مدل سازي، طراحي و ساخت راكتور بستر ثابت واكنش تجزيه ي كاتاليستي هيدرازين

Modeling, Designing and Construction of the Hydrazine Decomposition Fixed-Bed Reactor

در اين پژوهش، ابتدا مدل پايدار يك بعدي براي راكتور بسترثابت كاتاليستي ارايه شده است. تمامي معادلات انتقال جرم، انتقال حرارت و مومنتوم با در نظر گرفتن فرضيات مناسب در اين مدل لحاظ شده است. نتايج حاصل از مدل سازي، تغييرات دمايي، تغييرات غلظت مواد واكنش و افت فشار در طول راكتور را پيش بيني مي كند. در ادامه، با استفاده از داده هاي مدل سازي، طراحي راكتور تجزيه ي كاتاليستي انجام شد. اين طراحي با درنظر گرفتن تراست و ضربه ي ويژه آغاز و با محاسبه ي قطر بستر ادامه پيدا مي كند. در روند طراحي، با در نظر گرفتن طول بستر به دست آمده از مدل سازي و هم چنين حدس فلاكس جرمي، ميزان تفكيك آمونياك محاسبه مي شود. در نهايت، راكتور طراحي شده ساخته و مورد تست قرار گرفت. در اين تست ها، حداكثر دماي راكتور برابر با 650 سانتي گراد، ميزان تفكيك آمونياك معادل %59 و افت فشار برابر bar 3/1 بودند كه تطابق مناسبي را با داده هاي مدل سازي نشان دادند.

In this research, firstly, a one-dimensional steady state model for a catalytic fixed bed reactor is presented. All mass transfer, heat transfer and momentum equations are considered in this model, applying appropriate assumptions. The results of modeling predict temperature and concentration changes and also pressure drop along the reactor bed length. By applying the modeling, hydrazine catalytic reactor was designed. The design procedure includes thrust and specific impulse and continues with calculation of the bed diameter. Ammonia dissociation and the mass flux were calculated along the length of the bed. Finally, the reactor was designed and tested. In these tests, the maximum reactor temperature was 650 oC, the ammonia dissociation was 59% and the pressure drop was 1.3 bar, presenting a good coherency with the modeling data.