مدلسازی ریاضی حذف دی اکسید کربن در یک شوینده ونتوری و مطالعه پارامتریک تاثیر تبخیر/ میعان قطرات و سرمایش ناشی از تبخیر

نویسندگان

دانشگاه اصفهان

چکیده

در این مطالعه تاثیر پدیده تبخیر یا رشد قطرات و سرمایش گاز ناشی از تبخیر، بر روی راندمان جذب CO2 در یک شوینده ونتوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد علی‌رغم زمان ماند اندک گاز در این نوع از شوینده‌ها، تاثیر پدیده‌ انتقال حرارت بین گاز و مایع و همچنین تبخیر/ رشد قطرات بر پیش‌بینی راندمان جداسازی گاز CO2 قابل توجه است. این اثرات قابل توجه به مربوط به دو اثر همسو، شامل بالا بودن ضرایب انتقال جرم و حرارت ناشی از سرعت نسبی بالا بین قطرات و گاز و همچنین سطح تماس بالا ناشی از اتمایز شدن مایع تزریقی اتفاق می‌افتد. تاثیر پارامترهای عملیاتی بر راندمان جذب در حالت عملکرد غیرهمدما بررسی گردید. نتایج نشان می‌دهد پایین بودن دمای گاز ورودی به شوینده ونتوری و بالا بودن رطوبت آن می‌تواند در افزایش راندمان جذب CO2 موثر باشد. بنابراین نصب یک سیستم سرمایش و مرطوب‌سازی گاز قبل از شوینده ونتوری توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mathematical Modeling of CO2 Removal in a Venturi Scrubber and Parametric Study on the Effect of Evaporation/Condensation of Droplets and Cooling Effect of Evaporation

نویسندگان [English]

  • Amir Rahimi
  • Touraj Tavakoli
  • Aminolah Saadat
چکیده [English]

In this study the effects of the evaporation/condensation phenomena and the evaporative gas cooling due to heat exchange with liquid phase is investigated on CO2 absorption in a venturi scrubber. The results show that despite the short residence time of gas in this type of scrubbers, the effects of heat and mass transfer between gas and liquid on the separation efficiency of CO2 is remarkable. The main reasons include (1) the high heat and mass transfer coefficients, due to high relative velocity between gas and droplets, and (2) the large heat and mass surface area, resulted from the fine atomization of injected liquid. The effect of operational parameters on absorption efficiency in non-isothermal operation is investigated. The results show that the decreasing the temperature of inlet gas and increasing its humidity are two effective tools to increase absorption efficiency. In fact, installation of a gas cooling-humidifying system prior to venturi scrubbers is strongly recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CO2 absorption
  • venturi scrubber
  • non-isothermal
  • cooling effect of evaporation
  • Mathematical modeling

 

[1] Rahimi, A., Simulation of air pollutants removal in a non-isothermal venturi scrubber, in Chemical Engineering Department. 2002, University of Shiraz: Shiraz, Iran.

[2] Taheri, M. and C.M. Sheih, Mathematical modeling of atomizing scrubbers. AIChE Journal, 1975. 21(1): p. 153-157.

[3] Fathikalajahi, J., M. Taheri, and M.R. Talaie, Theoretical study of liquid droplet dispersion in a venturi scrubber. Journal of the Air & Waste Management Association, 1995. 45(3): p. 181-185.

[4] Fathikalajahi, J., M. Taheri, and M.R. Talaie, Theoretical study of nonuniform droplet concentration distribution on venturi scrubber performance. Particulate Science and Technology, 1996. 14(2): p. 153-164.

[5] Viswanathan, S., A.W. Gnyp, and C.C. St. Pierre, Examination of gas-liquid flow in a Venturi scrubber. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 1984. 23(3): p. 303-308.

[6] Viswanathan, S., Modeling of Venturi Scrubber Performance. Industrial & Engineering Chemistry Research, 1997. 36(10): p. 4308-4317.

[7] Rahimi, A., A. Niksiar, and M. Mobasheri, Considering roles of heat and mass transfer for increasing the ability of pressure drop models in venturi scrubbers. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2011. 50(1): p. 104-112.

[8] Rahimi, A. and A. Bakhshi, A simple one-dimensional model for investigation of heat and mass transfer effects on removal efficiency of particulate matters in a venturi scrubber. Iranian Journal of Chemical Engineering, 2009. 6(4): p. 3-14.

[9] Boll, R.H., Particle Collection and Pressure Drop in Venturi Scrubbers. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 1973. 12(1): p. 40-50.