Компьютерное моделирование гидродинамики и массопереноса процесса сверхкритической сушки аэрогелей в аппаратах лабораторного и промышленного масштабастатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 24 июля 2024 г.
Аннотация:В данной статье представлены результаты моделирования гидродинамики и массопереноса процесса сверхкритической сушки в аппаратах различного объема. Расчёты гидродинамики и массопереноса проводились с помощью программного пакета Ansys Fluent на примере аппаратов лабораторного и промышленного объемов – 2 и 70 литров, соответственно. Моделирование проводилось с целью прогнозирования времени проведения сверхкритической сушки и возможности масштабирования процесса. Для моделирования гидродинамики и массопереноса использовались положения механики сплошных сред. Многокомпонентная система рассматривалась как вязкая сжимаемая жидкость. Расчет проводился в двух областях: пористом теле и в свободном объеме аппарата определенного масштаба. Дополнительно проведено исследование гидродинамики и массопереноса процесса в присутствии рассекателя, необходимого для минимизации образования застойных зон в аппарате. С целью оптимизации расчет рассекателя проводился отдельно от аппарата. Полученные данные использовались в дальнейших расчетах гидродинамики и массопереноса процесса с помощью пользовательской функции (UDF), написанной на языке программирования C. Предварительно проводилось исследование кинетики сверхкритической сушки в аппарате объемом 2 л, которое необходимо для оценки возможности применения предложенной математической модели для аппаратов промышленного уровня. В ходе моделирования было показано, что использование предложенной модели возможно для описания процесса сверхкритической сушки в аппаратах различного объема. Кроме того, были получены расчетные кривые кинетики сверхкритической сушки, профили распределения скоростей сверхкритического диоксида углерода и распределение концентрации изопропилового спирта в различные моменты времени по сечению аппарата.