مدلسازی همزمان انتقال جرم و حرارت در مبدل غشایی الیاف توخالی در جریان آرام

فرآیند تبادل گرما بین دو سیال با دماهای متفاوت که اغلب توسط دیواره جامدی از هم جدا شده اند در بسیاری از کاربردهای مهندسی روی می دهد. در این پژوهش انتقال جرم و حرارت بین جریان آرام و الیاف توخالی در نرم افزار گمبیت مدلسازی شد. سپس شبکه بندی و شرایط مرزی بر روی مدل هندسی ایجاد شد. جریان سیال، انتقال حرارت و انتقال جرم در داخل مبدل غشایی با غشای الیاف توخالی به منظور رطوبت گیری از سیال مورد بررسی عددی قرار گرفت و معادلات مومنتوم، انتقال حرارت و جرم برای جریان سیال در نرم افزار فلوئنت حل شد. نتایج به دست آمده نشان داد با افزایش عدد رینولدز در آرایش های خطی و شطرنجی فیبرها، میزان عدد ناسلت افزایش می یابد. بطوریکه در آرایش شطرنجی و خطی و در محدوده اعداد رینولدز ۱ الی ۳ میزان عدد ناسلت میانگین افزایشیافت و مشخص شد که آرایش شطرنجی بالاتر از عدد ناسلت در آرایش خطی است. همچنین با افزایش عدد رینولدز در آرایش های خطی و شطرنجی فیبرها، میزان عدد شروود افزایش می یافت. همچنین میزان ضریب اصطکاک کاهش می یابد. نهایتا نتایج نشان داد هر چه سرعت جریان محلول به روی مبدل بیشتر شود، میزان رطوبت الیاف بیشتر می شود. همچنین با افزایش سرعت جریان محلول ورودی به مبدل، میزان انتقال جرم نیز بیشتر می شود.

کلیدواژه ها:

بررسی عددی ، مبدل غشایی ، جریان آرام ، انتقال جرم و حرارت ، دینامیک سیالات محاسباتی