فهرست

خلاصه

 

مقدمه

روش رياضي 

1-2) معادله‌هاي تشكيل دهنده ايزوترمال

2-2) مكانيزم واكنش و حركتهاي جنبشي

3-2) موازنه جرم در محفظه

2-4) راه حل عددي

3) نتايج  و بحث

1-3) كاهش توسط Co 

1-1-3) نمودارهاي غلظت

2-1-3) واكنشهاي محفظه‌ها 

2-3) جريان نامتقارن

1-2-3) نمودارهاي غلظت

2-2-3) واكنشهاي محفظه‌هاي سلول

3-3) جريان متقارن

1-3-3) نمودارهاي غلظت 

2-3-3) واكنشهاي محفظه‌هاي سلول

4-3) جريان و تغذيه‌ي جداگانه (مجزا)

1-4-3) نمودارهاي غلظت 

2-4-3) واكنشهاي محفظه‌هاي سلول

5-3) Numerical integration 

4) نتيجه‌گيري 

خلاصه

همانند سازي عددي واكنش تغيير آب و گاز، در يك كاتاليزور صنعتي انجام مي‌گيرد. تجزيه و تحليل اين سيستم روي تاثيرات چند جانبه انتقال جرم ذرات دروني و واكنش كاتاليزور متمركز مي شود. واكنش هاي سلول wk در تغييرات مرحله‌اي يك وضعيت جريان ورودي، الگوسازي مي شود. مقدار داده هاي موجود مهم براي مقايسه حقيقي آزمايشات و همانند سازي ها، براي چندين واكنش ها در تغييرات مرحله‌اي غلظت مورد ارزيابي قرار مي گيرد. سودمندي سلول wk در مقايسه با واكنشگرهاي جريان، در بخشهاي حساسيت واكنش هاي سيستم در رابطه با پارامترهاي جريان ورودي مورد بحث قرار مي گيرد. جريان نامتقارن كنش و واكنش ها، هنگامي كه سلول wk بطور مشابه همانند يك عضو واكنشگر عمل مي كند، به عنوان مناسب‌ترين جريان مورد ملاحظه قرار مي گيرد. سيستم مربوطه سهمي گون با معادله هاي نسبي متفاوت توسط تكنيك ادغام روشهاي خطوطي با يك زمان تطبيقي كامل و كنترل شبكه فضايي حل مي شود.

 

مقدمه

مدلهاي متعدد و نظريه هاي متعددي انتشار يافته است كه به رابطه بافت محكم اسفنجي با انتقال جرم و ويژگيهاي واكنشي محيطهاي اسفنجي مي پردازد. اين مدلها بر طبق فرضيات مربوط به ساختار داخلي محكم اين بافت اسفنجي، مي توانند به دو گروه طبقه بندي شوند. Wakao و [1] Smith، براي گنداله ها يا ساچمه هايي با يك سيستم منفذ دو سويه، مدل منفذ نامرتب (بي نظم) را توسعه دادند. آنها فرض نمودند كه گنداله‌ها يا ساچمه ها شامل ذرات فشرده با منفذهاي زير مي باشند. Mann و 

[2] Thomson، مدل شده به منفذهاي ريز بن بست وجود دارد. Johnson و [3] Stewart و Feng و [4] Stewart يك مدل جامد (محكم/ Solid) اسفنجي را بكار گرفتند كه منفذها بطور تصادفي (نامنظم) جهتدار و به حالت زنجيري و به هم پيوسته مي باشند. اين مدلها به گروه مدلهاي پيوستار يا زنجيره اي تعلق دارند. اين مدلها داراي كاربرد آسان و كاملاً دقيق مي باشند و اين كاربرد آسان در صورتي مي باشد كه يك بافت محيط اسفنجي در طي واكنش هاي شيميايي، دستخوش تغييرات مهم نشود. با اين وجود، اگر تغييرات مهمي در اتصال يافتگي منفذها، در روزن گيري منفذها، و قطعه ها حاصل شود، اين مدلها مناسب نخواهند بود.

در بكارگيري مدلهاي مجزا (منفصل) براساس يك نمايش شبكه اي از محيط اسفنجي، در سالهاي اخير، پيشرفتهاي مهمي حاصل شده است. در اصل، اين مدلها، محيط اسفنجي را در يك شبكه هم ارز تصادفي (شبكه اي يا منفذهاي نامرتب و تصادفي) كه داراي منفذهاي اتصال زنجيره‌اي است، طرح ريزي مي كنند. هنگامي كه اين طرح ريزي انجام مي شود، فرآيندهاي جابجايي و واكنش به عنوان مثال شامل پديده نشست و تراوش خواهند شد، كه اين پديده ممكن است در يك روش بسيار واقع بينانه مورد مطالعه قرار بگيرد. 

Hallewand و [6] Gladden براي مشكل نشست و نفوذ و واكنشي كه بطور همزمان در كاتاليزورهاي اسفنجي رخ مي دهد، يك مدل شبكه اي منفذي تصادفي (نامرتب) را بكار بردند. Zhang و [7] Seaton پديده نشست و واكنش در شبكه هاي منفذي را مورد مطالعه قرار دادند و كشف نمودند كه وضعيتهايي تحت يك مدل پيوستار و زنجيره اي با نشست كارآمد برآورد شده در عدم يك واكنش، با شبيه سازي (همشكل سازي) شبكه منفذي در سازگاري بسيار خوبي قرار دارد. Rieckmann و [8,9] Keil، [10] Keil et al، [11] Keil، نتايجي از شبيه سازي انتقالهاي (جابه‌جايي) گروهي دائمي و واكمنش هاي شيميايي را در شبكه هاي كوبيك (مكعبي) سه بعدي تصادفي از مويين هاي اتصال يافته زنجيره اي، منتشر نمودند. آنها مدل گاز گردغباردار را [12] (DGM) براي شرح پديده انتقال چند جزئي انتخاب نمودند.

اين امر شناخته شده است كه سلول (محفظه) wk (شكل 1) يك ابزار مناسب براي بررسي انتقال جرم در محيط هاي اسفنجي است. چندين مدل اصلاح يافته از اين سلول (محفظه) براي ارزيابي ويژگيهاي انتقال در محيطهاي اسفنجي بكار برده مي‌شود. اين محفظه شامل دو محفظه يا اتاقك مي باشد كه توسط يك ديسك فنري از يكديگر مجزا شده اند. گنداله‌ها يا ساچمه هاي استوانه‌اي بطور موازي در ديسكهاي فلزي نصب و طراحي مي شوند. جريان پيوسته هر دو محفظه ها روي يك سطح فشار مشابه عمل مي كند. جابه‌جايي يا انتقال جرم در يك بعد فضايي رخ مي دهد، چون محفظه‌هاي گنداله يا ساچمه توسط ديسك متاليك (فلزي) مسدود مي شوند، يعني جهت انتقال جرم بصورت عمودي است همانند شكل 1. قبل از شروع جريان حركت، محفظه wk با گاز A همتراز و هم سطح مي شود. در شروع جريان، مرحله غلظت يا تراكم در مدخل هاي (وروديهاي) محفظه تغيير مي يابد با جايگزين شدن گاز  A ، توسط گاز ديگر  B انجام مي‌شود ( براي مثال Ar ؛ مرحلة تغيير  ) . همانطوريكه اين سيستم واكنش نشان مي‌دهد، آزمايش و تركيل جريان ورودي محفظه تجزيه شده و ثبت مي‌شود. اين امر آشكار است كه محفظه Wk مي‌تواند با سنجشهاي واكنش‌هاي كاتاليزور وفق داده شود (يا با سنجشهاي جذب سطحي)، و در يك ساچمه يا كندالة اسفنجي تشكيل شود. تنها مشكل اندازه‌گيري‌هاي  سنجشهاي دما بالا، مشكل نشت در ميان فضاي ساچمه و واشر آب‌بندي است. اخيراً ، مشكل نست در محفظة WK ، توسط يك آب بندي گرافيت حلقة o در ساچمة كاتاليزور برطرف شده است. 

هنگامي كه محفظه طبق وضعيت‌هاي غير ثابت عمل مي‌كند يا هنگامي كه در محيط اسفنجي ، واكنشهاي شيميايي (جذب سطحي) رخ مي‌دهد، جريانهاي مولار     در يك ترليك گاز ذغال اجزاي n ، قانون گراهام عمومي شده را برآورده نمي‌كنند. 

  

و بنابراين، جابجايي گروهي همفشار يا ايزوباريك نمي‌باشد. براي نمونه

، نسبتهاي جريانهاي مولار ثابت و دائمي در حضور يك واكنش شيميايي، توسط نسبتهاي ضرايب استكيومتريك آن (Stiochiomtric) ارائه مي‌شود. يك ضريب زاويه فشار كلي سبب يك مكانيزم ديگري از جابه جايي گروهي مي‌شود، به عبارت ديگر يعني ، نشت و تر اوش گازها همانند انتقال جرم به علت ضرايب ساختار (آرايش ) ؛ به عبارت ديگر، مدل انتقال جرم، بايد كمك‌هاي جريان نشت و تراوش را مورد ملاحظه قرار دهد. 

كاربرد مدلهاي منفصل، نيازمند زمانهاي محاسبه‌اي بسيار زياد مي‌باشد. در مطالعات مهندسي كه مدل‌سازي‌هاي مفصل از رابطه‌هاي ميان بافت محكم (جامد) اسفنجي و ويژگيهاي جابه‌جايي يك شبكه منفدي مورد توجه ابتدايي و اصلي قرار نمي‌گيرد، بنابراين به نظر مي‌رسد كه مدل‌هاي پيوستار و زنجيره‌اي ساده‌تر ، مفيد‌تر باشند. براي نمونه، Serbezor و  DGM, [IV-19] sotirchos   را بكار گرفتند تا فرآيندهاي ديناميك را در لايه‌هاي جذب سطحي شرح دهند. (جذب نوسان فشار). امروزه، سه مدل استاندارد براي شرح جابه‌جايي ترليك يافته از تركيبهاي چند گانة گازدار قابل دسترس است. مدل DGM [12] . اين مدلها بر اساس توصيفات اصلاح يافتة [22] stafan-maxwell دربارة نشت اند جزئي در منفذها و بر اساس معادلة‌Darcy دربارة نشت از منفذها، پايه‌ريزي شده‌اند. 

 

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.