شبیه سازی CFD توزیع غلظت در یک قرص کاتالیست متخلخل با استفاده از FEMLAB

در کار حاضر، سامانه ای مرکب از یک ذره کاتالیست استوانه ای که در معرض گاز ترکیب شونده قرار دارد، با هدف بدست آوردن الگوی جریان و میدان غلظت در داخل و خارج ذره، شبیه سازی شده است . بعلاوه، تاثیر درجه واکنش و سرعت گاز در ورودی بر منحنی توزیع غلظت مورد بررسی قرار گرفته است . برای این منظور قرص کاتالیست با مقاومت های انتقال جرم داخلی و خارجی و فرض یکنواخت بودن لایه نفوذ اطراف ذره متخلخل در راکتورهای بسترسیال گاز - جامد در نظر گرفته شده است . مدلسازی با جفت کردن معادلات حرکت و انتقال جرم برای ترکیب شونده داخل سیال در حالت پایا انجام گرفته است . حل عددی معادلات دیفرانسیل حاکم توسط نرم افزار FEMLAB صورت گرفته است . میدان سرعت، الگوی جریان، کانتور میدان سرعت و غلظت در اطراف ذره و منحنی تغییرات توزیع غلظت با درجه واکنش و سرعت ورورد گاز در بخش نتایج آمده است . نتایج نشان می دهد که لایه نفوذ در سیال آزاد اطراف ذره دارای ضخامت غیریکنواخت است و منجر به یک توزیع غلظت نامتقارن در سطح خارجی ذره شده است . همچنین مشخص گردید که هرچه درجه واکنش افزایش پیدا می کند، غلظت در داخل قرص کاتالیست نیز افزایش پیدا می کند . تغییر سرعت گاز در ورودی تاثیر قابل ملاحظه ای بر منحنی توزیع غلظت ذره ندارد

کلیدواژه ها:

شبیه سازی ، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) ، کاتالیست متخلخل ، توزیـع غلظـت ، نرم افزار FEMLAB