بررسی تاثیر مشخصات غشا پلیمری بر عملکرد مرطوب ساز تخت غشایی

در مرطوب ‌ساز غشایی، مشخصات غشا به عنوان قلب مرطوب ‌ساز و انتخاب نافیون به عنوان رایج‌ترین غشا برای کاربرد در فرآیند جداسازی دو جریان مرطوب و خشک تاثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. در این مطالعه، به روش دینامیک سیالات محاسباتی و به کمک نرم افزار انسیس فلوئنت و با اضافه کردن یک کد به آن برای شبیه سازی انتقال آب در غشا به بررسی سه بعدی یک مرطوب‌ساز تخت غشایی شامل نواحی کانال‌های خشک، غشا، کانال‌های مرطوب و صفحات در طرف غشا پرداخته شده و تاثیر مشخصات غشا شامل: ضخامت، نفوذپذیری و ضریب تخلخل بر انتقال جرم (آب) و حرارت از طریق غشا و در نتیجه عملکرد مرطوب‌ساز بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از نافیون 111 به دلیل ضخامت کمتر نسبت به نافیون‌های 115، 117 و 211، منجر به بهبود انتقال حرارت و جرم شده و از ‌این‌رو عملکرد مرطوب‌ساز غشایی را بهبود می‌بخشد. با در نظر گرفتن نقطه شبنم که تاثیر همزمان انتقال جرم و حرارت را نشان می‌دهد؛ افزایش ضریب نفوذپذیری غشا از 21-10 تا 15-10 متر مربع، دمای نقطه شبنم در خروجی سمت خشک حدود 3/5 کلوین افزایش می‌یابد. در محدوده‌های متداول ضریب تخلخل غشاهای تجاری متداول، تغییر ضریب تخلخل تاثیر چندانی بر عملکرد مرطوب‌ساز غشایی ندارد.

investigating the effect of polymer membrane characteristics on the performance of the membrane humidifier

in the membrane humidifier, the characteristics of the membrane as the heart of the humidifier and the selection of nafion as the most common membrane for use in the process of separating two wet and dry streams have a great impact on its performance. in this study, a numerical and three-dimensional investigation of a flat membrane humidifier including the dry flow channels, membrane, wet flow channels and plates on the two sides of the membrane has been investigated by ansys fluent software and the effect of membrane characteristics including: thickness, permeability and porosity coefficient on the mass (water) and heat transfer through the membrane and as a result the performance of the humidifier has been investigated. the results show that the use of nafion 111 due to its lower thickness compared to nafion 115, 117 and 211, leads to improved heat and mass transfer and therefore improves the performance of the membrane humidifier. considering the dew point which shows the simultaneous effect of mass and heat transfer; increasing the permeability coefficient of the membrane from 10-15 to 10-21 square meters, the dew point temperature at the outlet of the dry side increases by about 3.5k. in the common limits of the porosity coefficient of common commercial membranes, the change of the porosity coefficient does not have much effect on the performance of the membrane humidifier.