Место издания:Изд-во Московского университета Москва
Первая страница:13
Последняя страница:13
Аннотация:В данной работе проводилось численное моделирование
газоразделительного устройства, совмещающего преимущества мембранных
методов с высокой эффективностью традиционных технологий газоразделения
(криогенная очистка, цикловая адсорбция, абсорбция, хемосорбция). К
достоинствам предложенного устройства можно отнести: работа при
нормальном давлении и температуре, отсутствие специфических требований к
материалу мембраны, небольшой перепад температур (30 K), отсутствие
ограничения по чистоте выходного продукта.
Устройство представляет собой U-образный канал, между внутренними
сторонами которого помещена мембрана (см. Рис.1). Верхняя и нижняя части
канала поддерживаются при постоянных температурах. Бинарная смесь
движется по каналу, как показано на рисунке. Одновременно с этим
происходит проникновение компонент смеси через мембрану. Под действием
противоположно направленных градиентов давления и температуры в
мембране реализуется так называемый эффект “молекулярного обмена”, когда
потоки компонент в мембране имеют противоположные направления. Данный
эффект разделения затем аккумулируется внешним потоком устройства, что
приводит к увеличению концентрации легкой компоненты вдоль мембраны.
Рис.1 Схема устройства. Потоки легкой (А) и тяжелой (B) компонент
Для решения задачи был реализован гибридный метод, совмещающий
решения различных уравнений на разных масштабах (в мембране и в канале).
Исследована зависимость эффективности устройства от всех параметров.
Проведенный анализ позволил выдвинуть ряд технических решений для
существенного повышения эффективности существующих прототипов.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (№14-01-00310а). Расчеты
проведены с использованием ресурсов суперкомпьютерного комплекса
МГУ им. М.В.Ломоносова и МСЦ РАН.