شبيه‌سازي و مدل‌سازي واحدهاي الكترودياليز غشايي به‌منظور بررسي تأثير چيدمان سري و يا موازي اين واحدها بر روي عملكرد آنها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

فرآيند الكترودياليز يكي از روش‌هاي جداسازي غشائي است كه نيروي محركه آن اختلاف پتانسيل الكتريكي مي‌باشد. اصلي‌ترين و پركاربردترين استفاده فرآيند الكترودياليز نمك‌زدايي از آب‌شور است به همين دليل در اين پژوهش نيز عملكرد يك واحد الكترودياليز در قالب نمك‌زدايي از آب لب‌شور (آب رودخانه) و توليد آب آشاميدني مورد بررسي قرار گرفته است. مدل‌سازي دقيق و با جزئيات فرآيند الكترودياليز به دو روش نظري و نيمه‌تجربي انجام مي‌شود كه روش‌هاي نظري مناسب شبيه‌سازي‌هاي ميكروسكوپيك فرآيند هستند و براي شبيه‌سازي‌هاي ماكروسكوپيك، روش‌هاي نيمه‌تجربي پيشنهاد مي‌شود. در اين پژوهش باتوجه‌به شرايط مسئله و نياز به يك ديد كلي‌نگر و فرآيندي، روش نيمه‌تجربي براي شبيه‌سازي فرآيند الكترودياليز انتخاب شده است. پس از مطالعه و بررسي مدل‌هاي نيمه‌تجربي ارائه شده در مقالات معتبر، بهترين و جامع‌ترين مدل براي شبيه‌سازي اتصال واحدهاي الكترودياليز به يكديگر انتخاب شد. مدل انتخاب شده در قالب يك الگوريتم محاسباتي به شبيه‌سازي فرآيند نمك‌زدايي از آب‌شور براي چيدمان‌هاي سري واحدهاي الكترودياليز چندمرحله‌اي شامل 300 جفت سل مي‌پردازد. بر مبناي مدل انتخابي يك الگوريتم محاسباتي براي چيدمان‌هاي موازي واحدهاي الكترودياليز شامل 5، 6 و 7 جفت سل توسعه داده شده است. اين الگوريتم‌هاي محاسباتي قادرند تا با وارد نمودن مشخصات فرآيند و اطلاعات هندسي واحد الكترودياليز تمامي مشخصه‌هاي فرآيندي موردنياز شامل دانسيته جريان، مقدار يون و محلول منتقل شده، افت فشار و انرژي مصرفي را تخمين بزنند. الگوريتم‌هاي محاسباتي مربوط به دو حالت عملياتي سري و موازي به روش سعي و خطا و با استفاده از نرم‌افزار متلب حل شدند. باتوجه‌به نتايج به‌دست‌آمده مشاهده شد كه در حالت عملياتي توسعه داده شده در اين پژوهش يعني چيدمان‌هاي موازي ماژول‌ها، مقدار انرژي مصرفي به‌ازاي توليد هر مترمكعب آب آشاميدني در مقايسه با چيدمان‌هاي سري در حدود %18 كاهش، مقدار افت فشار بين 39% تا 44% افزايش و انتقال آب نيز در حدود 10% بيشتر مي‌شود.

214663

طراحي فرآيند

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

ارجمند مهرباني، علي اكبر دادخواه

احمد محب