SIMULASI TRANSPORT MASSA LATTICE BOLTMANN MELALUI

MEMBRAN KOMPOSIT

Nama: Winda Intan NovaliaNIM : 121810301062

Latar BelakangIndustri

pemisahan gas

Proses pemisahanMembran

kompositKinerja membran

Simulasi Lattice Boltzman

Rumusan Masalah 1. Bagaimana hasil aliran fluida dan

profil massa berdasarkan pendekatan simulasi LBM dengan menggunakan membran komposit?

Tinjauan PustakaStruktur membran komposit

Prosedur rekonstruksi komputasi diketahui melalui metode simulasi annealing termodifikasi. Berdasarkan metode ini, sebuah bola diadopsi sebagai elemen satuan. Spheres (bola) dalam domain komputasi secara acak bergerak untuk menemukan sebuah struktur yang memenuhi fungsi statistik mewakili distribusi fase padat. Metode ini disebut metode simulasi annealing berbasis Sphere. Media berpori, lapisan pertama membran, dianggap dari dua fase, misalnya, fase padat dan void (kosong).

Metode simulasi annealing berbasis bola (sphere-based simulated annealing method). Media berpori diwakili oleh koleksi bola. Struktur yang dihasilkan, awalnya, bola secara acak dialokasikan dalam kotak periodik dengan dimensi Nx x Ny. Radius (jari-jari) bola diasumsikan seragam. Kontrak antara bola berbeda diizinkan, namun, tumpang tindih tidak diizinkan. Alokasi bola dilengkapi ketika fraksi volume tertentu ditempati, setelah inisialisasi, bola secara acak pindah dalam kotak periodik untuk mencapai energi minimum. Perpindahan selama perpindahan acak dapat dipilih bebas.

Metode yang diusulkan di atas digunakan untuk menghasilkan daerah komputasi berpori OADE. Zona homogen (lapisan kedua) ditambahkan ke domain. domain lengkap OABC demikian dihasilkan.

Model nine-velocity memiliki vektor kecepatan berdimensi sebagai berikut ditunjukkan pada Gambar 4

[e0; e1; ½ e2, e3, e4; e5; e6, e7; e8]

Evolusi dari fungsi distribusi partikel, ί (x,t) untuk fluida (air dan campuran uap gas) dan gί(x, t) untuk spesies difusi (uap), dengan kecepatan pada titik x dan waktu t dihitung dengan BGK tabrakan (BGK collision) dan streaming equations

Aliran Fluida Dalam Media Berpori Lapisan kulit pada Gambar 3 dihapus,

dan membrane dioperasikan di bawah tekanan (density) berbeda, ada aliran makro didalamnya. Inlet face OA pada Gambar 3, di mana massa jenis inlet diketahui, kondisi batas diusulkan oleh Zou dan He digunakan, yang mana berdasarkan pada idea of baounce back of nonequilibrium part dari distribusi.

Sel Padat Interior Pada permukaan sel-sel solid dalam

media berpori, bounce-back skema yang digunakan untuk mencapai kondisi batas nonslip. Untuk meringankan pengaruh dari aliran inlet dan outlet, tambahan 30 node ditambahkan sebelum dan sesudah domain membran. Batas Inlet dan outlet yang diberikan dalam memperluas permukaan inlet dan outlet.

Verifikasi Metodologi Aliran dan Transfer Mass dalam Paralel-

Plate Channel. Sebelum memecahkan masalah transfer massa di membrane komposit, prosedur numerik divalidasi pertama. Aliran dan transfer massa di dalam Paralel-Plate Channel, ditampilkan pada Gambar 5

Transfer massa, kondisi batas konsentrasi konstan ditetapkan untuk permukaan inlet AB (Cv, in= 1.0) dan dua piring AC dan BD (Cvw= 0.5). Sepenuhnya mengembangkan kondisi batas transfer massa ditetapkan untuk outlet face CD. Seperti yang terlihat, ini adalah kondisi batas konsentrasi massa dinding seragam untuk aliran saluran. Proses tabrakan (collision)dan streaming juga dilaksanakan di grid pada permukaan dinding. Metode itu adalah akurasi orde kedua.

Untuk aliran saluran, berikut parameter yang didefinisikan:

Bilangan Reynolds

dimana uin adalah mean velocity pada inlet.

Seluruh membran dipisahkan menjadi dua bagian dengan membedakan struktur yang berbeda. aliran fluida dan profil massa yang dihitung untuk memperkirakan kinerja secara keseluruhan. Hasil dapat ditemukan: Metodologi yang diusulkan dapat model aliran fluida pori-skala

dan transfer massa memuaskan. batas yang sesuai kondisi batas yang diusulkan, terutama untuk membran dengan lapisan mekanisme transportasi yang berbeda. Mereka terhubung oleh sebuah interface dengankontinuitas massa dan fluks.

Membran berpori bawah perbedaan tekanan transmembran, mekanisme dominan dikombinasikan aliran Poiseuille dan difusi biasa. permeabilitasnya tinggi karena aliran fluida makro. Dengan lapisan dukungan tersebut, resistensi dominan dalam lapisan kulit dengan bahan unmodified. Meningkatkan difusivitas equivalen kulit lapisan, dengan difusivitas atau dengan kelarutan, lebih efektif daripada penurunan ketebalan untuk meningkatkan transfer massa. Desain pedoman harus diubah dari mengoptimalkan ketebalan lapisan kulit untuk memodifikasi komposisi dari lapisan kulit.

Simulasi LBM mengungkapkan distribusi seragam transfer massa di dalam membran komposit baik di lapisan berpori dan lapisan kulit. Model seri kotak hitam tradisional lebih memprediksi kinerja membran, terutama dengan materi kulit yang difusivitasnya tinggi, karena inhomogeneity mesoscale tidak bisa diungkapkan dengan Pendekatan macroscale tradisional.

Kesimpulan

TERIMA KASIH