اندازه گیری ضریب نفوذ آمین آزید در هوا و ارائه مدل مربوطه جهت انبارداری سوخت مایع

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی- فرآیند
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:106
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

مقدمه
زماني يك واحد پالايشگاهي برشهای نفتی نظیر بنزين يا گاز مايع و يا يك واحد نظامي پيشرانه هاي موشکی از قبیل دی متیل هیدرازین نامتقارن (UDMH) و هیدرازین را … توليد مي كنند بر انبارداري درست و مناسب از آنها همت مي گمارند. براي اين منظور مراكز ایمنی، بهداشت و محیط(HSE) و انجمن بهداشت و ایمنی حرفه ای (OSHA) و ساير واحدها در كنار يكديگر دستورالعمل هايي اتخاذ مي نمايند كه در برگيرندة يك سري از استانداردها وكد هاي بين المللي مي باشد كه مي توان از خرابي ها و نشتي هاي پيش آمده جلوگيري كرد. استانداردهاي بين المللي دقيقاً همان پارامترهاي مهم بر مطالعه انبارداري سوخت هاي شيميايي و نظامي مي باشند. درپروژه¬هاي عملياتي و فرآيندي و در برنامه هاي فضايي و دفاعي پارامترهاي اصلي بر بررسي پيراموني مخازن انبارداري سوختهاي مايع يكسان مي باشند ولي اين موضوع براي برنامه هاي دفاعي ونظامي كمي دقيق تر و حساس تر است. اين پارامترها شامل : دما، نوع و فشار گاز بالاي مخزن نگهداري، جنس مخزن، نور، ناخالصي و رطوبت مي باشند. يكي از پارامتر هاي مهم و البته بررسي نشده در اين راستا ضريب نفوذ مي باشد كه موضوع اين تحقيق مي باشد. وقتي كه مخزن سوخت دچار نشتي ميشود، بعد از مدتي بر اثر گراديان غلظت در محوطة انبارداري پخش مي گردد و چون سوخت ها تماميشان سمي می باشند براي سلامتي كاربران و اپراتورهای سایت بسيار خطرناك تلقي ميشوند. ناگزير ضروري است كه مقوله مهمی به نام حداقل شعاع نفوذ انبارداري جهت حصار كشي براي اين موضوع را در نظر داشت ولی با اين حال مراكز ايمني مانند انجمن ملي حمایتی آتش نشانی(NFPA) در ساير موارد( از قبيل آتش سوزي و انفجار) شعاع انفجار را براي مخزن سوخت در نظر مي گيرند. بدین ترتیب با یافتن ضریب نفوذ هر پیشرانۀ خصوصاً سوخت مورد نظر یعنی آمين آزيد می توان حداقل شعاع انبارداری را محاسبه نمود.در اینجا جهت بدست آوردن ضریب نفوذ سوخت مایع آمين آزيد در هوا، دستگاهها و روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی بایستی به کار گرفته شوند تا بتوان ضريب نفوذ را بدست آورد. در تمامی مقالات و مراجع علمی مهندسی شیمی، مهندسی مکانیک و ابزار دقیق تعداد روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی (چه مایع در گاز، یا جامد در گاز ویا گاز در گاز) در حدود20 تا 25 روش می باشد که می توان به مهمترین آنها از جمله: روش کروماتوگرافی گازی ، روش دو حبابی(دوبالني)، روش تداخل سنجی هالوگرافیکی(تمام نگاری) و …. اشاره کرد. شایان ذکر است که روند نفوذ مایع در گاز و جامد در گاز دقیقاً مانند گاز در گاز می باشند چون حالات مایع و جامد باید به صورت گاز یا بخار در بیایند تا داخل توده هوا یا گاز نفوذ کنند. به همین دلیل دستگاه ها و روشهای ضریب نفوذ آنها یکی است و تنها در تئوری آنها فرق می باشد.
از بین روشها و با توجه به امکانات موجود در مرکز تحقیقات شیمی و مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر روش استفان- ماکسول(لولۀ تبخیری) انتخاب گردید. تکنیک استفان- ماکسول تکنیک بسیار ساده، و مبنای آن براساس نرخ تبخیر سیال در هوا می باشد. سرعت نفوذ در این روش ممکن است حتی نصف یک روز هم طول بکشد. صحت روش استفان- ماکسول به صورت مبهمی در مقالات گفته شده است که متاسفانه نمی توان آن را در محاسبات دخالت داد اما با این وجود خطا آن بیش از 5% گزارش شده است. در ابتدا جهت کالیبراسیون دستگاه ضروری است که از یک سیالی مانند آب مقطر که در مراجع ضرایب نفوذ آن در دماهای مختلف وجود دارد استفاده شود تا بتوان با اطمینان کامل به سراغ سوخت مایع مورد نظر رفت. نشتی مخزن سوختهای مایع خصوصاً آمین آزیدی ممکن است در دماهای مختلف اتفاق بیافتد به همین دلیل انتخاب این سیال کمک می کند که در چهار دمای مختلف فوق بتوان ضریب نفوذ این سوخت را محاسبه نمود. در آغاز آزمایش مهمترین کار، انتخاب لولۀ نفوذ یا لولۀ استفان- ماکسول می باشد که این عمل با تست مویینگی از سه قطر مختلفی از لوله ها انجام می شود. در این آزمایش جهت کمینه نگه داشتن ارتفاع صعود مویینگی می توان با افزایش قطر لوله آن را کاهش داد. به عبارتی دیگر سیال آزمایشی آب با کشش سطحی( 72) و سیال اصلی آمین آزید(با کشش سطحی 25) در لوله می توانند طبق نیروی چسبندگی و پیوستگی حالت تعقر پیدا و درون لوله صعود کنند که با افزایش قطر لوله این حالت تعدیل پیدا خواهد کرد. از طرفی با انتخاب قطر بالایی از لوله بایستی مراقب جریان همرفت بود. معذلک با برآيند خوبي ازاین دو پدیده و با توجه به مستندات علمی فوق، لولۀ انتخاب شده به قطرmm 32~ mm75/31 می باشد. مبنای آزمایش دراین تحقیق بصورت وزنی بوده و در هر3ساعت(3،6 و9 ساعت) نمونه از سیستم خارج نموده و توزین با ترازوی(gr0001/0) انجام میشود. اختلاف جرم بدست آمده( ) در هر 3 ساعت( ) با رابطۀ جرم حجمی به حجم کم شدۀ سیال( ) و به ارتفاع کم شده سیال( )تبدیل خواهد شد. در این فرآیند نفوذ، شار در جزء ساکن مد نظر است چون سرعت هوا بسیار کند در نظر گرفته شده است. بعد از یافتن ضریب نفوذ تجربي آمین آزید سعی میشود که با وجود اطلاعات بسیار محدود و اندک در مورد این ماده، آن را با معادلات تجربی مراجع تخمین زد تا بتوان مدل مناسبي براي مادۀ نشتي آمین آزیدی ارائه داد.
سپس برای تعیین شعاع انبارداری مخزن سوخت مورد نظر از معادلۀ توزیع غلظت یعنی قانون بقای جرم مادۀ سوختی استفاده میشود که با مفروضات خاصی به قانون دوم فیک تک بعدی تبدیل خواهد گشت. حل این معادله دیفرانسیلی پاره ای یک بعدی شعاع انبارداری مخزن را نتیجه می دهد. با حل معادله دیفرانسیلی می توان دریافت که بعد از نشت سوخت مایع آمین آزیدی هر نقطۀ که گرادیان غلظت آن صفر شود آن نقطه حداقل شعاع انبارداری مخزن آمین آزیدی جهت حصار کشی خواهد بود و طبیعتاً این نتیجه حاصل می شود که کاربر آن سوخت در واحد از نظر ایمنی مشکلی نخواهد داشت.
در این مطالعه هدف یافتن ضریب نفوذ سوخت جدیدی آمين آزيد در هوا و پس از آن محاسبۀ شعاع انبارداری مخزن آن است.در فصل 1 این تحقیق به اهمیت ضریب نفوذ در انبارداری مخازن سوختهای مایع پرداخته میشود که شامل پارامترهاي موثر بر ذخيره¬سازي پيشرانه¬هاي مايع می باشد.در فصل 2 به برخی از معادلات مربوط به تعیین ضریب نفوذ ملکولی در گازها در فشار پایین، به همراه خطاهاي آنها اشاره شده است.در فصل 3 دستگاه ها و روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی به همراه خطاهاي آنها شرح داده شده است.در فصل 4 نحوه انجام آزمایشات و محاسبات و هم چنین معرفی فرمولها و رابطه های این آزمایش از قبیل رابطه شار و تابع کلی برای ضریب نفوذ و معادلۀ توزیع غلظت جهت یافتن شعاع انبارداری، آورده شده است. روش ارائه شده برای اندازه گیری ضریب نفوذ مایع(آب و آمین آزید) در گاز در فشار یک اتمسفر و در دماهای (K1/289=C˚15/95)، (K2/298=C˚05/25)، (K6/312=C˚45/39) و (K2/333=C˚05/60) انجام شده است.در فصل 5 انجام محاسبات برای هر دو سیال و نتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفته و در فصل 6 اختصاصبه نتیجه گیری و پیشنهادات دارد.

فهرست مطالب

چکیده ………………………………………………………………………………………………………….1
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………. 2

فصل اول : اهميت ضريب نفوذ در انبارداري سوخت مايع

1-1) مقدمه ………………………………………………………………………………………………………..6
1-2) پارامتر های محیطی بر انبارداری سوخت مایع………………………………………………………….. 6
1-2-1) خواص مطلوب سوختهاي مايع……………………………………………………………………………6
1-2-2) فاکتورهای انبارداری سوختهای مایع …………………………………………………………………….7
1-2-3) گروه های خطرناک سوختهای مایع………………………………………………………………………8
1-2-4) محل های خطر ناک سوختهای مایع…………………………………………………………………….8
1-3) اهمیت ضریب نفوذ در انبارداری سوخت مایع ………………………………………………………….. 8

فصل دوم : تئوري ها و معادلات معرفي شده براي ضريب نفوذ و تحليل آنها براي حالت گازي

2-1) تئوری نفوذ در گازها……………………………………………………………………………………….. 11
2-1-1) تئوری و ضرایب نفوذ سیستم های دو تایی گازها در فشار پایین…………………………………11
2-1-1-1) معادله برد و اسلاتري(BS)…..ا…………………………………………………………………….. 11
2-1-1-2) معادله چاپمن-انسکوگ(CE) …..ا……………………………………………………………………12
2-1-1-3) معادله ريد و شرود (RS)…ا……………………………………………………………………………13
2-1-1-4) معادله استفان –ماکسول(SM)………………………………………………………………ا……….13
2-1-1-5) معادله هایرش فلدر-برد-اسپاتس (HBS)…ا…………………………………………………………..14
2-1-1-6) معادلۀ وایک- لی(WL)……………………………………………………………………………………ا14
2-1-1-7) معادلۀ گیلیلند……………………………………………………………………………………………..15
2-1-1-8) چن-اوتمر(CO)…ا………………………………………………………………………………………….15
2-1-1-9) معادلهْ هاوآنگ(Huang) و همکارانش……………………………………………………………………15
2-1-1-10) معادله فولر ،شتلر وگیدینگز(FSG)……..ا………………………………………………………………16

فصل سوم : دستگاهها و روشهاي معرفي شده براي اندازه گيري ضريب نفوذ درحالت گازي و انتخاب روش مناسب

3-1) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………….19
3-2) انواع روشها و دستگاههای معرفی شده………………………………………………………………………19
3-2-1) روش کروماتوگرافی گازي(GC)……………………..ا………………………………………………………..19
3-2-2) روشهای تداخلی جریان(PF)………………………..ا………………………………………………………..20
3-2-3) روش لوله ای……………………………………………………………………………………………………21
3-2-4) روش لوله –بسته(CT)…………………………ا………………………………………………………………21
3-2-5) روش دو حبابی (دوبالني) (TB)………………………ا………………………………………………………21
3-2-6) روش لولۀ استفان- ماکسول يا روش لولۀ تبخیری(SM)……………ا………………………………………22
3-2-7) روش کاتافرز(کاتافورز)………………………………………………………………………………………….22
3-2-8) روش نفوذ برگشتی……………………………………………………………………………………………22
3-2-9) روش پراکندگی تیلوري(TD)………………..ا…………………………………………………………………22
3-2-10) روش مویینگی………………………………………………………………………ا………………………….23
3-2-11) روش سلول دیافراگمی(سلول غشایی) (DC)…………….ا…………………………………………………23
3-2-12) روش تداخل سنجی هالوگرافیکی(تمام نگاری) (HI)…………ا…………………………………………….23
3-2-13) روش طیف سنجی تحرک یونی (اسپکترومتری تحرک یونی)(IMS)…….ا…………………………………24
3-2-14) روش تداخل موج دمایی(TWI)……………….ا………………………………………………………………..24
3-2-15) روش نشتی مویینگی(CL)……………………..ا……………………………………………………………….24
3-2-16) روش انتشار نورپایا یا (روش لیزر-دوپلر)(SSS-LD).ا……………………………………………………………25
3-2-17) روش تبخیر درحالت پایا (SSE).ا………………………………………………………………………………….25
3-2-18) روش تداخل سنجی گوه ای(WI)…ا……………………………………………………………………………..25
3-2-19) روش دیسک چرخان(SD)……ا……………………………………………………………………………………26
3-2-20) روش جذب صوت(SA)……..ا………………………………………………………………………………………26

فصل چهارم: انجام آزمایشات ، معرفی تجهیزات مورد استفاده ، نحوه محاسبات و ارائه فرمولهاي مربوطه

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….. 28

4-2) خاصيت كشش سطحي……………………………………………………………………………………………..28
4-3) پديدة مويينگي…………………………………………………………………………………………………………28
4-4) آزمایشات و معرفی تجهیزات مورد استفاده………………………………………………………………………..32
4-4-1) تجهیزات و سیالات مورد استفاده………………………………………………………………………………….32
4-4-1-1) سیال……………………………………………………………………………………………………………….32
4-4-1-2) تجهیزات…………………………………………………………………………………………………………….33
4-4-1-2-1) لولۀ نفوذ همراه با سه راهی اختناقی(لولۀ استفان-ماكسول)……………………………………………33
4-4-1-2-2) کمپرسور………………………………………………………………………………………………………….34
4-4-1-2-3) فلومتر……………………………………………………………………………………………………………..35
4-4-1-2-4) ترمومتر جیوه ای…………………………………………………………………………………………………35
4-4-1-2-5) هیتر………………………………………………………………………………………………………………..36
4-4-1-2-6) ترازو…………………………………………………………………………………………………………………36
4-4-1-2-7) حمام آب…………………………………………………………………………………………………………..37
4-4-1-2-8) قیف های شیشه ای……………………………………………………………………………………………37
4-4-1-2-9) مگنت……………………………………………………………………………………………………………….38
4-5) اندازه گیری فشار هوای خروجی از فلومتر و فشار کل سیستم……………………………………………………39
4-6) نحوۀ انجام آزمایش ………………………………………………………………………………………………………40
4-7) تست مقايسه…………………………………………………………………………………………………………….41
4-8) نحوة انجام محاسبات …………………………………………………………………………………………………….48

فصل پنجم: انجام محاسبات و بحث و بررسی نتایج

5-1) مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………48
5-2) انجام محاسبات…………………………………………………………………………………………………………….48
1-5-2) تعيين ضريب نفوذ آب مقطر…………………………………………………………………………………………….55
5-5-2) تعيين ضريب نفوذ آمين آزيد……………………………………………………………………………………………61

5-3) مقايسه ي بين ضرايب نفوذ تجربي آب و آمين آزيد با ضرايب نفوذ آنها در مراجع………………………………… 63
5-4) تخمین مدل تجربی آمین آزید باتوجه به معادلات تجربی حالت گازی در مراجع…………………………………… 70
5-5) تخمین شعاع انبارداری…………………………………………………………………………………………………. 78

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات

6-1) نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………….. 80
6-2) پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………….. 81
منابع ارسی……………………………………………………………………………………………………………………. 83
منابع لاتين……………………………………………………………………………………………………………………… 85

فهرست جدول ها

2-1: مقادیر حجم های نفوذ اتمی ومولکولی ارائه شده…………………………………………………………….. 17
4-1: ضرایب نفوذ آب در هوا در شرایط اتمسفری………………………………………………………………………32
4-2 : نمایشی از جدول داده ها جهت یافتن ضریب نفوذ………………………………………………………………44

5-1: داده های اختلاف جرم آب مقطر ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚95/15………………ا………………………………………………………………………………………………….49
5-2 : داده های اختلاف جرم آب مقطر ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚05/25…………ا……………………………………………………………………………………………………..51
5-3 : داده های اختلاف جرم آب مقطر ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚45/39………ا………………………………………………………………………………………………………..53
5-4 : داده های اختلاف جرم آب مقطر ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚05/60……….ا……………………………………………………………………………………………………….54
5-5: داده های اختلاف جرم آمین آزید ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚95/15…ا……………………………………………………………………………………………………………..56
5-6: داده های اختلاف جرم آمین آزید ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚05/25……ا…………………………………………………………………………………………………………….57
5-7: داده های اختلاف جرم آمین آزید ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚45/39…….ا……………………………………………………………………………………………………………58
5-8: داده های اختلاف جرم آمین آزید ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚05/60……ا…………………………………………………………………………………………………………….59
5-9: ضرايب نفوذ حاصله آب مقطر و ماده سوختي آمين آزيدي در برابر ضرايب نفوذ آب در مراجع…………………………………………………………………………………………………………………….60
5-10: مقایسه ی معادلات تجربی برای آب مقطر در دمای (K1/289=C ˚15/95) و
( K 2/298=C ˚05/25)………ا……………………………………………………………………………………..62
5-11:مقايسه ي معادلات تجربي براي آب مقطر در دماي (K 2/298=C ˚05/25) و
( K 6/312=C˚45/39)…….ا………………………………………………………………………………………….64
5-12: مقایسه ی معادلات تجربی برای آب مقطر در دمای ( K6/312=C ˚45/39) و (K2/333=C ˚05/60)…..ا…………………………………………………………………………………………………………… 65
5-13: مقایسه ی معادلات تجربی برای آمین آزید در دمای (K1/289=C ˚15/95) و ( K2/298=C ˚05/25)…….ا…………………………………………………………………….. ………………………………….66

69 5-14: مقایسه ی معادلات تجربی برای آمین آزید در دمای (K2/298=C ˚05/25) و ( K 6/312=C ˚45/39)….ا……………………………………………………………………………………………………………. 67
5-15: مقایسه ی معادلات تجربی برای آمین آزید در دمای (K6/312=C ˚45/39) و
(K2/333=C ˚05/60)………ا…………………………………………………………………………………………. 68

فهرست نمودارها

4-1: شیب داده های بر حسب …………………………………………………………………………………………50
5-1 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚95/15……………ا……………………………………………………………………………………………………….52

74 5-2 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚05/25…………….ا………………………………………………………………………………………………………53
5-3 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚45/39………………ا…………………………………………………………………………………………………….54
5-4 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚05/60…………….ا………………………………………………………………………………………………………..56
5-5 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای اC ˚95/15….ا………………………………………………………………………………………………………………….58
5-6 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C 05/25………..ا………………………………………………………………………………………………………………59
5-7 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚45/39…….ا……………………………………………………………………………………………………………….61
5-8 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚05/60………………..ا……………………………………………………………………………………………………63
5-9 : مقايسه ي منحني داده هاي ضرايب نفوذ تجربي حاصله آب مقطر و ضرايب نفوذ تجربي آب در مراجع برحسب دما……………………………………………………………………………………………………………………………63
5-10 : مقايسه ي منحني داده هاي ضرايب نفوذ تجربي حاصله آمين آزيد در برابر ضرايب نفوذ تجربي آب در مراجع برحسب دما…………………………………………………………………………………………………………………………..74
5-11 : منحني داده هاي کسر مولی سوخت مایع آمین آزید در هوا در برابر شعاع انبارداری آن در دمای C ˚15/95………..ا……………………………………………………………………………………………………………..75
5-12 : منحني داده هاي کسر مولی سوخت مایع آمین آزید در هوا در برابر شعاع انبارداری آن در دمای C ˚05/25………ا……………………………………………………………………………………………………………….75
5-13 : منحني داده هاي کسر مولی سوخت مایع آمین آزید در هوا در برابر شعاع انبارداری آن در دمای C ˚45/39……………ا…………………………………………………………………………………………………………..76
5-14 : منحني داده هاي کسر مولی سوخت مایع آمین آزید در هوا در برابر شعاع انبارداری آن در دمای C ˚05/60 ….ا…………………………………………………………………………………………………………………………….78

فهرست شکل ها

4-1 : ميزان صعود مويينگي در يك لوله مويين در حالت معمول……………………………………………………….. 29
4-2: ميزان صعود مويينگي بين دو صفحه با فاصله (D)…………………………ا……………………………………….29
4-3 : میزان صعود مویینگی بین دو لولۀ مویین هم مرکز و به شعاعهای …………………………………………….. 30
4-4 : لولۀ با قطر(16/6میلیمتر)………………………………………………………………………………………………31
4-5 : لولۀ با قطر(10میلیمتر)…………………………………………………………………………………………………31
4-6 :لولۀ با قطر(75/31میلیمتر)……………………………………………………………………………………………..31
4-7: نمای کلی از set up مورد استفاده…………………………………………………………………………………..33
4-8 : لولۀ نفوذ همرا با سه راهی اختناقی………………………………………………………………………………..34
4-9 :كمپرسور فيني(230 OL)…………ا……………………………………………………………………………………34
4-10: فلومتر سري……………………………………………………………………………………………………………35
4-11: ترمومتر جیوه ای……………………………………………………………………………………………………….35
4-12: هيتر MR3001K……….ا………………………………………………………………………………………………36
4-13: ترازوMettler AE160………ا…………………………………………………………………………………………36
4-14: حمام آب………………………………………………………………………………………………………………..37
4-15: قیف های شیشه ای………………………………………………………………………………………………..37
4-16: مگنت………………………………………………………………………………………………………………….40
4-17: تعیین فشار هوای خروجی از فلومتر………………………………………………………………………………40
4-18: شمای کلی تجهیزات و دستگاه نفوذ تست اصلی……………………………………………………………41
4-19: شمای کلی تجهیزات و دستگاه نفوذ در تست(1)…………………………………………………………..41
4-20: شمای کلی تجهیزات و دستگاه نفوذ در تست(2)…………………………………………………………..45
4-21: عنصر حجمی سیال به ابعاد … ……………………………………………………………………………….45

چکیده

 نکته اساسي پس از توليد يک سوخت مایع ، انبار داري آن است. متاسفانه تا کنون  پارامترهای جامع و کاملی از سوی موسسات ایمنی ارائه نشده است که خاصیت انتقالی و ترموفیزیکی ضریب نفوذ یکی از عوامل بررسی نشده و جدید در این زمینه می باشد. نشتی احتمالی سوخت مایع از مخزن ایجاب می کند که ضریب نفوذ آن در هوا و شعاع انبارداری آن جهت ایمنی کاربران  در منطقۀ نگهداری مخازن تعیین شود.

در این تحقیق یک مطالعه جامع جهت تعیین اندازه گیری ضریب نفوذ سوخت مایع آمين آزيد جهت انبارداری آن انجام شده است. برای اندازه گیری ضریب نفوذ این سوخت مایع در هوا از روش استفان-ماکسول استفاده گردید. بدین منظور جهت کالیبره نمودن دستگاه از آب مقطر استفاده شد که ضرایب نفوذ آن در هوا  و در فشار یک اتمسفر  و در دما های مختلف  جهت مقایسه موجود است.  جهت بدست آوردن ضریب نفوذ این سیالات( آب مقطر و آمين آزيد)  دو روش ارائه شده است كه به دنبال آن ضریب نفوذ محاسبه شده اين سوخت در قانون دوم فیک تک بعدی جهت محاسبۀ حداقل شعاع انبارداری قرار داده میشود. هم چنين با تخمین معادلات تجربی برای سوخت مایع آمین آزید بهترین مدل ارائه می گردد.

مقدمه

زماني يك واحد پالايشگاهي برشهای نفتی نظیر بنزين يا گاز مايع  و يا يك واحد نظامي پيشرانه هاي موشکی از قبیل دی متیل هیدرازین نامتقارن (UDMH) و هیدرازین را … توليد مي كنند بر انبارداري درست و مناسب از آنها  همت مي گمارند. براي اين منظور مراكز ایمنی، بهداشت و محیط(HSE) و انجمن بهداشت و ایمنی حرفه ای (OSHA) و ساير واحدها در كنار يكديگر دستورالعمل هايي اتخاذ مي نمايند كه در برگيرندة يك سري از استانداردها وكد هاي بين المللي مي باشد كه مي توان از خرابي ها و نشتي هاي پيش آمده جلوگيري كرد. استانداردهاي بين المللي دقيقاً همان پارامترهاي مهم بر مطالعه انبارداري سوخت هاي شيميايي و نظامي مي باشند. درپروژه­هاي عملياتي و فرآيندي و در برنامه هاي فضايي و دفاعي پارامترهاي اصلي بر بررسي پيراموني مخازن انبارداري سوختهاي مايع يكسان مي باشند ولي  اين موضوع براي برنامه هاي دفاعي ونظامي كمي دقيق تر و حساس تر است. اين پارامترها  شامل : دما، نوع و فشار گاز بالاي مخزن نگهداري، جنس مخزن، نور، ناخالصي و رطوبت مي باشند. يكي از پارامتر هاي مهم و البته بررسي نشده در اين راستا ضريب نفوذ  مي باشد كه موضوع اين تحقيق مي باشد. وقتي كه مخزن سوخت دچار نشتي ميشود، بعد از مدتي بر اثر گراديان غلظت در محوطة انبارداري پخش مي گردد و چون سوخت ها تماميشان سمي می باشند براي سلامتي كاربران و اپراتورهای سایت بسيار خطرناك تلقي ميشوند. ناگزير ضروري است كه مقوله مهمی به نام حداقل شعاع نفوذ انبارداري جهت حصار كشي براي اين موضوع را در نظر داشت ولی با اين حال مراكز ايمني مانند انجمن ملي حمایتی آتش نشانی(NFPA) در ساير موارد( از قبيل آتش سوزي و انفجار) شعاع انفجار را براي مخزن  سوخت در نظر مي گيرند. بدین ترتیب با یافتن ضریب نفوذ هر پیشرانۀ خصوصاً  سوخت مورد نظر یعنی آمين آزيد می توان حداقل شعاع انبارداری را محاسبه نمود.

در اینجا جهت بدست آوردن ضریب نفوذ سوخت مایع آمين آزيد در هوا، دستگاهها و روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی بایستی به کار گرفته شوند تا بتوان ضريب نفوذ را بدست آورد. در تمامی مقالات و مراجع علمی مهندسی شیمی، مهندسی مکانیک و ابزار دقیق تعداد روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی (چه مایع در گاز، یا جامد در گاز ویا گاز در گاز) در حدود20 تا 25 روش می باشد که می توان به مهمترین آنها از جمله: روش کروماتوگرافی گازی ، روش دو حبابی(دوبالني)، روش تداخل سنجی هالوگرافیکی(تمام نگاری) و …. اشاره کرد. شایان ذکر است که روند نفوذ مایع در گاز و جامد در گاز دقیقاً  مانند گاز در گاز می باشند چون حالات مایع و جامد باید به صورت گاز یا بخار در بیایند تا داخل توده هوا یا گاز نفوذ کنند. به همین دلیل دستگاه ها و روشهای ضریب نفوذ آنها یکی است و تنها در تئوری آنها فرق می باشد.

از بین روشها و با توجه به امکانات موجود در مرکز تحقیقات شیمی و مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر روش استفان- ماکسول(لولۀ تبخیری) انتخاب گردید. تکنیک استفان- ماکسول تکنیک بسیار ساده، و مبنای آن براساس نرخ تبخیر سیال در هوا می باشد. سرعت  نفوذ در این روش ممکن است حتی نصف یک روز هم طول بکشد. صحت روش استفان- ماکسول به صورت مبهمی در مقالات گفته شده است که متاسفانه نمی توان آن را در محاسبات دخالت داد اما با این وجود خطا آن بیش از 5% گزارش شده است. در ابتدا جهت کالیبراسیون دستگاه ضروری است که از یک سیالی مانند آب مقطر که در مراجع ضرایب نفوذ آن در دماهای مختلف وجود دارد استفاده شود تا بتوان با اطمینان کامل به سراغ سوخت مایع مورد نظر رفت. نشتی مخزن سوختهای مایع خصوصاً آمین آزیدی ممکن است در دماهای مختلف اتفاق بیافتد به همین دلیل انتخاب این سیال کمک می کند که در چهار دمای مختلف فوق بتوان ضریب نفوذ این سوخت را محاسبه نمود. در آغاز آزمایش مهمترین کار، انتخاب لولۀ نفوذ یا لولۀ استفان- ماکسول می باشد که این عمل با تست مویینگی از سه قطر مختلفی از لوله ها انجام می شود. در این آزمایش جهت کمینه نگه داشتن ارتفاع صعود مویینگی می توان با افزایش قطر لوله آن را کاهش داد. به عبارتی دیگر سیال آزمایشی آب با کشش سطحی( 72) و سیال اصلی آمین آزید(با کشش سطحی 25) در لوله می توانند طبق نیروی چسبندگی و پیوستگی حالت تعقر پیدا و درون لوله صعود کنند که با افزایش قطر لوله این حالت تعدیل پیدا خواهد کرد. از طرفی با انتخاب قطر بالایی از لوله بایستی مراقب جریان همرفت بود. معذلک با برآيند خوبي ازاین دو پدیده و با توجه به مستندات علمی فوق، لولۀ انتخاب شده به قطرmm 32~ mm75/31 می باشد. مبنای آزمایش دراین تحقیق بصورت وزنی بوده و در هر3ساعت(3،6 و9 ساعت) نمونه از سیستم خارج نموده و توزین با ترازوی(gr0001/0) انجام میشود. اختلاف جرم بدست آمده( ) در هر 3 ساعت( ) با رابطۀ جرم حجمی به حجم کم شدۀ سیال( ) و به ارتفاع کم شده سیال( )تبدیل خواهد شد. در این فرآیند نفوذ، شار در جزء ساکن مد نظر است چون سرعت هوا بسیار کند در نظر گرفته شده است. بعد از یافتن ضریب نفوذ تجربي آمین آزید سعی میشود که با وجود اطلاعات بسیار محدود و اندک در مورد این ماده، آن را با معادلات تجربی مراجع تخمین زد  تا بتوان  مدل مناسبي براي مادۀ نشتي  آمین آزیدی ارائه داد.

 سپس برای تعیین شعاع انبارداری مخزن سوخت مورد نظر از معادلۀ توزیع غلظت یعنی قانون بقای جرم مادۀ سوختی استفاده میشود که با مفروضات خاصی به قانون دوم فیک تک بعدی تبدیل خواهد گشت. حل این معادله دیفرانسیلی پاره ای یک بعدی شعاع انبارداری مخزن را نتیجه می دهد. با حل معادله دیفرانسیلی می توان دریافت که بعد از نشت سوخت مایع آمین آزیدی هر نقطۀ که گرادیان غلظت آن صفر شود آن نقطه       حداقل شعاع انبارداری مخزن آمین آزیدی  جهت حصار کشی خواهد بود و طبیعتاً این نتیجه حاصل می شود که کاربر آن سوخت در واحد از نظر ایمنی مشکلی نخواهد داشت.

در این مطالعه هدف یافتن ضریب نفوذ سوخت جدیدی آمين آزيد در هوا و پس از آن محاسبۀ شعاع انبارداری مخزن آن است.

در فصل 1 این تحقیق به اهمیت ضریب نفوذ در انبارداری مخازن سوختهای مایع  پرداخته میشود که شامل پارامترهاي موثر بر ذخيره­سازي پيشرانه­هاي مايع  می باشد.

در فصل 2 به برخی از معادلات مربوط به تعیین ضریب نفوذ ملکولی در گازها در فشار پایین، به همراه خطاهاي آنها اشاره شده است.

در فصل 3 دستگاه ها و روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی به همراه خطاهاي آنها شرح داده شده است.

در فصل 4 نحوه انجام آزمایشات و محاسبات و هم چنین معرفی فرمولها و رابطه های این آزمایش از قبیل رابطه شار و تابع کلی برای ضریب نفوذ و معادلۀ توزیع غلظت جهت یافتن شعاع انبارداری، آورده شده است. روش ارائه شده برای اندازه گیری ضریب نفوذ مایع(آب و آمین آزید) در گاز در فشار یک اتمسفر  و در دماهای

(K1/289=C˚15/95)، (K2/298=C˚05/25)، (K6/312=C˚45/39) و (K2/333=C˚05/60) انجام       شده است.

در فصل 5  انجام محاسبات برای هر دو سیال و نتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفته و در فصل 6 اختصاص به نتیجه گیری و پیشنهادات دارد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت