مطالعه اثر دمای دیواره بر میزان جداسازی پخش گازی با استفاده از روش مونت کارلو

امروزه جداسازی به روش غشاء جایگاه مهم و کاربرد وسیعی در صنعت دارد. یکی از مهمترین روش ها جهت جداسازی گازی از یکدیگر، جداسازی به وسیله غشاء می باشد. مطالعات بر روی غشاء جدا از هندسه و قطر و ضخامت روزنه ها، می تواند بر روی جنس غشاء نیز صورت پذیرد. با توجه به اینکه در اعداد نادسن بالا به ازای ورودی خوراک مشخص، جداسازی بیشتر و موثرتری شکل خواهد گرفت، با انتخاب غشایی که قابلیت کارکرد در دماهای بالا را دارا می باشند، امکان افزایش جداسازی وجود خواهد داشت. بنابراین عموما در صنایع جداسازی گازی به روش غشاء استفاده از غشاء های سرامیکی که قابلیت کار در دمای بالا را دارند بهتر و بهینه تر خواهد بود. در این نوشته، از دو گاز SF۶ و VF۶ به عنوان دو جزء سبک و سنگین با درصد جرمی یکسان جهت مدل سازی سیستم پخش گازی استفاده شده است. به دلیل اینکه اعداد نادسن سیستم تقریبا بالاست و رژیم جریان گذرا بر سیستم حاکم است از روش DSMC که روشی بر پایه معادلات بولتزمان و مونت کارلو می باشد؛ استفاده شده است. برای بررسی تاثیر دما غشاء بر مقدار نهایی جداسازی این سیستم از چهار دمای ۳۱۰، ۳۵۰، ۴۵۰ و ۸۰۰ کلوین با شرایط و ورودی های برابر استفاده شده است تا تاثیرات افزایش دما بر عدد نادسن و در نهایت میزان جداسازی مورد ارزیابی قرار گیرد. در نتایج نشان داده خواهد شد که با افزایش دما، تغییرات غناء پسماند و محصول نسبت به گاز ورودی بیشتر خواهد بود و عملا جداسازی موثرتری در دماهای بالا صورت خواهد گرفت. لذا در صنایع استفاده از غشاء های سرامیکی و عموما غشاءهایی که قابلیت کار در دماهای بالا را دارند نسبت به سایر غشاءها به صرفه تر خواهد بود و با طی آبشار و مراحل کمتری به غناء نهایی خواهد رسید که این امر باعث می شود تا هزینه راه اندازی کاهش یابد.