بررسی و مقایسه دیدگاه های سینتیک کامل، تقریب نیرو محرکه خطی و تعادلی در شبیه سازی سیستم های جذب سطحی گاز

در این مطالعه، دیدگاه های سینتیک کامل، تقریب نیرو محرکه خطی و تعادلی در شبیه سازی عددی سیستم های جذب سطحی گاز با روش عددی تفاضلات مربعی افزایشی، مورد بررسی قرار گرفت. به طوری که در دیدگاه سینتیک کامل، کلیه مکانیسم ها شامل نفوذ نادسن، جریان لزج، جریان لغزشی، نفوذ مولکولی و نفوذ سطحی لحاظ می شوند. در تقریب نیرو محرکه خطی، انتقال جرم با یک ضریب انتقال جرم کلی به جای کلیه مقاومت های انتقال جرم بیان می شود و در نتیجه حجم محاسبات کاهش می یابد. با این حال، تقریب نیرو محرکه خطی به شعاع متوسط دانه های جاذب بستگی زیادی دارد و افزایش شعاع دانه ها موجب انحراف بیشتر از دیدگاه سینتیکی کامل می گردد. در دیدگاه تعادلی، سنتیک جذب در نظر گرفته نمی شود و تغییرات غلظت در سیستم براساس هم دمای جذب تعادلی تعیین می گردد. نتایج نشان می دهد با افزایش شعاع دانه های جاذب، دیدگاه سینتیکی کامل برای توصیف رفتار جذب، دیدگاه مناسب تری خواهد بود. هم چنین مشاهده گردید که ضریب انتقال جرم کلی در فرآیند جذب بسته به شرایط دما و فشار تغییر می کند، به طوری که افزایش درجه حرارت سبب افزایش آن می شود و این وابستگی در فشارهای پایین دارای حساسیت بیشتری است. به علاوه، با افزایش فشار، ضریب انتقال جرم کلی از یک مقدار کمینه عبور کرده و سپس افزایش می یابد.

investigation and comparison of complete kinetics, approximation of linear and equilibrium driving force in the simulation of gas adsorption systems

in this study, the points of view of complete kinetics method, approximation of linear driving force and equilibrium method in the simulation of gas adsorption systems with the numerical calculation of differential quadrature element-increment method were investigated. so that, in the method of complete kinetics, all mechanisms including knudsen diffusion, viscous flow, slip flow, molecular diffusion and surface diffusion are considered. in linear driving force approximation, mass transfer is expressed by a general mass transfer coefficient instead of all mass transfer resistances, and as a result, elapsed time of calculations is reduced. however, the approximation of the linear driving force is highly dependent on the average radius of the particle adsorbent, and increasing the particle radius causes more deviation from the complete kinetic point of view. in the equilibrium method, adsorption kinetics is not considered and concentration changes in the system are determined based on the equilibrium adsorption isotherm. the results show that with the increase in the radius of the adsorbent particles, the complete kinetic view will be a more appropriate method to describe the adsorption behavior. it was also observed that the overall mass transfer coefficient changes in the adsorption process, depending on the temperature and pressure conditions, so that an increase in temperature causes it to increase, and this dependence is more sensitive at low pressures. in addition, with increasing pressure, the overall mass transfer coefficient passes through a minimum value and then increases.