CFD-моделирование адсорбции CO₂ гибкими металлорганическими каркасами (MOF) с гистерезисом в gPROMS и ANSYS Fluent
Исследование моделирует вакуумную короткоцикловую адсорбцию CO₂ с использованием гибких MOF (ELM-11), обладающих гистерезисом. Применены gPROMS и ANSYS Fluent с пользовательской UDF. Результаты показали чистоту CO₂ >99% и извлечение 94.8%.
CFD-моделирование адсорбции CO₂ гибкими металлорганическими каркасами (MOF) с гистерезисом в gPROMS и ANSYS Fluent
Вот перевод и адаптация вашего текста на русский язык. Я сохранил все ключевые термины, числовые значения, названия программного обеспечения и технические детали, придав тексту стиль профессиональной научной или инженерной статьи.
Оригинальный текст (адаптированный под русскоязычную научную публикацию):
Исследование процесса вакуумной короткоцикловой адсорбции (VPSA) для улавливания CO₂ с применением нового класса сорбентов — гибких металлорганических каркасных структур (MOF) типа ELM-11
Ключевая сложность: Гибкие MOF характеризуются уникальной изотермой адсорбции, демонстрирующей ярко выраженное явление гистерезиса (ступенчатые структурные переходы). Это приводит к появлению разрывов (недифференцируемых изменений) в системе дифференциальных уравнений, описывающих динамику процесса.
Методология и инструментарий: Для проведения динамической макро-симуляции процесса была использована платформа gPROMS. Параллельно с этим разработана детальная 2D- и 3D-вычислительная модель гидродинамики (CFD) в среде ANSYS Fluent (версия ~2022 R1). Специфическое поведение адсорбента, обусловленное гистерезисом, было реализовано с помощью пользовательской функции (UDF), написанной на языке программирования C.
Валидация и результаты: Верификация разработанной модели проводилась на основе сопоставления с экспериментальными профилями давления, полученными на пилотной VPSA-установке.
Сравнительный анализ: В ходе исследования было проведено сравнение с классическим адсорбентом — цеолитом 13X. Применение материала ELM-11 продемонстрировало исключительно высокую селективность. Ключевые показатели процесса составили:
- Чистота целевого продукта (CO₂) превысила 99%.
- Степень извлечения (рекуперации) CO₂ достигла 94,8%.
Практический эффект: Использование сорбента ELM-11 позволило обеспечить снижение нагрузки на вакуумный насос, что является важным фактором повышения энергоэффективности всей установки VPSA.
Теги
- #CFD
- #ANSYSFluent
- #gPROMS
- #Adsorption
- #VPSA
Источник: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.2c05058
#CFD #ANSYSFluent #gPROMS #Adsorption #VPSA