شبیه‌سازی راکتور فتوکاتالیستی به روش حجم محدود و جهت‌های مجزا و مطالعات پارامتریک

Abstract

استفاده از روش‌های اکسیداسیون پیشرفته برای تصفیه آب در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه بوده ‌است. تصفیه فتوکاتالیستی آب یک روش نوین بوده که با استفاده از نانوکاتالیست تیتانیوم دی‌اکسید و نور فرابنفش منجر به تجزیه آلودگی‌های آب می‌شود. با وجود پژوهش‌های تجربی بسیار زیاد، طراحی و مدل‌سازی راکتور‌های فتوکاتالیستی همچنان یک چالش است. یکی از راه‌حل‌های موثر برای دستیابی به این مهم استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی است. از عوامل موثر بر بازده راکتور فتوکاتالیستی، نحوه عملکرد کاتالیست است که توسط نور فرابنفش فعال می‌شود. در صورت عدم پخش مناسب نور فرابنفش درون راکتور، بخشی از راکتور به دلیل فعال نشدن کاتالیست کارایی نداشته و بازده کاهش می‌یابد. در این کار ابتدا راکتور شبیه‌سازی شده با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی اعتبارسنجی و سپس اثر غلظت کاتالیست، توان لامپ و انعکاس دیواره بررسی گردید. طبق نتایج با افزایش انعکاس دیواره به میزان ۹۸ درصد در غلظت 4/0 گرم بر لیتر کاتالیست، نرخ واکنش به میزان 50 درصد افزایش می‌یابد که به دلیل میزان جذب پایین محیط واکنش است. در غلظت 6/0 گرم بر لیتر کاتالیست افزایش نرخ واکنش تنها 5 درصد است که به دلیل میزان جذب بالای محیط و ناچیز بودن میزان تابش رسیده به دیواره‌های راکتور است. با افزایش توان لامپ به دو برابر، میزان نرخ واکنش در حالت دیواره با انعکاس 98 درصد در مقایسه با دیواره با انعکاس صفر، به میزان 2/12 درصد، افزایش می‌یابد که در مقایسه با افزایش 11 درصد در حالت معمولی توان لامپ، به معنای افزایش 2/1 درصدی است.