بررسي عددي تأثير دما بر پديده جذب گاز طبيعي در نانو لوله كربني

امروزه از روش های مختلفی برای ذخیره سازی گاز طبیعی استفاده می گردد كه مهمترین آنها عبارتاند از گاز طبیعی فشرده شده (CNG) و گاز طبیعی جذب شده (ANG)، با در نظر گرفتن خطرات ایمنی، مشكلات و هزینه فرآیند CNG، فرآیند ANG جایگزین مناسبی برای ذخیره سازی و جذب گاز میباشد كه عملیات ذخیره سازی گاز در فشار پایین تری نسبت به CNG انجام می گردد؛ اما این روش با مشكلاتی مواجه است. اولاً مقدار ظرفیت جذب و ذخیره سازی این فرآیند كمتر مییاشد. ثانیاً با توجه به ضریب رسانش گرمایی پایین جاذب، در زمان شارژ دمای بستر افزایش مییابد كه بر راندمان فرآیند تاثیر منفی می گذارد به عنوان نمونه در زمان جذب در دمای ۲۹۸ درجه كلوین ظرفیت جذب برابر باgrgr ۰/۴۹۴۵ مییاشد. با افزایش دما به ۳۲۰ درجه كلوین ظرفیت جذب با كله ش ۲۲٪، برابر با ۰/۳۸۲۶ به دست می آید. برای رفع این مشكلات استفاده از نانو لوله پیشنهاد شده است كه با استفاده از آنها، مقدار گاز جذب شده، افزایش مییابد و با توجه به رسانش بالای نانو لوله می توان مشكل افزایش دمای بستر در زمان جذب و كاهش دمای آن در زمان دفع را با چیدمان مناسب حرارتی پرطرف كرد؛ بنابراین بررسی رفتار دمایی پستر نانولوله كربنی بسیار حائز اهمیت میباشد كه در این پژوهش با استفاده از مدلسازی و شبیه سازی فرآیند، تأثیر دما بر پدیده جذب گاز طبیعی در بستر نانو لوله كرینی بررسی شده است. همچنین با استفاده از دینامیك سیالات محاسباتی و نرم افزار تجاری كامسول، تاثیر پدیده گرمای ایزوستریك جذب در مخزن حاوی بستر نانولوله بررسی گردیده است.

Nowadays several methods are used for natural gas storage that most of them are; compressed natural gas and adsorbed natural gas. Considering safety risks, difficulties and costs of the CNG process, the ANG is a substitute for gas storage and adsorption. ANG gas storage operations is done at a lower pressure than CNG, but this method has some problems; first, this process has a low adsorption capacity. Second, due to low thermal conductivity of adsorbent bed, temperature increases in charging mode which has a negative impact on the efficiency of the process. For example, adsorption capacity at 298 K is 0.4945 gr/gr. As temperatures rise to 320 by reducing the adsorption capacity by 22%, achieved 0.3826 gr/gr. To overcome these problems the nanotubes suggested that the amount of gas adsorbed increases and according to high conductivity of nanotubes the temperature rise bed problem can be resolved. Therefore, investigation of bed temperature behaviour of carbon nanotubes is very important, and in this numerical research the effect of temperature on the adsorption of natural gas has been studied. By using computational fluid dynamics and commercial software Comsol, the isosteric heat effect have been analysed.