شبیه سازی تولید جاذب های نانولوله ای درراکتور نشست بخار شیمیایی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

چکیده در این تحقیق عملکرد یک راکتور نشست بخار شیمیایی جهت تولید نانولوله های کربنی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. این شبیه سازی بر اساس مدل دوفازی اولرین-اولرین انجام شده است که در آن حرکت سیال، انتقال جرم، انتقال اجزای شیمیایی، رسوب نانولوله ها مورد بررسی قرار گرفته است، همچنین حرکت ذرات بعد از تولید به وسیله ی روش لاگرانژی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه ابتدا هندسه ی سیستم ومحدوده ی شرایط عملیاتی مشخص و سپس به شبیه سازی آن پرداخته شده است. مقایسه ی نتایج شبیه سازی با داده های تجربی نشان داد که تطابق خوبی بین آن ها برقرار است. در این شبیه سازی پارامترهای موثر روی عملکرد راکتور مشخص و چگونگی تاثیر آن ها روی عملکرد راکتور و نرخ رسوب نانولوله های کربنی بررسی شد. این پارامترها شامل توزیع غلظت محوری منابع کربن، توزیع سرعت و دما در پیش گرم کن و قسمت واکنش، اثر دمای ورودی، دمای پیش گرم کن، فشار، دبی اجزای خوراک، قطر و غیر فعال شدن کاتالیست می باشند. نتایج نشان داد که هر چه دمای ورودی کم تر باشد، نرخ رسوب بیشتر و به هدر رفتن مواد اولیه بیشتر می باشد. الگوی جریان در راکتورهای افقی و عمودی نشان داد که حضور پیش گرم کن جهت یکنواخت کردن میدان سرعت در راکتور الزامی می باشد. اثر دبی اجزای خوراک(گازحامل و منبع کربنی) به این صورت می باشد که با افزایش دبی زایلن، نرخ رسوب افزایش و توزیع آن غیر یکنواخت تر می شود و با افزایش دبی آرگون و هیدروژن، نرخ رسوب کاهش می یابد. افزایش نسبت دبی آرگون به هیدروژن در صورتی که دبی حجمی کل ثابت است، باعث کاهش نرخ رسوب و افزایش دبی کل باعث افزایش نرخ رسوب می گردد. در نهایت با در نظر گرفتن اثر غیرفعال شدن کاتالیست نشان داده شد که غلظت زایلن، تولوئن، بنزن و متان در طول راکتور با گذشت زمان واکنش در طول راکتور افزایش می یابد.