การจำลองซีเอฟดีของการคายคาร์บอนไดออกไซด์ในระบบฟลูอิไดซ์เบดโดยวิธีเชิงความร้อน

Abstract

ฟองแก๊สมีบทบาทสำคัญต่อลักษณะของอุทกพลศาสตร์และปฏิกิริยาเคมีของเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด ในงานวิจัยนี้ ทำการศึกษาการจำลองอุทกพลศาสตร์และการคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยตัวดูดซับของแข็งโพแทสเซียมไบคาร์บอเนตที่อยู่ในฝั่งดาว์เนอร์ของเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบฟองแก๊สด้วยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ แบบจำลองที่ใช้ในงานวิจัยนี้ คือ แบบออยเลอเลียน – ออยเลอเลียน ซึ่งประกอบด้วยสมการอนุรักษ์มวล สมการอนุรักษ์โมเมนตัม และสมการอนุรักษ์พลังงานสำหรับวัฏภาคของแก๊สและของแข็ง ผลการจำลองถูกตรวจสอบโดยการเปรียบเทียบกับผลการทดลองจริงจากงานวิจัยที่ผ่านมาของ Taghipour และคณะ และ Liu และคณะ จากนั้น ทำการศึกษาวิเคราะห์ผลของตัวแปรดำเนินการต่างๆ ได้แก่ อุณหภูมิ ความเร็วแก็ส ขนาดอนุภาคของแข็ง และความสูงของเบดโดยใช้วิธีการออกแบบการทดลองแบบ 2 ระดับ ตัวแปรตอบสนองที่ใช้ในงานวิจัยนี้ คือ ขนาดของฟองแก๊สและค่าโมลาร์ความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จากผลการศึกษา พบว่า ความเร็วแก๊ส ขนาดอนุภาคของแข็งและอันตรกิริยาระหว่างความเร็วแก๊สกับขนาดอนุภาคของแข็งเป็นตัวแปรที่มีนัยสำคัญต่อผลของขนาดฟองแก๊สที่ความเชื่อมั่นร้อยละ 95 เพื่อที่จะให้ได้ฟองแก๊สขนาดเล็กต้องทำโดยการป้อนความเร็วแก๊สที่ระดับต่ำและมีขนาดอนุภาคของแข็งที่ระดับสูง ตัวแปรดำเนินการที่มีผลต่อค่าโมลาร์ความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ คือ อุณหภูมิ ความเร็วแก๊สและอันตรกิริยาระหว่างอุณหภูมิและความเร็วแก๊สที่ความเชื่อมั่นร้อยละ 95 เพื่อที่จะให้ได้การคายแก๊สสูงต้องทำโดยการให้อุณหภูมิที่ระดับสูงและความเร็วแก๊สที่ระดับต่ำ ผลที่ได้จากการศึกษาครั้งนี้สามารถนำไปใช้ในการออกแบบและการดำเนินงานสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบฟองแก๊สให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นต่อไป