تأثير كانال آجدار غشاي پالاديومي بر جداسازي هيدروژن از مخلوط گاز خروجي از رفرمر متان: مدلسازي CFD و شبيه سازي

Influences of ribbed channel of a palladium membrane on hydrogen separation from a gas mixture out of methane reformer: CFD modeling and simulation

در اين پژوهش ابتدا ماژول غشايي با پوسته و لوله­ ي استوانه­اي براي جداسازي هيدروژن مدلسازي مي­شود وسپس با نصب بافل در قمست پوسته بازده جداسازي را مورد بررسي قرار مي­دهيم. نصب بافل­ها در يك لوله غشايي يك روش موثر براي كاهش قطبش غلظت و بهبود بازده جداسازي هيدروژن است. به منظور بهبود عملكرد بازيابي هيدروژن، طراحي ميدان جريان در يك سيستم غشايي، كه از يك لوله داخلي و يك پوسته تشكيل شده‌است، از طريق ديناميك سيالات محاسباتي انجام مي‌شود. در اين شبيه سازي با استفاده از نصب بافل در قسمت پوسته بازده جداسازي هيدروژن 15 درصد نسبت به حالت بدون بافل افزايش يافته است زيرا با قرار دادن بافل جريان گاز مسدود مي شود و باعث مي شود كه فشار در قسمت هايي كه بافل قرار دارد افزايش پيدا مي­كند و در نتيجه گراديان نيرو محركه انتقال جرم افزايش مي­يابد و در نهايت فلاكس انتقال جرم و جداسازي هيدروژن افزايش مي­يابد. شبيه سازي توسط نرم افزار 5.6 انجام شده­است.

In this research, first the membrane module with shell and cylindrical tube for hydrogen separation is modeled and then by installing the baffle in the shell part, we examine the separation efficiency. Installing baffles in a membrane tube is an effective way to reduce concentration polarization and improve hydrogen separation efficiency. In order to improve the performance of hydrogen recovery, the flow field design in a membrane system, consisting of an inner tube and a shell, is done through computational fluid dynamics. In this simulation, by installing a baffle in the shell part, the hydrogen separation efficiency is increased by 15% compared to the baffle-free state, because by placing the baffle, the gas flow is blocked and the pressure in the parts where the baffle is located is increased. As a result, the gradient of the driving force of the mass transfer increases, and finally the flux of the mass transfer and the separation of hydrogen increases. The simulation is performed by software 5.6.