علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

شبیه‌سازی عددی جذب فیزیکی CO2 در فیلم ریزان متانول: مقایسه موج‌زایی فعال و دیواره سینوسی غیرفعال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آیروپیشرانش، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 گروه آیروپیشرانش، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
جذب گاز با استفاده از فیلم مایع ریزان، یکی از روش‌های کارآمد در کاربردهای صنعتی از جمله جذب CO₂ به‌شمار می‌رود. با این حال، شکل‌گیری لایه مرزی غلظتی در نزدیکی سطح آزاد فیلم، نرخ انتقال جرم و بازدهی فرآیند را کاهش می‌دهد. در این پژوهش، به‌منظور کاهش این محدودیت، دو راهکار تقویت انتقال جرم بررسی شده است: روش فعال مبتنی بر موجی کردن فیلم از طریق نوسان دبی جرمی ورودی، و روش غیرفعال با استفاده از دیواره‌های سینوسی. شبیه‌سازی جریان و انتقال جرم با بهره‌گیری از یک حلگر تعقیب سطح فاصل (ALE‑IT) کارآمد برای جریان حول لوله انجام شده است. پارامترهای هندسی دیواره سینوسی شامل دامنه‌ای معادل ۱۰ تا ۵۰ درصد ضخامت فیلم و طول موج ۲ تا 20 برابر ضخامت فیلم است. نتایج نشان داد که روش فعال بیشترین جذب کل را ایجاد می‌کند، اما دیواره سینوسی با دامنه‌های ۲۰ تا ۵۰ درصد و طول موج‌های کوتاه ۲ تا ۵ برابر ضخامت فیلم، عدد شروود میانگین را به حدود 90 تا 110 درصد روش فعال برساند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Simulation of Physical CO2 Absorption Enhancement in Methanol Falling Film: Comparison of Active and Passive Wave Generation

نویسندگان English

Mohammad Vaghefi Aryan 1
Masoud Mohammadi 1
Shidvash Vakilipour 2
1 Department of Aero-Propulsion, School of Aerospace Engineering, College of Interdisciplinary Sciences and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Aero-Propulsion, School of Aerospace Engineering, College of Interdisciplinary Sciences and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

Gas absorption using a falling liquid film is considered an efficient technique in industrial applications, including CO₂ absorption. However, the formation of a concentration boundary layer near the free surface of the film reduces the mass transfer rate and overall process efficiency. In this study, two mass‑transfer enhancement strategies are investigated to mitigate this limitation: an active method based on inducing waves in the liquid film through oscillation of the inlet mass flow rate, and a passive method employing sinusoidal walls. Flow and mass transfer are simulated for tube configurations using an advanced interface‑tracking solver (ALE‑IT). The geometric parameters of the sinusoidal wall include amplitudes ranging from 10% to 50% of the film thickness and wavelengths between 2 and 20 times the film thickness. The results indicate that the active method produces the highest overall absorption. Nevertheless, sinusoidal walls with amplitudes of 20–50% and short wavelengths of 2–5 times the film thickness enhance the average Sherwood number upto 90%-110% of the active method.

کلیدواژه‌ها English

CO₂ absorption
Falling liquid film
Active wave generation
passive Sinusoidal wall
Interface tracking method
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 شهریور 1405