Performance Analysis of Oxygen Transport Reactors Utilizing Ion Transport Membranes
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في أداء مفاعل نقل ايوني أسطواني مصمم لاحتراق الوقود مع الأكسجين. تم اعتبار جدران المفاعل الاسطواني المصنوع من ماده غير مسامية من السيراميك ناقلة للأيونات والإلكترونات وتسمح فقط للأكسجين للتغلغل من الهواء الخارجي لغرفة الاحتراق . يدخل غاز الاكتساح (خليط من ثاني أكسيد الكربون وغاز الميثان) إلى المفاعل من جانب واحد، يختلط مع الأوكسجين ويتم تفريغه من نواتج الاحتراق من الجانب الآخر. تتأثر عملية تغلغل الأكسجين من خلال جدران المفاعل بحالة تدفق وتكوين الهواء في جانب التغذية. (مدخل الهواء الجانبي )، وخليط الغاز في الجانب الآخر من الغشاء (جانب غاز الاكتساح). ويستند وضع نماذج عملية التدفق على الحل العددي لمعادلات حفظ الكتلة والطاقة والحركة ومكونات الغاز. وتم تصميم ونمذجة الغشاء كطبقة انتقائية يعتمد فيها تغلغل الأكسجين على درجات حرارة الغشاء بالإضافة إلى الضغط الجزئي للأكسجين في جانبي الغشاء. وأجريت عمليات توازن الموائع الحسابية CFD باستخدام برنامج FLUENT 12.1في حين يتّبع انتقال كتلة الأكسجين من خلال الغشاء نموذجا خاصا تم تطويره في هذا البحث. تم التحقق من صحة نتائج النموذج بالمقارن مع بيانات تجريبية سابقة وأظهرت المقارنة اتفاقا جيدا مع النتائج. علاوة على ذلك، أجريت الدراسة لتكوين الخليط الأمثل لغاز الاكتساح من أجل الاحتراق البارد (الخلط) داخل المفاعل. وأخيرا تم دمج نموذج الغشاء مع مفاعل غشاء النقل الأيوني ( ITM ) كغرفة احتراق عن طريق استخدام احتراق غاز الميثان كيميائيا مباشرة إلى نواتج الحريق بخطوه واحده. واظهرت النتائج ان هناك زيادة كبيرة في تغلغل الأكسجين في حالة الاحتراق مقارنة مع الاحتراق البارد (الخلط).