用于床式吸附器设计的计算流体动力学宏观模型
流体动力学
2026-03-24 v2 计算物理
摘要
developed and validated 了一个用于packing 床中吸附物理的三维 (3D) 多相计算流体动力学 (CFD) 模型。该模型在宏观尺度上构建，集成了新的体积源项到多物种气体传输和能量守恒方程中。这些新的源项首次考虑了孔隙吸附占用率 (PAOR) 或气体负载的影响。在大约 1.02 巴的大气压下进行不同 CO2-He 气体混合物进料组成 (100%、50% 和 15% CO2) 的瞬态 3D 模拟。通过与文献中用于固定床中 Zeolite-13X 孔隙材料的 CO2 吸附实验数据进行定量比较，对该 3D 模型进行了验证。结果表明，新的模型能够准确预测突破曲线以及床内热前端的传播。最后，将该新的 CFD 模型应用于研究新的 3D 固定床吸附器的 CO2 捕集。该新设计由于其具有更高比表面积的几何结构，优于参考圆柱形设计，从而缩短了压力和温度 swing 吸附工艺中的吸附周期，提高了整体气体分离工艺的生产率。
引用
@article{arxiv.2509.25062,
title = {A Computational Fluid Dynamics MacroModel for the Design of Bed Adsorbers},
author = {Mohamad Najib Nadamani and Mostafa Safdari Shadloo and Talib Dbouk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.25062},
year = {2026}
}