شبیه سازی جریان سیال در غشاهای نیمه تراوا و کاربرد در سیستم اسمز معکوس
چکیده
آب شیرین در اکثر کشورهای دنیا به سرعت در حال تبدیل شدن به یک منبع کمیاب می باشد. از میان تکنولوژهای جدید که در فرایند تصفیه آب جهت شیرین سازی آب دریا و آب لب شور استفاده می شوند تکنولوژی اسمز معکوس یکی از بهترین آن ها به حساب می آید. در حقیقت با در نظر گرفتن هزینه سرمایه گذاری و میزان مصرف انرژی، تکنولوژی اسمز معکوس به خصوص در مقایسه با روش های حرارتی اقتصادی ترین فرایند می باشد. المان مارپیچی به دلیل حجم پایین و صرفه اقتصادی بیشترین کاربرد را در این سیستم تصفیه آب دارد. مشکل عمده این المان ها به وجود آمدن پلاریزاسیون غلظت و رسوب-گیری در آن ها بوده که باعث کاهش شار محصول و افزایش عبور نمک از عشاء می شود. و همچنین افت فشار را در المان بالا می برد. این مطالعه ، کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی را در مدل سازی فرایند غشایی با نیرو محرکه فشاری برای یک سیستم اسمر معکوس بیان می کند . در این پایان نامه مدل سازی سه بعدی با استفاده از نرم افزار تجاری ansys cfx 12.1 انجام شده است . لایه های خمیده در المان مارپیچی به وسیله کانال غشایی تخت تقریب زده شده است. انتقال مومنتوم و جرم در این کانال غشایی به ترتیب با معادلات ناویراستوکس و معادله انتشار نفوذ بیان شده است. جریان به صورت آرام دائم و تراکم پذیر با خواص ثابت فرض شده است. از قانون دارسی برا ی مدل کردن جریان در عبور از غشاء نفوذ پذیر ثابت استفاده شده است نتایج نشان دهنده کاهش میزان شار آب خالص در امتداد غشاء در اثر تجمع املاح و افت فشار، تاثیر اندکی روی شار محصول دارد. نتایج بدست آمده از توزیغ غلظت نمک موجود در آب نشان می دهد که با افزایش اختلاف فشار اعمالی پلاریزاسیون غلظت روی سطح غشاء افزایش می یابد که باعث کاهش شار محصول می گردد.
