دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان:

شبیه سازی هیدرودینامیکی راکتورهای هوایی با استفاده از cfd

چکیده:

پیل سوختی دستگاهی است الکتروشیمیایی که انرژی شیمیایی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به انرژی الکتریکی مفید تبدیل می کند. تبدیل انرژی در پیل سوختی تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است.

فصل اول

مقدمه

سوخت های فسیلی منابع انرژی رو به زوالی هستند که جامعه روبه توسعه انسانی را در آینده ای نه چندان دور دچار کمبود سوخت می سازد. با رشد سریع جمعیت و رسیدن آن به مرز 10 میلیار نفر تا 50 سال دیگر نیاز به منابع پایان پذیر سوخت افزایش خواهد یافت. از طرفی وسعت آلودگی ناشی از سوخت های فسیلی زندگی در کره خاکی را دچار مشکل ساخته است. در این ارتباط شاهد قوانین سخت زیست محیطی و تخصیص اعتبارهایی برای تحقیق در زمینه بهره برداری از انرژی های نو بوده ایم.

به هر ترتیب ضرورت انتخاب جایگزین مناسب، ارزان قیمت و تمیز برای سوخت های فسیلی آشکار است. از جمله انرژی الکتریکی تولید شده به وسیله پیل های سوختی است، که به دلیل بازدهی بسیار بالا و عدم آلایندگی محیط زیست ونیز مصرف هیدروژن به عنوان سوخت، در حال حاضر راه حل مناسبی جهت عبور از تنگنای انرژی و آلودگی محیط زیست می باشد (گاز هیدروژن را می توان از منابع انرژی تجدید پذیر و تجدید ناپذیر بدست آورد، امروزه اقتصادی ترین روش تولید هیدروژن استفاده از گاز طبیعی است).

پیل های سوختی بسیار کمتر از سوخت های فسیلی باعث آلودگی هوا می شوند، چون تنها خروجی آنها آب خالص است (در صورتی که از متانول به عنوان سوخت استفاده شود، آلاینده های خروجی مقدار بسیار ناچیزی منوکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن هستند که در حین تبدیل سوخت حاصل می شوند).

بازدهی پیل های سوختی حدود سه برابر موتورهای احتراق داخلی است (بازدهی پیل سوختی 40 تا 60 درصد است. در حالی که بازدهی خودروهای دارای موتور احتراق داخلی، کمتر از 17 درصد می باشد). پیل های سوختی دارای قسمت یا قسمت های متحرک نیس ن تد . بنابراین به تعمیر یا تعویض قطعات احتیاج ندارند. صدای ناشی از کار پیل های سوختی بسیار کمتر از صدای موتور خودروهای احتراق داخلی است و احتمال انتقال پیل های سوختی از یک خودرو از کار افتاده به خودرو دیگر وجود دارد.

ابعاد استفاده از پیل های سوختی بسیار گسترده است. به عنوان مثال می توان از آنها در زیر دریایی ها، سفینه های فضایی، کشتی ها، هواپیماها و… استفاده کرد و یا آنها را در خودروها اعم از اتوبوس ها، کامیون ها، مینی بوس و سواری ها بکار برد. در مناطق دور افتاده که امکان استفاده از شبکه برق سراسری وجود ندارد (روستاها) می توان از آنها به مثابه نیروگاه استفاده کرد. همچنین می توانند منبع تأمین نیروی برق برای مناطق حساسی نظیر بانک ها، مراکز معاملات سهام، بیمارستان ها و مراکز رایانه ای باشند.

1-1- تعریف پیل سوختی

پیل سوختی دستگاهی است الکتروشیمیایی که انرژی شیمیایی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به انرژی الکتریکی مفید تبدیل می کند. تبدیل انرژی در پیل سوختی تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است.

عملکرد پیل سوختی مانند باتری نیست که انرژی را ذخیره کند، بلکه در پیل سوختی حالتی از انرژی به حالت دیگر تبدیل می شود. به طوری که در این تبدیل مواد داخل پیل مصرف نمی شوند . همچنین چگالی انرژی باتری کمتر از پیل سوختی است و فرآیند شارژ نمودن باتری بسیار پیچیده تر از پر کزدن تانک سوخت پیل سوختی می باشد. در باتری ها بعد از چندین بار شارژ شدن توان تبدیلات الکتروشیمیایی کاهش می یابد، حال آنکه در پیل های سوختی چنین محدودیتی وجود ندارد، به عنوان مثال توده پیل های سوختی کار کرده در یک خودرو قابل انتقال به خودرو جدید می باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرآیند

عنوان:

شبیه سازی نشست کک در مبدل خط انتقال (Transfer line exchanger) واحد اولفین توسط نرم افزار Fluent

چکیده

تبدیل هیدروکربن های اشباع پارافین به هیدروکربن های غیر اشباع آلیناتیکی و آروماتیکی از جمله مهم ترین فرایندهای پتروشیمی محسوب می شود که تحت عنوان شکست حرارتی هیدروکربن ها مشهور است. تشکیل کک در کوره های پرولیز صنعتی مسأله ای جدی است. کک بر دیواره ها و مجرای کوره بین خط انتقال کوره و خط انتقال مبادله ای TLE و ورودی چند شاخه ای و متعدد TLE رسوب می کند. در این پروژه سرعت تشکیل کک توسط سینتیک شکست اتان تنظیم شده در مبدل خط انتقال TLE می باشد و به طور خلاصه هدف اصلی این کار، آماده سازی مدلی ساده و هدفمند از یک TLE است که در صنعت و مدلسازی نشست کک قابل اهمیت است. مدل می تواند تأثیر کک را بر روی حرارتی گرمایی هیدرودینامیک و سینتیک لازم از فرایند رسوب را بسنجند.

مقدمه

صنایع پتروشیمی به دلیل تولید مواد باارزش افزوده بالا و تهیه مواد اولیه صنایع دیگر مورد توجه اکثر کشورها قرار گرفته است. در این صنایع از نفت و گاز طبیعی محصولات باارزشی همچون اولفین ها مانند پروپیلن، اتیلن و نیز وینیل استات، اکسید اتیلن و هزاران ماده ارزشمند دیگر تولید می شود که هرکدام به نوبه خود ماده اولیه برای سایر قسمت ها و واحدهای صنعتی پایین دستی می باشند.

به لحاظ اینکه مواد اولفینی، ساختار اولیه برای مواد پلیمری هستند، ایجاد زنجیره های سنگین هیدروکربنی در ادامه عملیات شکست حرارتی امری اجتناب ناپذیر است.

برای مقابله با واکنش های ثانویه باید جریان خروجی از رآکتور سریعا خنک شود و به درجه حرارتی که از توقف واکنش های ثانیوه جلوگیری می نماید برسد. در نتیجه، استفاده از مبدل های خط تبادل که به اختصار TLE نامیده می شوند، در واحد ضرورت می یابد. پیش از این در دهه های گذشته، عملیات سرد کردن جریان خروجی از رآکتور شکست حرارتی به وسیله تزریق روغن و یا آب انجام می شد که به روش های سرد کردن مستقیم معروفند. این روش علاوه بر افزایش هزینه های جداسازی، تولید بخار با فشار بالا (قابل استفاده در توربین ها) را نیز به همراه خواهد داشت که در کاهش هزینه های واحد سهم بسزایی دارد.

بی تردید مدلسازی و شبیه سازی فرایندها در واحدهای صنعتی از اهمیت خاصی برخوردار است. امروزه شبیه سازی به معنای استفاده از کامپیوتر در حل مدل های ریاضی سیستم است که ابزار کار طراح بوده و وی را قادر به مطالعه فرایند می کند. مزیت اصلی مدل سازی و شبیه سازی در این است که با صرف کمترین هزینه و در کوتاه ترین مدت زمان، می توان با دقت بالایی همان نتایج تجربی را به دست آورد بدون آنکه تغییری در واحد صنعتی داده شود.

تولیدات صنعت پتروشیمی به عنوان یک صنعت مادر، تأمین کننده بسیاری از مواد اولیه مصرفی مورد نیزا تعداد قابل توجهی از صنایع است. فراورده های پتروشیمی در صنایع پایین دستی به ویژه صنایعی چون نساجی، پلاستیک، کشاورزی، غذایی، رنگ سازی، شیشه سازی و… مورد استفاده قرار می گیرند.

پتروشیمی صنعتی است که از مواد اولیه هیدروکربنی، محصولات گوناگون مورد نیاز زندگی امروز را فراهم می سازد و در واقع در این صنعت با اعمال یک سلسله فعل و انفعالات شیمیایی از هیدروکربن های نفتی، فراورده هایی با ارزش افزوده ای معادل ده ها برابر ارزش مواد اولیه آن تولید می شود. میزان افزایش این ارزش افزوده با درجه پیچیدگی عمل، رابطه مستقیم دارد.

فعالیت در این رشته صنعتی در ممالک در حال توسعه از یکی دو دهه اخیر آغاز شده و در این میان کشورهایی که ذخایر و منابع نفتی دارند هرچند گام های بیشتری برداشته اند اما هنوز در ابتدای راه هستند.

بررسی های انجام شده در مورد صنایع پتروشیمی در کشورهای هم جوار نشان می دهد که عربستان از نظر حجم تولیدات و حضور در بازارهای صادراتی و ترکیه از نظر تنوع محصولات و عرضه در برابر متقاضیان داخلی خود وضعیت بسیار مطلوب تری دارند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرایند

عنوان:

بررسی و مطالعه فرآیند تولید سوخت های مصنوعی به روش GTL

چکیده:

سوخت مصنوعی هرگونه فرآورده ای را گویند که از روش و منشا غیر از آنچه معمول است تولید می شود. سوخت مصنوعی به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی که از نفت خام تولید می شوند مطرح می باشد. چنین سوختی از گاز طبیعی، زغال سنگ و یا مواد با ساختار بیولوژیکی قابل به دست می آید. روش های مختلف در تولید سوخت های مصنوعی براساس ماده اولیه انجام فرآیند، روش های CTL و BTL و GTL می باشند. روش CTL روشی به نسبت قدیمی تر می باشد که طی آن سوخت مصنوعی از منشا زغال سنگ حاصل می شوند. روش BTL روشی نوپا است که به دلیل تولید سوختی پاکیزه در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به دلیل وجود ذخایر گازی بسیار در جهان روش GTL روشی است که در طی این سالیان بیشتر مورد توجه قرار داشته است. کشور ما ایران نیز به دلیل داشتن ذخایر بسیار گاز طبیعی، می تواند به چنین تکنولوژی دست یابد. از این رو در این گزارش بیشتر به بررسی روش GTL پرداخته ایم و فرآیندهای مختلف تولید چنین سوخت هایی را بررسی کرده ایم.

فصل اول

1-1- مقدمه

سوخت مصنوعی به هرگونه محصول سوختی مایعی اطلاق می شوند که از منشا غیر از آنچه معمول است حاصل می شوند. همانطور که می دانیم منشا تولید سوخت ها، نفت خام است اما با توجه به آنکه ذخایر نفتی روبه کاهش است و قیمت آن روندی صعودی را پیش گرفته است، بشر را به سوی منابعی غیر از نفت خام سوق داده است. منابع غیر از نفت خام شامل زغال سنگ، گاز طبیعی و یا ترکیباتی با ساختار بیولوژیکی می باشند. این سه منشأ مهمترین منابع در تولید سوخت مصنوعی به حساب می آیند. روش های کلی تولید سوخت های مصنوعی به سه دسته کلی زیر تقسیم می گردند:

– تبدیل زغال سنگ به مایعات هیدروکربنی (CTL)

– تبدیل گاز طبیعی به مایعات هیدروکربنی (GTL)

– تبدیل موادی با ساختار بیولوژیکی به مایعات هیدروکربنی (BTL)

زغال سنگ توانایی تبدیل به بنزین و سوخت دیزل را دارا می باشد. روش های مستقیم و غیر مستقیمی را برای فرآیند CTL می توان برشمرد. همانطور که از نام فرآیند تبدیل مستقیم بر می آید، فرآیندی است که در آن زغال سنگ مستقیما به سوخت های مصنوعی تبدیل می شود، این تکنولوژی در ابتدا توسط Friedrich Bergius به صورت تجاری در آلمان مطرح شد و توسعه یافت، این اتفاق پیش از سال های جنگ جهانی دوم حادث شد و در سال های جنگ نیز روند صعودی خود را ادامه داد ولی پس از آن بنابه دلایلی نظیر هزینه های عملیاتی و استفاده مجدد از ذخایر نفتی در اوایل دهه 1950 استفاده از آن کاهش یافت. در سال های اخیر نیز تحقیقات بر توسعه این تکنولوژی در سیستم های آزمایشگاهی محدود شده است و این مسأله دلیلی به جز هزینه های بالا نداشته است. به هرحال با افزایش روزافزون قیمت نفت خام می توان دورنمایی برای این فرآیند در نظر گرفت. آنچه حائز اهمیت است این که این فرآیند بایستی از لحاظ اقتصاد طرح و مسائل زیست محیطی مورد تصحیح و بازبینی قرار گیرد.

دو نمونه از فرآیندهای مستقیم تبدیل زغال سنگ، فرآیندهای Bergius و Karrick می باشند. در فرآیند Bergius شاهد ترکیب زغال سنگ خرد شده با هیدروژن هستیم که طی دو مرحله بنزین با عدد اکتان بالا حاصل می شود. فرآیند Karrick را می توان یک کربناسیون دما پایین زغال سنگ، قیر، سنگ رست و یا هر ماده کربن دار دیگری دانست. بنزینی که از فرآیند کربناسیون دما پایین زغال سنگ به دست می آید دارای کیفیتی معادل با بنزین همراه با تترا اتیل سرب است.

اما زغال سنگ به صورت غیرمستقیم هم قادر به تولید سوخت های مصنوعی می باشد. برخلاف روش مستقیم، در روش غیرمستقیم شاهد مرحله میانی در تولید سوخت مصنوعی هستیم. اولین مرحله فرآیندی، تبدیل زغال سنگ به گاز سنتز می باشد. برای این کار رآکتورهای متنوعی به منظور تولید گاز سنتز موجود می باشند. گاز سنتز طی عملیات بیشتر، در ادامه سرد شده و خالص سازی می شود و پس از جدا کردن آلودگی ها تحت فرآیند بیشتر قرار می گیرد و طی فرآیندی کاتالیستی توانایی تبدیل شدن به طیف وسیعی از فرآورده ها را دارا می باشد. این فرآورده ها محصولاتی نظیر بنزین و سوخت دیزل می باشند. فرآیندهایی نظیر سنتز فیشر تروپش و MTG به منظور تولید سوخت مصنوعی از گاز سنتز به صورت تجاری مطرح می باشند. از زمان کشف فرآیند فیشر تروپش در دهه 1920 در طی سالیان متمادی این فرآیند دستخوش تحولات گسترده و توقف های بسیاری بوده است. تحقیقات بر روی فرآیند سنتز فیشر تروپش ادامه داشته تا آنکه در 1927 فرآیند Winkler برای گازدار کردن زغال سنگ در یک بستر سیال ارائه گشت. فرآیند مزبور با سپری کردن سیر تکاملی در اواخر 1930 و اوایل 1940 به صورت تجاری درآمده است. با ایجاد چنین واحد تجاری در تولید گاز سنتز مسیر برای تحقیقات بیشتر در توسعه و تجاری نمودن فرآیند سنتز فیشر تروپش هموارتر شد. شرکت معتبر ساسول اولین واحد تولید سوخت مصنوعی از زغال سنگ را با استفاده از فرآیند سنتز فیشر تروپش در سال 1955 و در افریقای جنوبی تجربه کرده است. شرکت ساسول فازهای بعدی این طرح را نیز در افریقای جنوبی براساس پیشرفت های صورت گرفته طراحی رآکتورهای سنتز فیشر تروپش توسعه داده است.

سوخت حاصل از فرآیند BTL سوختی پاکیزه می باشد که از لحاظ معیارهای سازمان محیط زیست در حد بسیار مناسبی قرار دارد. به منظور تولید چنین سوختی روش های مختلفی وجود دارد. روش های مستقیم در تولید سوخت های با منشا بیولوژیکی شامل واکنش های جایگزینی استری شدن روغن های گیاهی و حیوانی می باشند. چنین واکنش های مستقیمی به صورت کاتالیستی و یا بدون استفاده از کاتالیست قابل انجام می باشند. در طی واکنش کاتالیسیتی جایگزینی استری شدن شرایط واکنشی و محصول نهایی تا حدی مناسب تر خواهد بود. روش مستقیم معمول در تولید سوخت های مصنوعی با منشا بیولوژیکی واکنش روغن سویا متانول در حضور کاتالیست های قلیایی می باشد. چنین روش هایی، روش های صنعتی با ظرفیت تولید بالا نیستند. به عنوان مثال تا پایان سال 2010 تنها 2 الی 5% از حجم مصرف سوخت اروپا از منابع بیولوژیکی تامین خواهد شد. این روش ها و تولید چنین سوختی، روشی نوپا بوده و توجه موسسات تحقیقاتی و محققان را به خود جلب کرده اند، از سوی دیگر این سوخت ها با منشا بیولوژیکی بسیار پاکیزه بوده و این مساله نیز دلیلی دیگر بر توجه افزون تر به سمت توسعه و تولید چنین سوخت هایی می باشد.

تولید سوخت های مصنوعی از منشا بیولوژیکی از طریق تولید گاز سنتز و روش های غیرمستقیم تبدیل نیز قابل حصول می باشد. گاز سنتز حاصل از ترکیباتی این چنین شامل متان، دی اکسید کربن، منوکسید کربن و هیدروژن می باشد، که به منظور استفاده در فرآیند سنتز فیشر تروپش ترکیب مناسبی ندارد و محتوی متان این گاز سنتز بالا می باشد. از اینرو بایستی تحت ریفرمینگ قرار گرفته و ترکیب آن به صورتی مناسب و قابل استفاده در فرآیند سنتز فیشر تروپش درآید.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرایندهای نفتی

عنوان:

ارائه و حل عددی یک مدل ریاضی در رهایش کنترل شده داروی ایبوپروفن

چکیده:

با پیشرفت دانش ها و علوم مختلف، مرزهای دانش به هم رسیده و در برخی از زمینه ها ما شاهد آمیختگی علوم مختلف هستیم. یکی از این زمینه های مهم و بسیار کاربردی و گسترده “مهندسی سیستم های رهایش دارو” است که مرز مشترکی با بسیاری از علوم از جمله: داروسازی، بیولوژی، بافت شناسی، آنالیز ریاضی، مهندسی پلیمر، مهندسی بیومتریال و… دارد. این زمینه یکی از جوان ترین موضوعات مطرح در علوم روز دنیا است که پیشرفت های چشمگیری را به همراه داشته و امروزه سهم عمده از تحقیقات مهندسان (به خصوص مهندسان بیومتریال) را به خود اختصاص داده است.

در این پروژه سعی بر آن شده تا مدل ریاضی برای آزادسازی داروی ایبوپروفن ارائه شود. در این مدل می توان انواه سنیتیک فیزیکی دارو را برحسب تغییرات غلظت دارو، اندازه نانو ذرات و زمان رهایش برای داروی کروی محاسبه کرد. برای انجام این مدل فرضیاتی در نظر گرفته شده است که عبارتند از: (1) نفوذ دارو ثابت و تنها در یک بعد می باشد (2) غلظت اولیه دارو در ماتریکس از حلالیت دارو بالاتر است. (3) نانو ذرات دارو از ضخامت سیستم کوچکتر هستند. (4) از حلالیت ماتریکس صرف نظر می شود. (5) سیستم در دمای 37 درجه سانتیگراد (دمای نرمال بدن انسان) مدل شده است.

مدلسازی با توجه به داده های تجربی رهش داروی کمپلکس کلسترامین – ایبوپروفن روکش داده شده با مخلوط پلیمرهای اتیل سلولز و پلی گلیکول 4000 می باشد براساس دو مدل ریاضی و تحت شرایط غیر غوطه وری کامل انجام شده است، مدل نفوذ که از قانون دوم فیک پیروی می کند و مدل حلالیت که از موازنه جرمی ایبوپروفن حاصل می گردد. سپس اثر تغییرات غلظت اولیه دارو بر روی میزان و زمان رهایش بررسی گردیده است.

مقدمه:

آنچه از شنیدن نام دارو برای اولین بار به ذهن خطور می کند شاید چیزی فراتر از قرص، کپسول و یا آمپول نباشد! در حالی که دنیای دارو و روش های انتقال آن به بدن به همین ها خلاصه نمی گردد. معمولا داروها به دو طریق گوارشی (ورود از طریق دهان و جذب به سمت خون در طول لوله گوارشی) و غیر گوارشی (تزریق، قطره های چشمی و…) وارد بدن می شوند. ورود دارو از این روش ها مشکلات و محدودیت هایی را به دنبال دارد و به همین دلیل محققان در پی راه هایی بودند که بتواند مشکلات فوق را تا حد زیادی حل کند. به دنبال این تلاش ها سیستم های رهایش کنترل شده دارو مطرح شد که دارای مزایای زیادی است. مهمترین این مزایا شامل توانایی حفظ غلظت دارو در حدی نسبتا ثابت برای مدتی مشخص، قابلیت تنظیم سرعت آزاد شدن دارو وابسته به محل دارورسانی، امکان رساندن دارو به یک عضو یا بافت خاص، توانایی رساندن چندین ماده دارویی با یک فرمولاسیون، امکان دارورسانی در ابعاد نانومتری و… این سیستم ها انقلابی را در زمینه درمان بسیاری از بیماری ها ایجاد نموده و در حال پیشرفت روزافزون است. رهایش کنترل شده دارو فرآیندی است که در آن یک ماده حامل پلیمری یا سرامیکی به طور حساب شده ای با دارو یا عامل فعال ترکیب شود تا عامل فعال در بدن به شکلی از پیش تعیین شده و دلخواه از این ماده رها شود.

امروزه رهایش دارو یکی از زمینه های کاری و تحقیقاتی بسیار وسیع در رشته مهندسی بیومتریال می باشد و حضور و پیشرفت دانش هایی همچون: ژنتیک، نانو تکنولوژی و… نیز در کنار مهندسی بیومتریال زمینه های تحقیقاتی را گسترش داده به طوری که شاهد پیشرفت های چشمگیری نیز بوده این.

تکنولوژی های رهایش آهسته و کنترل شده دارو با هدف کنترل نرخ رهایش دارو و هدفمند شدن رهایش دارو به سمت یک بافت یا محل خاص مطرح گردیده است. البته استفاده از این سیستم ها محدودیت هایی نیز ایجاد می کند که ممکن است شامل پیدایش مسمومیت های جدید در اثر بکار بردن مواد تازه در بدن همراه با داروها، تاخیر در پراکنده شدن دارو و نیاز به آزمایش های جدید برای بررسی حامل دارویی است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

مدلسازی شبکه ای جریان در یک بستر فشرده

چکیده:

برای تعیین مشخصات جریان داخل یک بستر فشرده، به تشریح مشخصات هندسی حفره، پدیده های جریان در سطح موضعی نیاز است. برای تشریح این پدیده های جریان یک پیشگوی قوی امری بدیهی است. مدل سازی شبکه ای یک ابزار قدرتمند برای تخمین و پیش بینی خواص میانگین جریان چند فازی است. برای این کار یک مدل شبکه ای دو بعدی مورد بررسی قرار گرفت. این مدل شبکه متشکل از دو نوع مولفه مختلف حفره ها به صورت کره و شیارها به صورت استوانه است. از یک مدل هندسی که از تخلخل و قطر متوسط ذره به عنوان داده های ورودی استفاده می شود، برای به دست آوردن توزیع اندازه مولفه های شبکه در این کار استفاده می شود. بعد از آن یک شبیه ساز جریان مورد بررسی قرار می گیرد و این شبیه ساز با در نظر گرفتن اثرات اینرسی ناشی از اتصالات میان شیارها و حفره ها جریان تک فاز در تمام حالات ممکن جریان از آرام تا متلاطم را تشریح می کند. سپس نتایج مدل شبکه با داده های تجربی موجود در آثار مختلف مقایسه می شود. در این مدل در مرحله اول مقادیر قطر حفره مجرا و طول مجرا محاسبه می شود و با مقادیر تجربی در مقالات مقایسه شده است. برای قطر مجرا میزان خطای مینیمم (1/12-) و خطای ماکزیمم (4/5-) و برای قطر حفره خطای ماکزیمم (0/51) و خطای مینیمم (0/58) می باشد.

در مرحله بعد در قسمت شبیه سازی جریان مقاومت مربوط به مجراها و حفره در حالت جریان آرام و متلاطم محاسبه می شود و میزان خطای حداقل برای مقاومت مجرا حدود (18%) و برای حداکثر این خطا 73% است و میزان خطای حداقل و حداکثر برای مقاومت حفره در مقادیر مختلف k محاسبه می شود و این مقادیر به ترتیب به طور میانگین 7/8% و 2/5% می باشد.

در مرحله بعد شبیه سازی میزان نفوذپذیری k محاسبه می شود. و برای سه مقدار ابعاد شبکه در جهت x یعنی [Nx=50, 100, 200] این میزان k محاسبه می شود و با مقادیر تجربی مقایسه می شود. برای Nx=50 میزان خطا برای k به طور میانگین (0/012%) و برای Nx=100 (0/14% و Nx=200 به طور میانگین این میزان خطا (0/19%) می باشد.

در مرحله بعد مقدار عدد همسایگی [تعداد دهانه هایی که به یک حفره متصل است] محاسبه می شود که میزان همسایگی به طور میانگین c=3.7 محاسبه می شود که در مقایسه با مقادیر تجربی که این مقدار را c=4 محاسبه کرده اند توافق دارد.

میزان خطای این عدد همسایگی (0/075%) می باشد و آخر مقادیر ثابت ارگان را برای دو عدد همسایگی (c=6 , c=4) به دست می آوریم تا بررسی شود به ازای چه مقدار c توافق خوبی با مقادیر تجربی وجود دارد.

فصل اول: مقدمه

1-1- مروری بر مدلسازی شبکه ای

مدل های اولیه فرض می کردند که یک محیط متخلخل را می توان به صورت توده ای از لوله بدون اتصال میان آنها نمایش داد. معادلات کارمن – کوزنی و ارگان براساس این مدل ها بود و داده های تجربی توزیع اندازه حفره حاصل از تخلخل سنجی معمولا با این مدل آنالیز می شوند. علیرغم موفقیت نسبی این مدل ها در پیش بینی رفتار ماکروسکوپی محیط متخلخل، این مدل ها برای توصیف پدیده های انتقال که در آنها اثرات اختلاط و رفتار موضعی مهم و حساس هستند، مناسب نیستند.

یک نوع از این مدل ها با تعریف نمودن سلول های اولیه جهت نمایش ساختار موضعی بستر فشرده، جریان اطراف ذرات متخلخل را تشریح می کند. در ابتدا این مدل ها فرض کردند که هر سلول با یک ذره منفرد شکل می گیرد، در حالی که حضور و تاثیر ذرات کناری از طریق شرایط موزی خاص به حساب آورده می شود. بعدها، جریان با فرض ساختار ساده برای بستر فشرده و ذرات آن مدلسازی شد.

برای فشرده سازی های قاعده مند متشکل از کره و استوانه به دست آوردن عبارت های تحلیلی برای تشریح جریان داخل بستر فشرده امکان پذیر است. برای بسترهای فشرده بدون قاعده و دیگر محیط های متخلخل، از تکنیک های میانگین سازی حجم برای تشریح میدان جریان استفاده می شود.

مدل های دیگر در نظر می گیرند که پروفایل دیواره به صورت قاعده مند تغییر می کند تا حل معادلات حرکت را ساده نمایند. این مدل ها قادرند تبدیل نوع جریان را توصیف نمایند و آن را به افزایش تاثیرات انقباض و انبساط در زمان افزایش سرعت سیال مرتبط سازند. با این حال آنها اتصال میان مولفه های شبکه را در نظر نمی گیرند که محدودیت بزرگی است توصیف واقعی تر ساختار موضعی تعریف شبکه ای که مولفه های آن به هم اتصال دارند را در بر می گیرد.

در سال 1956 فات اولین کسی بود که مدل های شبکه ای با مولفه های متصل را برای مدلسازی جریان دو فازی درون یک محیط متخلخل یکپارچه معرفی نمود. ابتدا در مدل های ساده تر، فرض می شد که حجم کره، مربوط به اتصالات درونی میان مولفه های مختلف شبکه، صفر است. از آنجا که در بسیاری از محیط های متخلخل، گره ها به فضای خالی بزرگتر مربوط می شد این نظریه بعدها به کمک رویکردهای مختلف از اهمیت افتاد. یک امر ممکن، تعریف دو نوع مولفه برای مثال استوانه و کره است.

رویکرد دیگر در نظر می گیرد مجراها (کانال ها) مناطق متفاوتی برای نمایش انبساط و انقباض بستر فشرده واقعی دارند. مجراها ممکن است یک شکل مفروض داشته باشند یا براساس مشخصات هندسی موضعی بستر فشرده باشند.

یک استراتژی متفاوت شامل تعریف مولفه هایی با گرفتگی و یا فشردگی است.

پایاتکس و همکارانش براساس لوله های فشرده مفهوم سلول های واحد را معرفی نمودند. این مفهوم بعدها در مطالعه جریان تک فاز و دو فاز مورد استفاده قرار گرفت. با این شیوه اثرات غیرخطی ناشی از تغییرات مقطع جریان را می توان به حساب آورد اما پیچیدگی مدل افزایش می یابد.

شبکه لوله های مویین و شبکه های کره و لوله های مویین در شبیه سازی های تخلخل سنجی جیوه و شبیه سازی های جریان تک فاز و دو فاز در محیط های متخلخل به کار رفته اند.

در کنار نوع و مشخصه های هندسی مولفه های شبکه، زمانی که مدلی از این دست به کار می رود. آگاهی از توزیع اندازه آنها اهمیت اساسی دارد. در بسیاری از مطالعات توزیع اندازه خاص و مشخصی، عمدتا بدون در نظر گرفتن مشخصه های محیط متخلخل به کار می رود در یک بستر واقعی، توزیع اندازه حفره عمدتا به مشخصه های هندسی ذرات بستگی دارد.

نولان و کاوانا فرض نمودند که قطر حفره ها از توزیع کره ها تبعیت می کنند که می تواند بدون تغییر ساختار شبکه در داخل شبکه با یکدیگر سازگار شوند و اینکه قطر مجراها با توزیع قطر کره ها مطابقت دارد که می تواند در سرتاسر شبکه پراکنده شوند نولان و کاوانا با این فرضیات قادر بودند مشخصه تاثیر توزیع اندازه ذره بر توزیع اندازه حفره و ساختار موضعی بستر فشرده را تعیین نمایند.

اکثر مدل هایی که اشاره شدند در جریان خطی اعتبار دارند یا به کار گرفته شده اند. در فرآیندهایی که بستر فشرده به کار می رود شرایط به گونه ای است که جریان متلاطم است. توصیف مناسب از هیدرودینامیک در این واحدها برای پیش بینی صحیح افت فشار و طراحی تجهیزات کمکی اهمیت فراوان دارد همچنین این دانش برای درک پدیده های دیگر از جمله انتقال جرم در یک بستر فشرده، انتقال جرم میان فازها و همچنین فرآیندهایی که شامل واکنش شیمیایی هستند اهمیت اساسی دارد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

اصول طراحی خشک کن های پاششی برای خشک کردن فرآورده های بیولوژیک

چکیده

یکی از مهمترین فرآیندهای موجود در صنایع، فرآیند خشک کردن می باشد که در بیشتر صنایع مانند صنایع غذایی، لبنی، دارویی، شیمیایی، پلیمر، کشاورزی، سرامیک و… مورد استفاده قرار می گیرد. در بین فرآیندهای مختلف خشک کردن، خشک کردن از طریق پاشش اهمیت خاصی داشته زیرا در این نوع خشک کن ها سطح انتقال حرارت و جرم به حداکثر خود رسیده و نرخ انتقال رطوبت از ماده به میزان بالایی می رسد.

در این تحقیق، ابتدا به بیان کلیاتی در مورد خشک کن ها پرداخته شده و پس از معرفی خشک کن پاششی و شناسایی اجزای آن و کاربرد هریک از این بخش ها، به کاربردها، مزایا و معایب آن نیز اشاره شده است. نظر به اینکه خشک کن پاششی به دلیل زمان اقامت کوتاه، برای خشک کردن مواد حساس به دما، گزینه بسیار مناسبی می باشد. کاربرد این دستگاه در خشک کردن فرآورده های بیولوژیک (به ویژه مواد دارویی و بیوشیمیایی ) روز به روز در حال گسترش است. از خشک کن پاششی در صنایع دارویی، برای خشک کردن بسیاری از آنتی بیوتیک ها، ویتامین ها، آنزیم ها، سرم ها و… استفاده می شود. همچنین این سیستم برای خشک کردن میکروارگانیسم ها، مخمرها و بسیاری از مواد بیوشیمیایی کاربرد دارد.

در نهایت طراحی یک نمونه خشک کن پاششی برای خشک کردن فرآورده های بیولوژیک براساس نتایج بدست آمده در دانشگاه ویسکانسین به تفضیل توضیح داده شده است.

مقدمه

خشک کن پاششی دستگاهی ایده آل جهت تبدیل جریان پیوسته مایع به پودر، با مشخصه های استاندارد بالا، شامل دانه بندی، رطوبت کنترل شده، وزن مخصوص و شکل ذرات می باشد.

اساس فرآیند بر مبنای پاشیدن محلول و تبدیل آن به قطرات ریز توسط اتمایزر و تماس دادن آن با هوای داغ، درون محفظه، استوار است.

هر سیستم خشک کن پاششی شامل پمپ تغذیه خوراک، اتمایزر، کوره هوای گرم، توزیع کننده هوا، محفظه خشک کن، سیستم جداسازی پودر از هوای مرطوب و تخلیه هوای مرطوب می باشد.سیستم براساس خواص پودر و خوراک و همچنین محدودیتهای خواسته شده از جمله حداکثر دمای خروجی پودر جهت بسته بندی پیوسته، طراحی می شود.

مهم ترین مزیت خشک کن های پاششی، سرعت بسیار زیاد خشک کن به علت افزایش فوق العاده زیاد سطح نسبت به جرم می باشد که امکان خشک کردن مایعات حساس به حرارت را بدون تخریب حرارتی فراهم می کند.

موارد استفاده این دستگاه در صنایع بالاخص صنایع غذایی و دارویی روز به روز در حال افزایش است. این دستگاه برای خشک کردن انواع آنزیم ها، آنتی بیوتیک ها، ویتامین ها، میکرو ارگانیسم ها، مخمرها و… به کار می رود.

فصل اول: روش های خشک کردن و دسته بندی انواع خشک کن ها

1-1- مقدمه

در بین کلیه واحدهای صنعتی شاید بتوان گفت که عملیات خشک کردن بیشترین کاربرد را داشته باشد؛ زیرا که در اکثر مراحل تولید لااقل یک مرحله خشک کردن به چشم می خورد. اگر بخواهیم تعریف جامعی از خشک کردن داشته باشیم باید گفت خشک کردن گرفتن رطوبت مواد تا رسیدن به یک محصول جامد است که به طرق مختلفی مانند حرارت دادن و تبخیر کردن آب درون مواد، کار مکانیکی یعنی فشرده کردن مواد و خارج کردن آب درون آن، جذب آب از درون مواد از طریق مواد شیمیایی جاذب الرطوبه، انجماد آب درون مواد و تصعید آن می تواند صورت گیرد که مهمترین آنها تبخیر رطوبت از طریق حرارت دهی می باشد که بیشتر مد نظر است. در این تحقیق نیز خشک کردن از طریق تبخیر صورت می گیرد و گاز داغ مورد استفاده در خشک کن هوا می باشد.

2-1- روشهای خشک کردن

تعداد بسیار متنوع موادی که لازم است خشک شوند از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی با هم کاملاً متفاوتند و همچنین طرق مختلف حرارت دهی برای فرآیند خشک کردن وجود دارد بنابراین بسیار مشکل است که بتوان همه روشهای ممکن برای خشک کردن را دسته بندی کرد. تعدادی از روشهای معمول خشک کردن که در صنایع به کار می رود را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

1-2-1- خشک کردن از طریق جابه جایی

در این روش حرارت محسوس محیط گازی از طریق انتقال حرارت جابه جایی به سطح ماده تر داده می شود. عامل خشک کننده (هوا) از روی ماده تر یا از درون آن عبور داده می شود تا رطوبت ماده را تبخیر کند (شکل 1-1-الف). برای صرفه جویی در انرژی مقداری از هوای خروجی به سیستم برگشت داده می شود (شکل 1-1-ب). معمولاً از هوای داغ به عنوان عامل خشک کردن استفاده می شود ولی از مواد دیگری مانند گازهای خروجی از دستگاهها یا بخار داغ و… نیز می توان به عنوان خشک کننده استفاده کرد. برای خشک کردن مواد قابل انفجار یا مواد اشباع از حلالهای آلی، از گاز بی اثری مانند نیتروژن یا مخلوط نیتروژن- بخار آب به عنوان عامل خشک کردن در یک سیستم کاملاً بسته استفاده می شود. در چنین سیستمی رطوبت تبخیر شده از طریق میعان از سیستم جدا می شود.

2-2-1- خشک کردن هدایتی

در این روش، حرارت لازم به طریق هدایتی از یک سطح داغ سوزی، صفحه ای استوانه ای یا دیواره خشک کن تأمین می شود (شکل 2-1). در این روش خشک کردن مقدار انتقال حرارت به بدنه مواد، نه فقط به هدایت حرارتی سطح داغ بلکه همچنین به ضریب حرارت بین منبع گرم کننده و سطح داغ بستگی دارد.

منبع گرم کننده سطح داغ معمولاً بخار داغ، مایعات آلی، فلزات گداخته یا ذوب شده یا حاملهای دیگر انرژی اند که ضریب انتقال حرارت بالایی دارند . از آنجایی که همه حرارت لازم برای تبخیر رطوبت ماده از میان لایه های مواد عبور می کند، راندمان حرارتی این روش خشک کردن بیشتر از راندمان روش جابه جایی است زیرا در روش جابه جایی بیشتر حرارت عامل خشک کننده از بالای مواد به بیرون از خشک کن هدایت می شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرایند

عنوان:

بهینه سازی واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (FCCU) با استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA)

چکیده

در این تحقیق اطلاعات در مورد بهینه سازی واحد شکست کاتالیستی بستر سیال جمع آوری شده است. برای توصیف خوراک و محصول مدل پنج تکه ای استفاده شده است که این مدل با مقادیر صنعتی سازگار می باشد.

تابع هدف مورد استفاده در این تحقیق ماکزیمم بازده بنزین و مینیمم کک در گاز خروجی می باشد. متغیرهای اصلی و چندین متغیر مهم دیگر برای شرایط بهینه انتخاب شده اند که عبارتند از:

1) درجه حرارت خوراک 2) درجه حرارت هوای ورودی 3) دبی کاتالیست 4) دبی هوا.

روش مورد استفاده کاملا کلی است و می تواند در واحدهای دیگر FCCU مورد استفاده قرار گیرد. نتایج بهینه به دست آمده به ما اطلاعات فیزیکی دیگری برای مقادیر دیگر و همچنین تفسیر آنها می دهد.

مقدمه

در این پروژه قصد داریم واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (Fccu) را با استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی مورد بررسی قرار دهیم.

الگوریتم ژنتیک (GA) یک تکنیک برنامه نویسی است که از تکامل ژنتیکی به عنوان یک الگوی حل مسئله استفاده می کند.

شکست کاتالیستی روشی است که در تبدیل برش های سنگین نفتی به فرآورده های سبک تر و باارزش تر به کار برده می شود.

در این پروژه قصد داریم واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (Fccu) را با استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی مورد بررسی قرار دهیم.

این مسئله شامل دو تابع هدف است: اولا باید مقداری بیشینه ای برای محصول بنزین (دلیل اقتصادی) به دست آوریم و ثانیا مقدار کک را به حداقل برسانیم (به حداقل رساندن فساد کاتالیست و همچنین کاهش تولید Co) که لازمه آن به دست آوردن مقادیر مناسب برای پارامترهای تاثیرگذار در تابع هدف است.

الگوریتم ژنتیک با انجام عملیات بر روی متغیرها بهترین حالت ممکن را برای تابع هدف تعریف شده را به ما می دهد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار MOEA که با برنامه MATLAB اجرا می شود ماکزیمم و مینیمم تابع هدفمان را به دست می آوریم.

فصل اول: کلیات

(1-1) هدف

یافتن شرایط بهینه برای حداکثر نمودن تولید بنزین FCCU و حداقل نمودن میزان تولید کک و محصولات جانبی سنگین و حداقل رساندن فعالیت کاتالیست که سبب تولید CO خواهد شد.

از آنجا که برش بنزین سودآورترین جزء محصولات شکست کاتالیستی است و هدف تولید بنزین بیشتر می باشد، لذا تغییر در پارامترهای سینتیکی، تغییر در سیستم فرآیند و شماتیک واکنش برای این منظور مورد بررسی قرار می گیرند. از نظر سیستم فرآیند، مدرن ترین و بهینه ترین فرآیند، فرآیند شکست کاتالیستی با بسترهای سیال و راکتور بالا برنده می باشد. کلیه واحد FCC پالایشگاهی از جمله بهره وران این شرایط خواهند بود.

(2-1) پیشینه تحقیق

پس از نخستین جنگ جهانی به سبب پیشرفت صنایع ماشین سازی و زیاد شدن روزافزون وسایل نقلیه موتوری؛ مصرف بنزین موتور افزایشی بسیار یافت، چنان که با تقطیر نفت خام به تنهایی تأمین آن امکان پذیر نبود. از سویی در تقطیر نفت خام به اندازه ای که بنزین موتور مصرفی را تأمین کند، مقدار فراوانی نفت کوره سنگین بیش از مصرف تولید خواهد شد که این از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد.

بنابراین کارشناسان به ناچار در پی پژوهش و یافتن راه ها و روش های تازه ای در پالایش نفت برآمدند و توانستند با به کارگیری روش شکست مولکولی به وسیله حرارت اجزای سنگین نفت خام را بشکنند و مقداری از آنها را به هیدروکربورهای سازنده بنزین موتور تبدیل کننده و تولید بنزین را افزایش دهند، بنزینی که با این روش به دست آمد، نسبت به بنزین حاصله از تقطیر نفت خام از ویژگی های بهترین برخوردار بود و درجه آرام سوزی دلخواه تری داشت.

بهره گیری اقتصادی از دستگاه های شکست مولکولی به وسیله حرارت از سال 1920 آغاز شد و از آن پس کم کم دستگاه هایی بهتر و کامل تر از دستگاه های نخستین پدید آمد و مورد بهره گیری قرار گرفت، تا آنجا که افزایش تولید بنزین موتور با کاربرد دستگاه های شکست مولکولی به وسیله حرارت بین سال های 1920 تا 1935 به دو برابر مقدار تولید آن از تقطیر نفت خام رسید.

در سال های بعدی همراه با پیشرفت هایی که در ساختمان موتورهایی بنزینی به دست می آمد، تولید کنندگان مواد نفتی خود را ناگزیر می دیدند تا بنزینی بهتر و با درجه آرام سوزی بالاتری تولید کنند. این کار با دستگاه های شکست حرارتی به سختی انجام می شد، بنابراین پژوهندگان و کارشناسان رشته نفت در پی یافتن راه هایی برای بهسازی روش های موجود برآمدند. این کوشش ها و پژوهش ها همچنان دنبال شد تا همزمان با دومین جنگ جهانی روش های شکست کاتالیستی پدید آمد.

بنزین های به دست آمده از این روش به مراتب بهتر و مرغوب تر از بنزین های حاصله از روش های شکست حرارتی بودند و پیداست که این روش های تازه به مرور جایگزین روش های گذشته شدند.

از سال های پس از جنگ تاکنون دانشمندان و پژوهشگران صنعت نفت همگام با پیشرفت هایی که در زمینه صنایع موتورسازی انجام شده در پی کامل تر کردن روش های شکست و پیدا کردن روش های تازه بوده اند و در این راه به پیروزی های چشمگیر دست یافته اند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

افزایش راندمان حذف رطوبت از گاز توسط دسیکنت ها از طریق افزودنی به آنها

چکیده:

امروزه به دلیل مصارف عمده گاز طبیعی در صنایع پتروشیمی و وجود مزایایی سوخت گاز طبیعی نسبت به مواد نفتی، استراتژی استفاده از گاز طبیعی در تولید انرژی و محصولات مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی گاز طبیعی که عمدتا متان است، حاوی بخارات آب، گازهای اسیدی (Co2,H2s) و هیدروکربن های سنگین (C6 به بالا) هستند. این اجزاء همراه، مشکلاتی را از قبیل خوردگی، دوفازی شدن و تشکیل هیدرات را به وجود می آورند رطوبت موجود در گاز علاوه بر خوردگی، بر راکتورها اثر منفی می گذارد و باعث دی اکتیو شدن کاتالیست می شود به همین جهت فرآیند جذب رطوبت از گاز بسیار مهم تلقی شده است.

روش های مختلفی برای جذب وجود دارد. اما زمانی میزان رطوبت کم باشد از جذب سطحی استفاده خواهد شد دسیکنت ها عمدتا توسط خواص سطح و فشار بخار اشباع ارزیابی و انتخاب می شود. یک جاذب ممکن است آبدوست یا آبگریز باشد که هرکدام مزیت خاص خود را دارد. برای افزایش راندمان کلی جذب می توان از جاذب های ترکیبی استفاده کرد. برای ساخت جاذب های ترکیبی از دسیکنت هایی مثل (سیلیکاژل، ملکولارسیو، آلومینای فعال،…) به عنوان جاذب پایه استفاده می شود و جاذب هایی از قبیل (کلرید کلسیم، برمیدلیتیم و کلرید لیتیم) به عنوان افزودنی به جاذب خالص اضافه می شود. که براساس نوع مواد ترکیب شده و درصد آنها راندمان جذب تغییر خواهد کرد. در این پروژه با توجه به قابلیت جذب دسیکنت ها و قیمت آنها یک جاذب پایه و ماده افزودنی مناسب برای جذب رطوبت هوا انتخاب شده سپس جاذب ترکیبی ساخته خواهد شد و با انجام آزمایش بر روی جاذب ترکیبی ساخته شده با درصدهای مختلف، پارامترهای موثر روی راندمان جذب مورد مطالعه قرار می گیرد، پس از دریافت نتایج و داده ها، شرایط عملیاتی بهینه بررسی خواهد شد.

مقدمه:

جاذب های رطوبت بخصوص جاذب های جامد، برای جذب بخار آب در عمل رطوبت زدایی در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، معدنی، نفت و پتروشیمی، دارویی و تهویه مطبوع نقش بسزایی را ایفا می کنند. از اینرو همواره خواص و کیفیت جاذب ها و بهبود کارایی آنها مدنظر بوده است. اخیرا برای افزایش راندکان کلی جذب از جاذب های ترکیبی استفاده می کنند. که براساس نوع مواد ترکیب شده و درصد آنها راندمان جذب تغییر خواهد کرد. شکل و اندازه منافذ ایجاد شده در کامپوزیت اثر بسیار زیادی روی میزان جذب بخار آب دارد.

افراد بسیاری در این زمینه فعالیت کرده اند. یوری آریستو و همکاران به عنوان پیشگامان در این موضوع مواد مختلفی را بررسی نموده و ایزوترم های آنها را به دست آورده اند. آنها ساختار مولکولی و تأثیرات مخرب و مفیدی که در اثر افزوذن ماده دیگر به وجود می آید بررسی کرده اند. آنها موادی مانند سولفات مس، سولفات منیزیم و سولفات سدیم را در ترکیب با سیلیکاژل بررسی کرده و اثراتی که در میزان جذب رطوبت، دمای احیاء و زمان احیاء می گذارد، بررسی نمودند. آنها دریافتند که با نشاندن یک ماده جاذب الرطوبه بر روی سطح یک جاذب رطوبت میزان جذب افزایش می یابد. دائو آزمایشاتی انجام داده و تأثیر استفاده از جاذب های ترکیبی را در یک سیستم تهویه مطبوع بررسی کرده است. او با استفاده از داده های تجربی نشان داد که استفاده از یک جاذب ترکیبی در یک سیستم تهویه مطبوع باعث کاهش مصرف انرژی جهت سردسازی می شود.

لاریسا نیز ترکیب کلرید کلسیم و سیلیکاژل به روش اشباع سازی را بررسی نموده و نتایج تجربی به دست آمده نشان داد که عمر مفید جاذب های ترکیبی به مراتب کمتر از جاذب های معمولی است و این به دلیل خرد شدن جاذب ها در هنگام احیاء می باشد. او نشان داد با اینکه افزایش قابل توجهی در ظرفیت جذب به وجود می آید، اما استفاده مکرر از جاذب در سیستم جذب باعث خرد شدن (degradation) جاذب می گردد.

علاوه بر تحقیقات انجام شده برای ترکیب دو یا چند ماده جاذب رطوبت، تحقیقاتی نیز جهت ترکیب با موادی که جاذب الرطوبه نیستند نیز صورت گرفته است. چون فرآیند جذب اصولا یک فرآیند گرمازا است این مواد بیشتر برای افزایش میزان انتقال حرارت در بستر صورت گرفته است. در تولید این مواد با نشاندن ماده جاذب بر روی یک ماده خنثی که دارای ظرفیت حرارتی بیشتری نسبت به ماده جاذب می باشد سعی می شود از افزایش دما در روی سطح جاذب به هنگام جذب جلوگیری گردد و با این عمل راندمان جذب افزایش یابد. روش تولید جاذب های ترکیبی از این دسته غالبا پیچیده تر از تهیه به روش اشباع سازی می باشد.

ویلما کوستا و جوز کنکالوس با استفاده از روش سل – ژل موفق به ساخت جاذب ترکیبی سیلیکاژل – تیتانا شدند. این جاذب می تواند تا دمای 600 درجه سانتیگراد را تحمل کند. این کامپوزیت با روش هیدرولیز دو مرحله ای در محلول اسیدی تهیه می گردد.

در این تحقیق سیستم به صورت یک بستر جاذب که جریان گاز مرطوب از درون آن عبور می کند در نظر گرفته می شود و مخلوط جاذب و ماده پایه به شکل محیط متخلخل میکروسکوپی که اندازه و نوع منافذ یکسان، یعنی منافذ محیط متخلخل، یکنواخت می باشد، فرض می شود و با استفاده از دیدگاه نفوذ ملکولی به داخل محیط متخلخل، مقدار جذب در آن مورد بررسی قرار گرفته و اثر پارامترهایی همچون درصد اختلاط و خواص و تخلخل ماده بر میزان جذب تعیین می گردد. همچنین تاثیر دما در میزان جذب نیز در نظر گرفته می شود.

به این ترتیب در ابتدا معادلات نفوذ در داخل محیط متخلخل به همراه موازنه های جرم و انرژی و شرایط مرزی مربوطه در حالت گذرا ارائه می شود و بعد از حل آنها، اثر پارامترهای مختلف بر روی جذب مشخص می گردد.

جاذب خالصی که برای بررسی فرآیند جذب انتخاب گشته، ماده سیلیکاژل می باشد. اگرچه سیلیکاژل مدت هاست که به عنوان جاذب مورد استفاده قرار می گیرد، اما جزئیات فرآیند انتقال رطوبت و حرارت درون ذرات سیلیکاژل هنوز کاملا مشخص نشده است. همچنین در این فرآیند کلرید لیتیم به عنوان افزودنی انتخاب شده است. پس از ساخت جاذب کامپوزیت و انجام آزمایش های لازم و بررسی پارامترها، فرآیند جذب مدلسازی خواهد شد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

(M.SC) پایان نامه جهت اخذ کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرایند
عنوان:

اصلاح شبکه مبدل های حرارتی واحد تقطیر پالایشگاه تهران

چکیده:

کارکرد شبکه مبدلهای حرارتی تأثیر بسزایی در مصرف انرژی دارد تکنولوژی pinch روش طراحی مؤثری را برای پروژه های جدید و اصلاحی ارائه می نماید از جمله فرآیندهای مهم واحد تقطیر می باشد که اولین فرایند در پالایشگاه ها محسوب می شود بنابراین بایستی به دنبال بهبود و افزایش کارایی آن باشیم.

اطلاعات پس از استخراج از جریانهای موجود مورد بررسی قرار گرفته مجموعاً شامل 37 جریان هستیم که 25 جریان گرم و 12جر یان سرد می باشد و اطلاعات اقتصادی جزو ملزومات کار است از روش راندمان سطح برای بدست آوردن مراحل هدف گذاری و طراحی استفاده می شود برای مرحله اشکال زدایی از نرم افزار معروف Aspen pinch استفاده نموده ایم طراحی موجود با استفاده از اثر متقابل هزینه های اصلی و انرژی بهبود می یابد. مقدار مصرف تأسیسات گرم برابر 128561kw می باشد و راندمان سطح حرارتی برای طراحی موجود برابر 0/7 است از روش راندمان سطح مقدار ΔTmin بهینه برابر 14 درجه سانتیگراد به دست می آید.

برای اصلاح شبکه از این اختلاف دمایی استفاده می نمائیم و ابتدا مبدل هایی که باعث هدر رفتن انرژی و عبور انرژی از pinch می شوند را مشخص نموده و در نهایت کار را با تغییراتی در فرایند آغاز می نمائیم که این تغییرات شامل اضافه کردن مبدل های جدید، جابه جایی مبدلها و تعویض جریانها می باشد.

مقدمه:

بعد از بحران انرژی در دهه 80 به طراحی بهینه فرآیند توجه بیشتری شده است یکی از زمینه هایی که در آن موفقیت چشم گیری حاصل شده است انتگراسیون فرآیند بوده است. از طرفی تکنولوژی Pinch نشان داده است که یکپارچه سازی خوب فرایند، به واسطه سادگی طراحی تأسیسات و استفاده درست از انرژی و سرمایه، مفید و نافع می باشد. روش Pinch مکمل روشهای قبلی است و تحت عنوان Retrofit by pinch method نام گرفته در این روش اصلاح شبکه براساس مفاهیم فیزیکی و تحلیل های ترمودینامیک استوار است و به طراح اجازه می دهد که بتواند تغییرات اعمال شده در شبکه را کنترل و آن را به سمت طرح های عملی هدایت نماید استفاده از این روش در پروژه های صنعتی زمانیکه انرژی در درجه اول اهمیت قرارداشته باشد به صرفه جویی قابل توجهی منجر می شود. یک کار دیگر که در این زمینه انجام شده است، اهداف هزینه سرمایه گذاری را با اهداف انرژی ترکیب می کند و این کار حتی به صرفه جویی بیشتری منجر می شود.

فصل اول

1-1- مقدمه ای بر اصلاح شبکه مبدل های حرارتی (Retrofit)

بعد از بحران انرژی در دهه 80 به طراحی بهینه فرآیند توجه بیشتری شده است یکی از زمینه هایی که در آن موفقیت چشم گیری حاصل شده است انتگراسیون فرآ یند بوده است. از طرفی تکنولوژی Pinch نشان داده است که یکپارچه سازی خوب فرایند، بواسطه سادگی طراحی تأسیسات و استفاده درست از انرژی و سرمایه، مفید و نافع می باشد.

طرح های غیربهینه شبکه مبدل های حرارتی اغلب پروژه هایی هستند که سالها قبل طراحی شده اند ولی ب ه علت عدم رعایت اصول طراحی Pinch مشکلات فراوانی در آنها وجود دارد. اینگونه طرحها غالباًٌ از سطح حرارتی بیشتری نسبت به مقدار لازم استفاده می کنند و یا مصرف انرژی بیش از حد دارند. چنین پروژه هایی نه تنها از نظر اقتصادی مناسب نیستند بلکه ممکن است بعد از مدتی مشکلاتی از نظر عملیاتی نیز در فرایند ایجاد نمایند به هر حال اگر هدف رفع مشکل عملیاتی باشد و یا کاهش مصرف انرژی و طبعاً کاهش هزینه های عملیاتی لازم است که اصلاحاتی در پروژه صورت گیرد. بنابراین در برخورد با چنین پروژه هایی ابتدا بایستی شبکه موجود بررسی شده و تخلف های صورت گرفته در آن مشخص شود و سپس با درنظرگرفتن اهداف انرژی و سرمایه گذاری و مهمتر از همه محدودیت های ساختمان شبکه موجود آنرا به سمت یک شبکه بهینه هدایت نمائیم.

با بدست آوردن روشی مناسب برای بهینه سازی شبکه مبدلهای حرارتی خواهیم توانست پاسخگوی خواسته های گوناگونی باشیم که در این زمینه مطرح می گردد از جمله این خواسته ها می توان به موارد زیر اشاره نمود.

1- چه مقدار انرژی می توان با صرف حداقل هزینه برای تجهیزات ذخیره نمود؟

2- آیا می توان میزان محصول را بدون استفاده از انرژی مازاد افزایش داد؟

3- بهترین مکانها ی موجود برای تغییر در شبکه مبدلها ی حرارتی کدامند؟

4- آیا نیازمند استفاده از مبدل جدیدی در شبکه هستیم یا اینکه جریان های گذرنده از مبدل موجود در شبکه را تغییر دهیم و یا اینکه هردو؟

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان:

ارزیابی عملکرد فرآیند ترسیب الکتروشیمیایی در حذف کروم از فاضلاب های صنعتی

چکیده:

فاضلاب صنایع آبکاری و دیگر صنایع در صورتی که بدون تصفیه مناسب در محیط تخلیه گردد، سبب صدمات جدی به محیط زیست و سلامت انسان ها می گردد. بنابراین قبل از تخلیه فاضلاب در محیط زیست بایستی کروم را از آن حذف نمود. یکی از روش های حذف کروم از فاضلاب صنعتی ترسیب الکتروشیمیایی می باشد. فرآیند ترسیب الکتروشیمیایی به عنوان یک جایگزین جهت حذف کروم شش ظرفیتی پیشنهاد شده است. هدف اصلی از این تحقیق تصفیه فاضلاب های صنعتی بدون افزایش هرگونه مواد شیمیایی و با استفاده از انرژی الکتریکی و براساس احیا کروم شش ظرفیتی به کروم سه ظرفیتی در حضور آهن دو ظرفیتی که از الکترودهای آهن در محلول به واسطه اتصال جریان مستقیم (DC) آزاد شده صورت می گیرد.

روش ها: این تحقیق که مطالعه ای تجربی است، در آزمایشگاه گروه مهندسی بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی اصفهان به منظور ارزیابی عملکرد فرآیند ترسیب الکتروشیمیایی در حذف کروم از پساب سنتزی با غلظت های 500، 1000 و 1500 میلی گرم بر لیتر در PH های 2/5، 3/5، 4/5 و 5/5 و همچنین در ولتاژهای 10 تا 50 انجام شده است. در این پژوهش به منظور دستیابی به شرایط بهینه جهت حذف کروم از قبیل PH، ولتاژ و زماند ماند از یک طرح نمونه شامل مخزن شیشه ای به حجم 1/142 لیتر و تعداد چهار صفحه فلزی از جنس آهن به ابعاد cm 1*11*0.3 (طول * عرض * ضخامت) و با تامین جریان مستقیم (DC) از یک ترانسفورماتور با قدرت 5 آمپر استفاده شد.

نتایج: نتایج و یافته های این تحقیق نشان می دهد، که میزان حذف کروم در طی فرآیند ترسی الکتروشیمیایی در PH های 2/5 و 3/5 به طور موثری رخ می دهد. به طوری که راندمان حذف کروم در این فرایند در شرایط بهینه PH برابر با 3/5 و ولتاژ 50 در زمان ماند 75 دقیقه بیش از 99% و غلظت کروم در پساب نهایی به 1/18 میلی گرم بر لیتر می باشد.

بحث: از بررسی یافته های به دست آمده در این تحقیق نتیجه گیری می شود که:

ارتباط مستقیمی بین ولتاژ مصرفی و راندمان حذف کروم از پساب سنتزی در طی فرآیند الکتروشیمیایی وجود دارد. به طوری که در ولتاژهای 40 و 50 میزان بیشتری کروم از پساب سنتتیک در طی فرآیند الکتروشیمیایی حذف می گردد.

با افزایش زمان ماند کروم در فرآیند ترسیب الکتروشیمیایی راندمان به طور موثری افزایش می یابد.

مقدمه

وجود فلزات سنگین در فاضلاب صنایع و فاضلاب خانگی با غلظت های زیاد موجب آسیب به محیط زیست آبی و به خطر افتادن سلامت انسان ها می شود. یون های فلزی محلول در فاضلاب ناشی از فرآیندهای صنعتی، تولیدی و فلزکاری می باشند. به علاوه بخش هایی از صنایع شیمیایی فلزات سنگین را به عنوان تمیز کننده ها، کاتالیست و عوامل احیا کننده استفاده می کنند. از جمله یون های فلزی که در فاضلاب صنایع مختلف یافت می شود، کروم می باشد. کروم در صنایعی نظیر آب کروم کاری، چرم سازی، نساجی، آبکاری و کودهای شیمیایی و همچنین پالایش نفت به کار می رود. اگر چنانچه فاضلاب صنایع مصرف کننده کروم بدون تصفیه مناسب به محیط پذیرنده اعم از آبی یا خاکی تخلیه گردد، سبب خسارت جدی به محیط زیست می گردد. کروم به طور گسترده در پوسته زمین پراکنده می باشد. از نظر فراوانی بیست و یکمین عنصر پوسته زمین محسوب می شود و فراوانی آن در پوسته خاک 122 گرم در تن می باشد.

با توجه به اینکه یون های محلول فلزات سنگین در فاضلاب صنایع مختلف یافت می گردد، و برای محیط زیست زیان آور می باشد، بنابراین تصفیه فاضلاب صنعتی این گونه صنایع ضروری به نظر می رسد. فلزات سنگین به ویژه کروم شش ظرفیتی را می توان با استفاده از فرآیندهای گوناگونی از فاضلاب ها حذف نمود. برخی از این فرآیندها عبارتند از: ترسیب شیمیایی، تعویض یونی، الکترولیز ترسی الکتروشیمیایی می باشد. که در بخش های بعدی به طور مفصل شرح داده می شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.