سینتیک و پدیده های انتقال در جفت شدن اکسایشی متان: مدلسازی cfd در مقیاس دانه ای

در این تحقیق، مدلسازی عددی جریان توﺃم با واکنش جفت اکسایشی متان (ocm) در داخل دانه کاتالیست متخلخل مورد بررسی قرار گرفته است. در واقع هدف از این تحقیق، بررسی رفتار دانه کاتالیست در واکنش جفت شدن اکسایشی متان از دو دیدگاه آزمایشگاهی و مدلسازی دینامیک سیال محاسباتی) (cfdمی باشد. مدلسازی عددی دانه کاتالیست توسط نرم افزارfluent، که از ابزار های cfd به شمار می آید، انجام شده و برای اراﺋه یک مدل جامع و دقیق این نرم افزار به دو زیر برنامه udf اتصال داده شده است. این دو زیر برنامه بطور اختصاصی برای واکنش واکنش جفت شدن اکسایشی متان نوشته شده، یکی برای لحاظ نمودن ترم سینتیک واکنش و دیگری برای ترم حرارت ناشی از واکنش، بعنوان ترم منبع انرژی. نقطه عطف این مدلسازی اجرای موفق این دو زیر برنامه در نرم افزار می باشد که منجر به مزدوج قرار گرفتن واکنش و نفوذ در داخل دانه می شود. ابتدا رفتار دانه کاتالیست تیتانیت پروسکایت در واکنش ocm توسط حل عددی و بدست آوردن پروفایل های سینتیکی اجزاﺀ واکنشی مورد بررسی قرار گرفته، سپس اعتبار داده های خروجی از مدل در تطابق با نتایج تجربی ارزیابی شده است. در شرایط ورودی مدل، دانه کاتالیست تیتانیت پروسکایت (basntio3) با اندازه مش 8 7 در داخل راکتور دیفرانسیلی بستر ثابت با قطر 12 میلی متر در نظر گرفته شده و دماهای عملیاتی k 1023، 1048و 1073 و ترکیب خوراک (متان به اکسیژن) 2، اعمال شده است.

Reaction coupled with transport phenomena in oxidative coupling of methane:CFD modeling for single pellet

This study presents the phenomena occuring in small scale singlepellet for the oxidative coupling of methane where heat transfer plays an important role. Computational fluid dynamics (CFD) is used as a tool for obtaining detailed rate and temperature profiles through the porous catalytic pellet where reaction and diffusion are competing. Inter particle temperature and concentration gradients were taken into account by solving heat transfer coupled with continuity equations in the catalyst pellet. In the heat transfer equation the source term of energy due to high exothermic of reaction is considered. Subsequent to achieving this goal, two external programs are successfully implemented to CFDcode as kinetic and heat of reaction terms. This simulation results show the reaction is favorite for the beginning of the pellet and for downstream of the pellet domain the diffusion is predominates. The results of CFD simulation indicate that temperature variation within the catalyst pellet is < 1K due to the completion of exothermic oxidation reactions. Also, the results show that exothermic oxidation reactions occur before endothermic coupling reaction in the pellet length.