مدلسازي، شبيه‌سازي و طراحي فرايند جذب گاز طبيعي بر روي بستر ثابت

كارشناسي ارشد

ذخيره¬سازي گاز طبيعي بر روي جاذب متخلخل به علت ايمني زياد و عملياتي بودن در فشار¬هاي پايين و دماي محيط در سال¬هاي اخير موردتوجه محققان قرارگرفته است. فرايند جذب سطحي گاز بر روي جاذب متخلخل با آزاد شدن گرما و افزايش دماي بستر و درنتيجه كاهش ظرفيت ذخيره¬سازي همراه است. ازاين‌رو كنترل اثرات حرارتي با ساخت هندسه مناسب مخزن و تغيير پارامترهاي مؤثر در جهت بهينه كردن عملكرد سيستم تا حد زيادي مي¬تواند موجب بهبود ظرفيت ذخيره¬سازي و راندمان شود. بدين منظور در كار حاضر در ابتدا مدل‌سازي سيستم ذخيره‌سازي جذب سطحي متان بر روي كربن فعال در حالت شارژ مخزن انجام شد. سپس معادلات حاكم بر جريان سيال و انرژي در محيط متخلخل متشكل از معادله پيوستگي، معادله مومنتوم ، معادله انرژي به‌منظور پيش‌بيني توزيع فشار، دما و ميزان جذب با استفاده از بسته¬ي نرم¬افزاري كامسول مورد حل قرار گرفت. از قانون دارسي جهت ارتباط بين سرعت و فشار در رابطه¬ي مومنتوم و فرض تعادل حرارتي بين سيال و جاذب در رابطه¬ي انرژي مورد استفاده قرار گرفت. فرآيند جذب در چهار مخزن متفاوت شامل مخزن خالي، مخزن كويل دار، مخزن با لوله¬ يو-شكل و مخزن پرشده با فوم فلزي شبيه¬سازي شد. نتايج نشان داد كه در مخزن حاوي فوم فلزي تخلخل بالا به دليل افزايش هدايت حرارتي توده¬ي بستر و در نتيجه افزايش انتقال حرارت ، افزايش دماي مركز بستر در مقايسه با بستر بدون فوم بسيار پايين¬تر بوده و ظرفيت ذخيره¬سازي تا حدود 35 درصد بالا مي¬رود. براي بهبود عملكرد سيستم اثر كليه پارامترهاي مؤثر بر عملكرد سيستم ذخيره¬سازي ANG ازجمله تخلخل بستر، تخلخل فوم، دماي ورودي گاز و دبي گاز در مقادير مختلف بررسي شد. نتايج نشان داد كه استفاده از فوم به دليل انتقال حرارت بالا امكان پياده سازي فرآيند در دبي¬هاي Lit/min 30-1 بدون تغيير زياد در ظرفيت سيستم را فراهم مي¬آورد. بهبود عملكرد سيستم در دماي ورودي گاز K 275، تخلخل بستر ε_b=0/2 و يا جرم جاذب بالاتر و تخلخل فوم بين 92/0-86/0 مشاهده شد. درنهايت ورود گاز به حالت شعاعي و محوري به مخزن بررسي شد كه در اين حالت نفوذ شعاعي 2 درصد ظرفيت ذخيره¬سازي بيشتري را نشان داد. واژه‌هاي كليدي: شبيه¬سازي، مدل¬سازي،گاز طبيعي، ذخيره¬سازي، جذب سطحي، ANG، فوم فلزي

189237

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي شبيه سازي و كنترل فرايند

دكتر نوراله كثيري - مهندس محمدحسن خان اف