طوری که غشایی به صورت فیلتر و همچنین گَپ هوایی در فضای بین این دو جریان قرار می­ گیرد. آب تغذیه­ شور با عبور از سطح مشترک خود با غشاء مجاور خود، حرارت خود را به محیط غشایی داده و در فضای داخلی این غشاء، به بخار خالص تبدیل می­ شود. سپس این بخار با عبور از محیط متخلخل، با حرارت بالای خود وارد هوای موجود در گَپ هوایی می ­شود. درنهایت این بخارات با سطح سرد فضای مخصوص عبور جریان آب سرد برخورد پیدا می­ کند و با اتلاف حرارت خود، دچار تقطیر و تبدیل به آب شیرین خالص می­ شود. فرض شده است که جریان آب درون مدل دارای رینولدز برابر 100 می ­باشد و به تبع آن، سرعت ورودی جریان آب نمک گرم، جریان هوا و جریان آب سرد دارای سرعت ورودی برابر با 0.1 متربرثانیه می ­باشد؛ اما جهت جریان آب نمک از چپ به راست می­ باشد و جهت جریان هوا و آب سرد از راست به چپ می­ باشد. همچنین دمای ورودی آب نمک برابر با 348.15 کلوین بوده و دمای ورودی هوا و آب سرد برابر با 298.15 کلوین می­ باشد. در فضای داخلی بخش غشایی مدل، بخار آب به عنوان سیال جاری تعریف شده است و از آنجایی که فضای مخصوص غشاء به صورت فیلتری است، از مدل محیط متخلخل استفاده شده است که از جنس ماده ای تحت عنوان PVDF با ضریب تخلخل برابر 0.85 تشکیل شده است. با توجه به مکانیزم عملکردی این سیستم، حرارت از فضای مربوط به جریان آب نمک گرم به بخش غشایی مدل منتقل می­ شود و در ادامه همین مقدار حرارت از بخش غشایی به سمت فضای مخصوص جریان هوا انتقال می ­یابد. از این ­رو، دیواره­ سطح مشترک بین جریان آب نمک گرم و غشاء به عنوان یک چاه حرارتی با مقداری معادل 62122.815- وات بر مترمکعب و دیواره­ سطح مشترک بین غشاء و جریان هوا به عنوان یک چشمه حرارتی با مقداری معادل 62122.815+ وات بر مترمکعب می ­باشد.

در مدل کنونی، از چند متریال مختلف برای تعریف آب نمک، آب خالص، بخار آب، هوا و نوعی غشاء (PVFD) استفاده شده است که خواص آنها شامل چگالی، ظرفیت حرارتی ویژه، رسانش حرارتی، و لزجت می­ باشد که در جدول زیر نشان داده شده است.

 

 

گام 1) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت دو بعدی و با استفاده از نرم­ افزار design modeler ترسیم شده است. مدل حاضر به شکل مستطیلی بوده و از چهار بخش شامل فضای مخصوص جریان آب نمک، فضای مخصوص جریان آب سرد، گَپ هوایی، و غشاء به عنوان محیط متخلخل می ­باشد. شکل زیر نمایی زوم شده از هندسه­ ترسیمی را نشان می ­دهد.

 

شبکه­ بندی مدل با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing و به صورت بدون سازمان انجام گرفته است. تعداد سلول ­های ایجاد شده برابر 344400 می ­باشد و در مرزها از مش لایه مرزی استفاده شده است. شکل زیر نمایی از شبکه­ بندی انجام گرفته را در حالت زوم شده نشان می­ دهد.

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

برای شبیه ­سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه ­سازی بر اساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه ­سازی به بررسی رفتار سیالاتی و انتقال حرارتی انجام گرفته است.
  • مدل حاضر از نظر زمانی پایا (steady) می­ باشد؛ یعنی ترم زمانی در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی مدل برابر با 9.81- متربرمجذورثانیه و در راستای محور y فرض شده است.

 

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است :

 

 

گام 3) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو بعدی دما، فشار و سرعت به دست آمده ­اند. نتایج حاصل در شکل ­های زیر به صورت نمای زوم شده نمایش داده شده است.

 

1 دیدگاه برای آموزش شبیه سازی محفظه تقطیر غشایی همراه با گَپ هوایی
  1. javad

    کارتون بسیار جامع و کامل بود
    اعتبارسنجی این مقاله بسیار سخت به نظر می رسد اما فرایند شبیه سازی خیلی خوب توضیح داده شده است

افزودن دیدگاه