شبیه سازی و بررسی عملکرد پارامترهای مختلف سنسور مبتنی بر غشای سیلیکونی جهت تشخیص متان محلول در فرآیند تخمیر

در حال حاضر برای اندازه گیری متان محلول در فرآیند تخمیر، از دستگاه کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترجرمی استفاده می‌شود، اما برای استفاده از اسپکترومتری جرمی به صورت خارج از خط، نیاز به نمونه‌گیری و نگهداری محلول می‌باشد. به همین دلیل، حسگرهای گازی مبتنی بر غشای سیلیکونی جهت تشخیص متان محلول طراحی و ساخته شده است. نمونه‌ای از این دسته حسگرها، حسگر شامل یک لوله سیلیکونی با جریان ورودی گاز هلیوم می باشد. شبیه سازی این حسگر توسط نرم افزار کامسول٢/ ٥ در حالت سه بعدی انجام شد. دبی هلیوم ورودی در سه مقدار 40، 50 و 60 میلی لیتر بر دقیقه اعمال شد. همچنین لوله سیلیکونی به طول های 5 ، 10 و 15 سانتی متر و با سه قطر ٠٥/ ٠، ١٥/ ٠ و ٢٥/ ٠ سانتی متر مورد بررسی قرار گرفت. زمان پاسخ به دست آمده از شبیه سازی حسگر در اختلاف ٢٠٪ نسبت به نتایج آزمایشگاهی می باشد. علاوه بر این تنش برشی، اثر سرعت گاز ورودی، فشار جریان و غلظت سیال در این پژوهش مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت.

Simulation and evaluation of the performance of various sensorsensing silicones to detect methanesoluble in fermentation process

At present, spectrometric chromatography are used to methane in the fermentation process, but the use of offline mass spectrometry requires the sampling and maintenance of the solution. Silicon membranebased gas sensors are designed and used to detect methane based on this principle. The simulation of this sensor was carried out using COMSOL Multhiphysics (CM) 5.2 A software in 3D. Input gas helium was applied at three values of 40, 50 and 60 ml/min. Also, silicon tubes with lengths of 5, 10 and 15 cm and in three diameters of 0.05, 0.05, and 0.25 cm were investigated. The shortest response time from the sensor simulation is 10% compared to the results of the experimental at 1.6 minutes. The shear stresses, the effect of inlet gas velocity, flow pressure and fluid concentration in this study were compared. All result showed that the silicon membranebased have been best absorbent for gas specially Methane.