مدلسازی و شبیه سازی جداسازی اکسیژن از هوا توسط تماس دهنده غشایی

تاکنون سه روش عمده برای جداسازی اکسیژن از هوا مطرح گردیده که از بین آنها، فرایند دما پایین علی‏رغم داشتن هزینه‏های بالا، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. با درنظر گرفتن مزایای تماس دهنده‏های غشایی الیاف توخالی در مقایسه با سایر روش‏های جداسازی اکسیژن از هوا، این تجهیزات می‏توانند جهت تولید اکسیژن بکار روند. با توجه به نقش اصلی مایعِ جاذب در تماس دهنده‏های غشایی، نیاز است مایع جاذب مناسبی جهت جذب اکسیژن در دسترس باشد. از این‏رو در پروژه حاضر به مدل‏سازی و شبیه‏سازی جداسازی اکسیژن از هوا توسط محلول هموگلوبین به عنوان مایع جاذب پرداخته‏ شده است. هموگلوبین، پروتئینی آهن‏دار است که درگلبول‏های قرمز خون مهره داران وجود داشته و نقش اصلی آن، انتقال اکسیژن از اندام‏های تنفسی (ریه یا آبشُش) به سایر قسمت‏های بدن می‏باشد. این پروتئین از انتخاب‏پذیری بالایی نسبت به اکسیژن برخوردار بوده و با آن به صورت تعادلی واکنش می‏دهد. دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره‏ای ارائه شده در مدل به همراه شرایط مرزی آن، با شبیه‏سازی به‏وسیله نرم‏افزار comsol ، به روش المان محدود حل شده‏اند. نتایج حاصل از شبیه‏سازی با اطلاعات تجربی موجود مقایسه گردیده و انطباق مناسبی مشاهده شده است. همچنین اثر تغییر شرایط مختلف عملیاتی بر راندمان حذف و نرخ انتقال جرم نیز مورد بررسی قرار گرفته است. بر طبق نتایج مدل، افزایش دبی مایع، کاهش دبی هوا، افزایش دمای گاز ورودی و افزایش غلظت اولیه‏ی محلول هموگلوبین، راندمان حذف را بهبود می بخشند.