شبیه سازی جریان الکترولیت در یک سل الکترو وینینگ مس به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

الکترووینینگ بازیابی الکتروشیمیایی فلزات از حالت محلول آنها می باشد. این روش مشتمل بر اعمال جریان الکتریکی بین دو الکترود غوطه ور در الکترولیت شامل CuSO4-H2SO4-H2O می باشد. تحت شرایط مناسب و صحیح، فلز حل شده روی سطح الکترود منفی (کاتد) رسوب می کند. در این مطالعه هیدرودینامیکی که بین یک آند و کاتد در یک سل الکترووینینگ آزمایشگاهی انجام شده بوسیله دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) شبیه سازی شد. این شبیه سازی بین یک کاتد و آند و به صورت سه بعدی، دوفازی (مایع- گاز) و پایدار انجام شد. در این شبیه سازی روش اولرین- اولرین برای الکترولیت و گاز اکسیژن به کار برده شد. معادلات پیوستگی و ممنتوم به کمک حجم محدود در محیط نرم افزار ANSYS CFX 12 حل شده اند. جریان فاز مایع (الکترولیت) توربالنت و فاز گازی (حباب های اکسیژن) آرام در نظر گرفته شد. به منظور محاسبه توزیع سرعت محلول، مدل جریان توربالنت k-ω با در نظر گرفتن نیروهای شناوری، دراگ، نیروی پراکندگی توربالنت و نیروی شناوری مرتبط با غلظت به کار رفته است. نتایج شبیه سازی در مواردی چون پروفایل سرعت ، خطوط جریان الکترولیت و تغییرات کسر حجمی اکسیژن در فاصله ی بین کاتد و آند بررسی شد. این نتایج توافق خوبی با داده های آزمایشگاهی داشت.

کلیدواژه ها:

فرآیند الکترووینینگ ، مدلسازی جریان الکترولیت ، دینامیک سیالات محاسباتی ، حبابهای اکسیژن