Дослідження кільцевого адсорбера

Анотація

Парникові гази, зокрема вуглекислий, впливають на клімат та призводять до підвищення температури повітря. Одним із джерел, що продукує викиди вуглекислого газу в атмосферу, є виробництво цементу – найпоширенішого будівельного матеріалу. Для уловлювання вуглекислого газу сьогодні застосовують різні технології, які, зазвичай, є складними та високовартісними (наприклад, розділення газу за допомогою мембран). У статті пропонується для уловлювання вуглекислого газу застосовувати процес адсорбції та розглядається адсорбер, який, порівняно із іншими типами, має такі переваги: вищу продуктивність, менші габаритні розміри, більшу ефективність. З метою дослідження характеристик кільцевого адсорбера побудовано тривимірну модель та проведено імітаційне моделювання його роботи із врахуванням складу газової суміші, її термодинамічних параметрів, продуктивності та пористості адсорбенту. Особливістю моделювання є те, що для пришвидшення розрахунку використано сектор адсорбера, оскільки його конструкція є осесиметричною. Для підвищення точності результатів моделювання оптимізовано сітку скінченних елементів. Встановлено, що за такої конструкції адсорбера розподіл швидкості газового потоку в шарі адсорбенту нерівномірний. Найбільша швидкість газового потоку спостерігається на вході та виході з шару адсорбенту, а посередині шару адсорбенту – швидкість найрівномірніша, навіть за різної його пористості. Встановлено, що із зменшенням пористості адсорбенту швидкість руху газового потоку зростає. В подальших дослідженнях за допомогою імітаційного моделювання буде оптимізовано конструкцію кільцевого адсорбера із врахуванням розмірів адсорбенту, витрати та складу газового потоку, його термодинамічних параметрів.