بررسی انتقال جرم درون قطرات و ارائه یک مدل جدید – شیمی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:110
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی انتقال جرم درون قطرات و ارائه یک مدل جدید – شیمی

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

چکیده

فهرست مطالب :
مقدمه ۱
فصل اول بررسی و انتقال جرم قطره انتقال جرم بین فازی ۵
۱ـ ۱مقدمه ای بر انتقال جرم بین فازی ۶
۱ـ ۲مدلهای انتقال جرم بین فازی ۶
۱ـ ۳ضرائب کلی انتقال جرم ۱۲
۴-۱بررسی انتقال جرم قطره در حال تشکیل ۱۳
۱-۴-۱مدل های انتقال جرم نفوذی ۱۳
۲-۴-۱انتقال جرم در نواحی مختلف تشکیل قطره ۱۸
۳-۴-۱اثر چرخش داخلی بر انتقال جرم قطرات در حال رشد ۱۹
۵-۱بررسی مکانیک سیالات در حال صعود ۲۴
۱-۵-۱قوانین بنیادی ۲۴
۲-۵-۱حل تقریبی معادلات حرکت ۲۶
۳-۵-۱شکل قطره ۲۹
۴-۵-۱بررسی وجود چرخش داخلی در قطره در حال حرکت ۳۳
۵-۵-۱اثر چرخش داخلی و نوسان بر شکل قطره ۳۴
۶-۵-۱اندازه قطره ۳۵
۷-۵-۱مکانیک جریان سیال اطراف قطره در حال حرکت ۳۷
۸-۵-۱سرعت حد قطره ۳۸
۶-۱بررسی انتقال جرم قطرات در حال صعود یا سقوط ۴۴
۱-۶-۱انتقال جرم فاز پراکنده ۴۷
۲-۶-۱انتقال جرم فاز پیوسته ۴۹
۷-۱اثر عوامل فعال سطحی بر میزان انتقال جرم قطره ۴۹
فصل دوم مدلهای انتقال جرم ۵۹
۲ـ ۱مراحل مختلف انتقال جرم قطره ۶۰
۲ـ ۲معادلات کلی موازنه جرم برای قطره منفرد کروی ۶۱
۲ـ ۳تئوریهای موجود برای انتقال جرم قطره در حال صعود یا سقوط آزاد ۶۳
۲ـ ۳ـ ۱مدل قطره صلب ۶۴
۲ـ ۳ـ ۱ـ ۱روش حل نیومن ۶۵
۲ـ ۳ـ ۱ـ ۲حل جدید یانگ و کراز ـ پینتو ۶۶
۲ـ ۳ـ ۲مدل قطره چرخشی با جریان آرام ۶۹
۲ـ ۳ـ ۳مدل قطره چرخشی درهم ) آشفته ( ۷۶
۲-۳-۳-۲روابط تجربی ۸۵
۲ـ ۳ـ ۴مدل قطرات نوسانی ۸۵
۲ـ ۳ـ ۴ـ ۱مدلهای تئوری ۸۶
۲ـ ۴نواحی استفاده از مدلها ۹۱
۲ـ ۵ضرائب انتقال جرم فاز پیوسته ۹۴۶
۲ـ ۵ـ ۱ضرائب انتقال جرم فاز پیوسته برای قطره صلب ۹۵
۲ـ ۵ـ ۲ضرائب انتقال جرم فاز پیوسته برای قطرات چرخشی ۹۸
۲ـ ۵ـ ۳ضرائب انتقال جرم فاز پیوسته برای قطرات نوسانی ۱۰۰
فصل سوم مدل های انتقال جرم برج ۱۰۲
۳ـ ۱تئوری انتقال جرم برجهای استخراج مایع – مایع ۱۰۳
۳ـ ۲فلاکس موضعی انتقال جرم ۱۰۳
۳ـ ۳مدل های جریان ایده آل ۱۰۵
۳ـ ۳ـ ۱مدل جریان قالبی ۱۰۵
۳ـ ۳ـ ۲مدل جریان با اختلاط کامل ۱۰۹
۳ـ ۴مدل حقیقی جریان ۱۱۰
۱۱۱ Forward Mixing مدل۵ ـ۳
فصل چهارم بررسی چند مدل جدید انتقال جرم درون قطره ۱۱۵
۱۱۶ Handlos & Baron رد مدل۱ ـ۴
۴ـ ۲مدل ترکیبی ضرایب انتقال جرم برای قطره آلوده ۱۱۷
۴ـ ۳مدلی براساس مکانیزم فورانهای متلاطم ۱۲۰
۱۲۶ Kumar & Hartland معادله تجربی۴ ـ۴
۱۲۷ Ramirez & Korchinskey مدل تئوری۵ ـ۴
فصل پنجم بحث و نتیجه گیری ۱۲۸
۵ـ ۱اطلاعات و داده های تجربی ۱۲۹
۱۳۰ Henschke & Pfennig پیش بینی مدل۲ ـ۵
۱۳۸ Henschke & Pfennig تصحیح مدل۳ ـ۵
نتیجه گیری ۱۴۳
پیشنهاد برای تحقیق های بعدی ۱۴۳
فهرست منابع ۱۴۴

چکیده

استخراج مایع – مایع اخیراً به عنوان یکی از مهمترین روشهای جداسازی در صنایع مورد اسـتفاده فراوانـیدارد .  یکی از مهمترین مباحث در استخراج مایع – مایع انتقال جرم از فاز پراکنده می باشد مدلهای مختلفی برایبیان ضریب انتقال جرم به قطره و یا از قطره ارائه شده اند و بهترین مدلی که تاکنون نتایج خوبی در مقایسه بـا دادههای تجربی داشته است مدل هندلوس – بارون می باشد . ولی این مدل نیز دارای فرضیات دور از واقعیتی اسـت ومحققین دیگری مدلهای جدیدی ارائه کرده اند .  در ایـن پـروژه مـدل ارائـه شـده توسـط Henschke & Pfennig مـورد بررسـی قـرار گرفتـه اسـت وتصحیحی بر این مدل جهت کابرد آن در برج RDC ارائه شده است .  نتایج نشان می دهد .اختلاف تعداد مراحل تئوری و تجربی در مدل Pfennig & Henschke         زیاد اسـتکه دال بر دقت کم آن است . بر خلاف مدل Pfennig & Henschke  مدل اصلاح شده آن پیش بینی بـسی ار خوبی برای تعداد مراحل انتقـا ل دارد. مقایـسه پـیش بینـی مـدلPfennig & Henschke  و اصـلاح شـده آنبیانگر اینست که مدلPfennig & Henschke  ضرائب انتقال جرم داخل قطره را کمتر از مقادیر واقعـی آنهـاپیش بینی می کند .

مقدمه   بحران انرژی موجـود در جهـان ، منجـر بـه تحقیقـات وسـیعی در مـورد اسـتفاده از روشـهایجداسازی قابل رقابت با فرآیند تقطیر( که باعث مصرف مقدار زیادی انرژی می گـردد) شـده اسـت. بدین لحاظ استخراج مایع ـ مایع ، اکنون به عنوان یک فرآینـد جداسـازی مهـم در آمـده اسـت ، کـهموارد اسـتفاده از آن درصنایع پتروشیمی و هسته ای و حتی ساخت آنتی بیوتیک ها گـسترش یافتـهاست .   استخـراج مایع ـ مایع یکـی ازعملـیات واحد صنعتی مهـم است که بـرای آن انـواع تجهــیزات  طراحی شده اند مانند : همزننده ـ ته نشین کننده ها( Mixer  – settlers )  ،ستونهای آکنـده  )packed column ) ، سـتونهای همـزده( agitated column )  ، سـتونهای پاشـنده( spray column ) ، ستونهای سینی دار ( perforated tray column ) و غیره . در کلیه ایـن تجهیـزاتانتقال جرم از طریق پراکندن یک فاز مایع در دیگری ا نجام می گیـــرد کـه مایع اول» فاز پراکنـدهیا فاز قطره « و مایع دوم » فاز پیوسته « نامیده می شود .   عوامل اصلی که طراحی چنین تجهیزاتی را تحت تأثیر قرار می دهنـد مـورد توجـه بـسیاری ازمحققین قرار گرفته و با رشد استفاده از این تجهیزات ، نیاز به روشهای طراحی واقعی تر و دقیق تـر ،احساس می شود. روشهای تجربی طراحی که در سالیان گذشته مـورد اسـتفاده قـرار  مـی گرفتنـد ،بتدریج توسط روشهای علمی جایگـزین شدند که در آن تخمــین سـتونهای انتقـال جـرم و ظرفیـتتجهیزات از معادلات بنیادی و اطلاعـات کاربـردی موجـود درمراجـع انـجام می پـذیرد، زیـرا بدسـتآوردن داده هـای تجربی در پایلوت پلنت ها (pilot plants) پرهزینـه و اسـتفاده از آنهـا در مرحلـهبزرگنمایی ( scale up ) نامطمئن است .   شدت انتقال در هر فرآیند انتقالی به سه عامل بستگی دارد: سـطح تمـاس ، نیـروی محرکـه وضریب انتقال . گاهی تعیین این عوامل به سهولت انجام می پـذیرد ، نظیـر انتقـال حـرارت ، ولـی درمحاسبه شدت انتقال جرم روابط ساده ای جهت تعیین این عوامل وجود ندارد ، زیرا این شدت نه تنهابه نفوذ بلکه به روابط هیدرودینامیکی مربوط است. تعیین ضرایب کلـی انتقـال جـرم جهـت طراحـیتجهیزات استخراج نیاز به اطلاعاتی در مورد ضرایب انتقال جرم فازهای پراکنـده و پیوسـته دارد.  در چند دهه اخیـر ، در این زمینـه تحقیقـات تجـربی و تئـوری بسیاری صورت پذیرفته است. ولی پیش بینی ضـرایب انتـقال جرم قطرات در دستگاههای استخراج هنوز با عدم اطمینان مواجه اسـت ، دلیـلاین نیز وجود ضمائم داخلی دستگاه نظیر بفل ها  ( baffles )، آکنه ها یا سیستم همزن است . ایـنضمائم موجب به هم پیوستن و یا شکستن قطرات شده و یا ایجاد حرکت چرخـشی و نـامنظم داخـلسیستم می کند . حتی در غیـاب چنیـن عوامل پیچیده ای ، در حال حاضـر فقط مـی تـوان حـدودتقریبی بالا و پایین ضرائب انتقال جرم را پیش بینی نمود که اختلاف این دو مقدار بـا یکـدیگر حتـیممکن است تا حدود ۱۰ برابر باشد .  به منظـور پرهیـز از مشـکلات برهم کنش قطـرات ، در بـسـیاری از مطالعـات بنیـادی انتقـال جرم ، سعی شده است که شـکل سـاده هیـدرودینامیکی را بـه کـار بـرده و بـا اسـتفاده از تجهیـزاتآزمایشگاهی متغیرهای اصلی کنترل کننده را مشخص نمایند و بـه همـین علـت از سیـستم هـای بـاقطرات منفرد استفاده می شود .  به نظر می رسد که موضوع انتقال جرم در مورد قطرات با شکل تقریباً کـروی و فاقـد نوسـان وآشفتگی های سطحی کاملاً درک شده باشد ولی بطور کلی فرآیند انتقال جرم در مورد یـک قطـره درحال حرکت به عنوان پدیده ای پیچـیده شـناخته شده و علت آن وجـود عـواملی نظیـر جـدایی لایـهمرزی ، تشکیل و جدایی چرخـانه ها و انتـقال جرم واقع شده در آنها ،چرخش داخلی قطرات از حالتچرخش کاملاً توسعه یافته تا حالت بدون چرخش می باشد. عـلاوه بر همه ایـن عــوامل ، مـشـکلاتناشی از اثرات سطحی نظیر نوسانات میکرومـاکرو درســطح   قطــره و ناپــایداری آنــها بـه علـــتحرکـت جابجـایی و نیـز حضـور عوامـل فعــال سـطحی         ( surface active agents ) کـهباعث تغییرات عمده ای در انتقال جرم قطره می شوند را  می توان افزود .   در فرآیند انتقال جرم یک قطره ، حداقل سه مرحله مهم وجود دارند که عبارتند از :   ۱ ـ مرحله تشکیل قطره در فاز پیوسته   ۲ ـ مرحله صعود یا سقوط آزاد قطره از میان فاز پیوسته   ۳ ـ مرحله پیوند قطرات در انتهای مرحله صعود یا سقوط آزاد .  هر یک از مراحل فوق در تجهیزات استخراج خاصی حائز اهمیـت می باشـند بـه عنـوان مثـالمرحله دوم در ستونهای پاشنده از سایر مراحل مهمتر است و در یک سـتون سـینی دار مراحـل اول وسوم نسبت به مرحله دوم از اهمیت بیشتری برخوردارند. به منظور ساده سازی مسـئله ، عموماً  تلاشمی کنند که انتقال جرم صعود یا سقوط آزاد را از اثرات مرزی دو مرحله دیگر تفکیک نمایند .   از آنجا که سطح انتقال جرم و ضـریب آن در فرایند انتقـال جرم به شــدت وابـسته بـه انـدازهقطره می باشد ، در این تحقیق ضمن مطالعه مراحل مختلف انتقال جرم درون قطـره و بررسـی چنـدمدل جدید ،  پیش بینی مدلهای Handlos&Baron و Pfennig&Henschke بررسـی خواهـدشد و با توجه به نتایج کسب شده در ارتبـــاط با غیر واقـــعی بودن مـدل Handlos & Baron  و کم بودن دقت مدل Pfennig & Henschke ، مدل جدیدی بر اساس تصحیح مدل Pfennig & Henschke  ارائه شده و نتایج آن با نتایج تحربی مقایسه خواهند شد .

نتیجه گیری   نتیجه گیری   نتایج بدست آمده نشان می دهد که :  ۱- پیش بینی مدل Handlos & Baron علیرغم غیر واقعی بودن آن ، بسیار با دقت خـوب انجـاممی شود .  ۲- پیش بینی مدل Pfennig & Henschke  به دلیل کم پیش بینـی کـردنKOD     قطـرات ازدقت خوبی برخوردار نیست .  ۳- اصلاح مدل فوق پیش بینی عملکرد برج را تا حد نسبتا زیادی ارتقاء بخشید .

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

آخرین مطالب

مطالب مرتبط