مدل سازی مدول های غشایی فیبر توخالی در فرآیند جداسازی مخلوط های گازی چند جزیی

امروزه بررسی عملکرد مدول های غشایی الیاف توخالی، به ویژه نوع نامتقارن آن ها، برای دستیابی به بازدهی بالا در فرآیندهای جداسازی گاز امری ضروری است. در این پژوهش، مدل سازی مدول های غشایی الیاف توخالی در فرآیند جداسازی مخلوط های گازی انجام شد و در نهایت یک مدل ساده برای شرایط ایده آل و یک مدل جامع با در نظر گرفتن شرایط غیرایده آل در جداسازی هر یک از مخلوط های گازی دو جزیی و نیز چند جزیی، به صورت مجزا، ارائه شد. هدف از توسعه ی مدل ساده، ارائه ی یک پیش بینی سریع و تقریبی از عملکرد مدول غشایی است. حال آن که به منظور دستیابی به تخمینی دقیق تر، مهمترین اثرات غیرایده آل موثر بر عملکرد مدول الیاف توخالی در مدل جامع در نظر گرفته شدند. گروهی از این اثرات، مربوط به فرآیند می باشند از جمله رفتار گاز حقیقی، وابستگی گرانروی گاز به دما، فشار و ترکیب مخلوط گازی و تغییرات فشار در دو سمت الیاف توخالی و گروهی دیگر وابسته به تراوش از میان غشا هستند از جمله قطبش غلظت، تغییرات دما در اثر تراوش از میان غشا (اثر ژول-تامسون) و وابستگی تراوایی غشا نسبت به اجزا به دما. به منظور حل معادلات اساسی حاکم بر مدل ها، از روش عددی رانگ-کوتای مرتبه 4 در محیط نرم افزار matlab استفاده گردید. برای انجام اعتبارسنجی مدل های ارائه شده و تحلیل حساسیت تعدادی از پارامترهای ورودی، از داده های آزمایشگاهی موجود در منابع مطالعاتی استفاده شد. علاوه بر این، تاثیر هر یک از اثرات غیر ایده آل بر عملکرد جداسازی مدول غشایی در فرآیند جداسازی گاز نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که در نظر گرفتن اثرات غیرایده آل در فرمولاسیون مدل های جامع، منجر به ارائه ی تخمینی دقیق تر از عملکرد مدول غشایی الیاف توخالی در فرآیند جداسازی مخلوط های گازی می گردد؛ به طوری که در فشارهای بالای خوراک، نباید اثراتی مانند رفتار گاز حقیقی، اثر ژول-تامسون و قطبش غلظت نادیده گرفته شوند. همچنین نتایج حاصل از حل معادلات اساسی حاکم بر مدل های ارائه شده تطبیق خوبی با داده های آزمایشگاهی داشتند.