حل عددی جذب و واجذبی پویا در بسترهای ثابت از ذرات استوانه ای پوسته ای با هسته بی اثر

جذب و واجذبی که از فرآیند های مهم جداسازی محسوب می گردد در صنعت کاربرد بسیار زیادی دارند. عملیات خشک کردن، تصفیه آب و هوا، واکنش های کاتالیستی، تعویض یونی بین محلول و جامد، تکنیک های کروماتوگرافی ازجمله این کاربرد ها می باشند. منحنی اشباع موج غلظتی است که شکل آن درجه جداسازی را نشان می دهد. بنیادی ترین مسئله در طراحی، عملیات، بهینه سازی و کنترل در بستر های جذب و واجذبی پیش بینی تغییرات زمانی-مکانی غلظت می باشد که در قالب منحنی اشباع بیان می گردد. در این پژوهش به مطالعه و بررسی حل عددی بستر های آکنده از ذرات استوانه ای و کروی هم اندازه هسته دار و یا توخالی و یا با پوشش فیلمی پرداخته، نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شده است. در این مسئله دما ثابت فرض شده و از پراکندگی محوری و مقاومت انتقال جرم صرف نظر شده است. ایزوترم جذب خطی (قانون هنری) در فصل مشترک فاز ثابت و متحرک و شار صفر به ترتیب به عنوان شرط مرزی تعادلی و شرط مرزی در مرکز ذرات و یا ذرات با شعاع داخلی aاعمال شده است. ترکیب ایزوترم خطی وشار صفرراه حل عددی را برای توصیف معادلات ساده تر می نماید. در ابتدا با نوشتن موازنه مولی بر روی دو فاز ثابت و متحرک معادلات حاکم را به دست آورده و پس از بی بعد سازی و گسسته کردن روابط به روش تفاضل محدود دستگاه معادلات جبری حاصل به وسیله برنامه نویسی متلب حل و نتایج به صورت منحنی های اشباع گزارش و مقایسه شده است. از مقایسه منحنی های اشباع به دست آمده به سادگی می توان دریافت که ذرات کروی عملکرد بهتر و مناسب تری (15%) را نسبت به ذرات استوانه ای از خود نشان می دهند و به همین علت این ذرات کاربرد وسیع تری در صنعت یافته اند. در این تحقیق نیز به بررسی شعاع های متفاوتی از ذرات استوانه ای پرداخته و عملکرد آنها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاصل از این مقایسه بیان می کند که ذرات با پوشش فیلمی به دلیل داشتن حجم بیشتر نیازمند مدت زمان بیشتری برای دفع جزء a نسبت به ذرات توپر می باشند. همچنین نتایج حاصل از حل تحلیلی در بستر های آکنده از ذرات کروی توپر با حل عددی انجام شده در این تحقیق مقایسه، و درستی حل عددی راستی آزمایی شده است. به علت تطابق و هم پوشانی مناسب منحنی های اشباع به دست آمده از هر دو روش دقت و صحت روش عددی به کاربرده شده تأیید شده است.