بررسی تاثیر ناهمگونی و سطح مخصوص در محیط های متخلخل بر عملکرد راکتورهای بستر ثابت با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این تحقیق، واکنش کاتالیستی گاز در راکتور بستر ثابت مورد بررسی عددی قرار گرفته است. در این فرآیند، جریان گاز از درون یک محیط متخلخل که سطوح آن از فلز کاتالیست مس پوشانیده شده عبور نموده و واکنش شیمیایی در مجاورت سطوح محیط متخلخل رخ می دهد. در این کار پژوهشی، سیال عامل ایزوپروپانول گازی بوده که طی یک فرآیند گرماگیر در کجاورت کاتالیست به هیدروژن و استون تبدیل می شود. از جمله پارامترهای مورد ارزیابی در این تحقیق سطح مخصوص و ناهمگونی اجزاء تشکیل دهنده محیط متخلخل می باشند. این بررسی در ضریب تخلخل یکسان و با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شد و پارامترهای نسبت تبدیل واکنش دهنده و افت فشار ایجاد شده در اعداد رینولدز مختلف مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که در راکتور با سطح مخصوص بیشتر، با افزایش عدد رینولدز، نسبت تبدیل واکنش دهنده به فرآورده نیز افزلیش (تقریبا یک مرتبه) می یابد. اما با افت فشار بیشتری (تقریبا 5 برابری) نیز مواجه می شود. همچنین، گرادیان دمایی در راکتور با سطح مخصوص بیشتر، یکنواخت تر و افت دمایی آن نیز بیشتر می باشد. پارامتر ناهمگونی اجزاء نیز در دو راکتور با چیدمان کوچک به بزرگ و بزرگ به کوچک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج افت فشار نشان داد که هر دو راکتور از وضعیت یکسانی پیروی می کنند، اما نسبت تبدیل واکنش دهنده با افزایش عدد رینولدز در راکتور با ساختار بزرگ به کوچک، اندکی بیشتر می باشد.