Численное моделирование обогащения воздушно-гелиевой смеси бифункциональным сорбентом на основе стеклянных микросфер
А.С. Верещагин1,2,3, И.В. Казанин1,2, В.Н. Зиновьев1, В.М. Фомин1,2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СO РАН, Новосибирск, 630090, Россия
vereshchag@itam.nsc.ru
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
kazaniniv@gmail.com
3Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, 630073, Россия
Ключевые слова: композитный сорбент, гелий, микросферы, мембранно-сорбционный метод, численное моделирование, короткоцикловая адсорбция, гиперболическая модель
Страницы: 3-19
Аннотация
Показана гиперболичность конвективной части модели течения воздушно-гелиевой смеси через слой гранулированного сорбента с учетом фильтрации Форхгеймера. С учетом диффузии воздуха и гелия внутрь цилиндрических гранул и удержания гелия микросферами разработана численная модель одномерного течения воздушно-гелиевой смеси через адсорбер, заполненный гранулированным сорбентом. В рамках рассматриваемой модели проведена верификация численного алгоритма в задачах о фильтрации газа через пористую среду и о распространении волны давления, образованной пришедшей ударной волной, по газовой среде. Получены экспериментальные и расчетные данные, которые хорошо согласуются. Проведено моделирование фазы обогащения в рамках метода короткоцикловой адсорбции с использованием бифункционального сорбента на основе микросфер, которое показало возможность увеличения массовой доли гелия в воздушно-гелиевой смеси практически в два раза (с 0,7 до 1,3%) при степени извлечения гелия 90,4%.
DOI: 10.15372/PMTF20220501 |
