تقطیر غشایی شکاف هوا (AGMD)، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

۱,۹۸۰,۰۰۰ تومان تخفیف دانشجویی

  • در این پروژه به شبیه سازی تقطیر غشایی شکاف هوا (AGMD) با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.
  • هندسه سه بعدی این پروژه با نرم افزار ANSYS Design Modeler طراحی شده است.
  • مش بندی این پروژه با نرم افزار ANSYS Meshing انجام شده است.
  • نوع مش ساختاریافته است و تعداد سلول های محاسباتی 150000 سلول می باشد.
  • از مدل چند فازی VOF در این شبیه سازی استفاده شده است.
  • محیط متخلخل (Porous Zone) در این پروژه تعریف شده است.


بر روی افزودن به سبد خرید کلید کرده و فایل های هندسه، مش و فیلم آموزشی جامع را دریافت کنید.

برای سفارش پروژه خود و یا بهره مندی از مشاوره رایگان، با کارشناسان ما از طریق ایمیل ([email protected])، پشتیبانی آنلاین و یا واتس اپ (09126238673) در ارتباط باشید.

برای کنترل کیفیت خدمات ما میتوانید از محصولات رایگان استفاده کنید.

اگر به ویدیو آموزشی هندسه و مش یک محصول نیاز دارید، میتوانید این گزینه را انتخاب کنید.

در صورتی که نیاز به مشاوره تخصصی از طریق فیلم آموزشی دارید، این گزینه پشتیبانی فنی 1 ساعته در اختیار شما قرار می دهد.

توضیحات

شرح پروژه تقطیر غشایی شکاف هوا (AGMD)

در این پروژه به شبیه سازی تقطیر غشایی شکاف هوا (AGMD) با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.

برای نمک زدایی آب می توان از دو روش کلی حرارتی و غشایی استفاده کرد. در روش حرارتی، حرارت و تغییر فاز برای تولید آب شیرین مورد نیاز است. در حالی که در روش ممبران باید از غشاهای مخصوص جداسازی آب از ناخالصی ها استفاده شود. گاهی اوقات می توان این دو روش نمک زدایی را با هم ترکیب کرد. سیستم های نمک زدایی با تقطیر غشایی (MD) در این دسته قرار می گیرند. این روش ترکیبی از روش های حرارتی و غشایی است. از آنجایی که در سیستم تغییر فاز وجود دارد، فیلترها مسئول به دام انداختن ذرات ناخالص هستند. در این سیستم دو مسیر مجزا وجود دارد. در یک طرف سیستم، آب تغذیه سرد حرکت می کند و توسط بخاری گرم می شود. سپس این آب نمک داغ از طرف دیگر سیستم حرکت می کند. بین این دو طرف، منطقه تراکم قرار می گیرد. بین ناحیه چگالش و سمت سرد سیستم، صفحه چگالشی مخصوص (جایی که بخار تبدیل به آب می شود) و بین ناحیه متراکم و سمت گرم سیستم، یک غشاء مخصوص قرار می گیرد.

مکانیسم اصلی نمک‌زدایی در این روش بر اساس فرآیند تراکم است، اما قبل از وقوع میعان، جریان آب توسط غشاء تصفیه می‌شود. حال، اگر بخار آب داغ از غشاء عبور کند و آماده متراکم شدن باشد، چهار حالت ممکن است رخ دهد: مستقیماً وارد جریان سرد می شود و با آن متراکم می شود:

  • DCMD (تقطیر غشایی تماس مستقیم) به یک شکاف هوایی که توسط یک جریان سرد خنک می شود منتقل می شود و در این شکاف متراکم می شود
  • AGMD (تقطیر غشایی شکاف هوا) به قسمتی می رود که توسط پمپ خلاء مکیده می شود و سپس در کندانسور مستقل خارج از سیستم متراکم می شود و جریان خالص جدا می شود
  • VMD (تقطیر غشایی خلاء) به قسمتی می رود که جریان گاز جارو می شود و سپس در یک کندانسور مستقل در خارج از سیستم متراکم می شود و جریان خالص جدا می شود
  • SGMD (تقطیر غشای گازی جاروب)
این پروژه عملکرد سیستم نمک‌زدایی AGMD را بررسی کرده است. این سیستم به سادگی طراحی شده و از چهار قسمت تشکیل شده است. از سمت راست سیستم، جریان آب سرد وارد می شود. از سمت چپ سیستم، جریان آب گرم تغذیه در جهت مخالف وارد می شود. در کنار سمت آب تغذیه، غشاء قرار می گیرد و سپس یک شکاف هوا در کنار سمت سرد قرار می گیرد. برای سادگی، فرض بر این است که آب تغذیه داغ قبلاً به بخار تبدیل شده است. بنابراین در این قسمت بخار اشباع وارد سیستم می شود تا در قسمت شکاف هوا آماده متراکم شود.
هندسه پروژه حاضر با نرم افزار ANSYS Design Modeler به صورت دو بعدی مدل سازی شده است. سپس مدل با نرم افزار ANSYS Meshing مش بندی شده است. شبکه مدل ساختار یافته است و 150000 سلول محاسباتی در دامنه وجود دارد.

روش های استفاده شده

 این شبیه سازی از سه فاز مختلف استفاده شده است. بخار داخل سیستم قرار است به آب تبدیل شود و تراکم اتفاق می افتد. از سوی دیگر، یک شکاف هوا نیز در داخل سیستم وجود دارد. بنابراین به جای سیال منفرد باید از جریان چند فازی استفاده کرد. مدل VOF (حجم سیال) برای تعریف مدل چند فازی استفاده شده است. این مدل چند فازی می تواند فازهای مختلف را به طور کامل از یکدیگر جدا کند و مرز مشخصی را بین فازها نمایش دهد. برای اینکه مرز بین فاز آب و فاز بخار در سیستم مشخص باشد، مدل VOF بهترین گزینه است. هوا به عنوان فاز اولیه مدل و مایع آب و بخار آب به عنوان فازهای ثانویه مدل تعریف می شوند. هنگامی که از مدل چند فازی استفاده می شود، پارامتری به نام کسر حجمی برای فازهای ثانویه مدل ارائه می شود تا معادلات انتقال آنها را حل کند.
یک تغییر فاز بین دو فاز آب و بخار اتفاق می افتد. بنابراین انتقال جرم بین این دو فاز تعریف شده است. این انتقال جرم بر اساس مکانیسم تبخیر – میعان (evaporation-condensation )  تعریف می شود. این مکانیسم با فرآیند تغییر فاز بین مایع و بخار سروکار دارد. در مکانیسم تبخیر-تراکم، معادلات لی نرخ انتقال جرم را محاسبه می‌کند. این معادلات به دمای اشباع و ضریب فرکانس تبخیر و میعان بستگی دارد. همچنین برای قسمت غشایی سیستم از محیط متخلخل (Porous Zone) استفاده شده است. پارامتری به نام تخلخل (porosity) برای بیان نفوذپذیری محیط متخلخل تعریف شده است. این ضریب نسبت حجم خالی به حجم کل را نشان می دهد.

نتایج شبیه سازی تقطیر غشایی شکاف هوا

پس از پایان حل شبیه سازی، کانتورهای مربوط به دما، سرعت تغییر فاز بین آب و بخار و کسر حجمی هر یک از آب و بخار به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که دما در سمت سرد شکاف هوا کاهش می یابد. خطوط دما لایه مرزی حرارتی را به خوبی نشان می دهد. بیشترین میزان چگالش یا تغییر فاز در مناطقی با افت دما رخ می دهد. علامت منفی برای نرخ تغییر فاز نشان دهنده تبدیل از بخار به فاز مایع است. همچنین، هنگامی که کانتور کسر حجمی آب مقطر بررسی می شود، یک فیلم مایع روی صفحه سرد شکاف هوا ظاهر می شود. این آب شیرین تولید شده در اثر گرانش به انتهای شکاف هوایی می رود. نتایج ثابت می کند که سیستم آب شیرین کن فعلی به درستی کار می کند و مکانیسم تقطیر غشایی به درستی کار می کند.

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

Leave a customer review

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Back To Top
جستجو
Whatsapp تماس با واتس آپ