فهرست مطالب

جداسازی و پدیده های انتقال - سال بیست و دوم شماره 1 (1390)

نشریه جداسازی و پدیده های انتقال
سال بیست و دوم شماره 1 (1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/05/24
  • تعداد عناوین: 7
|
  • صغرا عباسعلی پور، شاهرخ شاه حسینی صفحه 1
    تانک های ته نشینی ثانویه در فرآیند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال به منظور جداسازی آب تصفیه شده از توده بیولوژیکی خروجی از تانک هوادهی، مورد استفاده قرار می گیرند. در این تحقیق یک مدل تک فازی، دو بعدی و ناپایا به منظور پیش بینی توزیع غلظت و سرعت در تانک های ته نشینی ثانویه ارائه و حل شد. نتایج تطابق خوبی با داده های تجربی نشان داد. با توجه به غیر نیوتنی بودن لجن های فعال و تاثیر آنها بر میدان جریان به دست آمده، مدل های ویسکوزیته همچون بینگهام، کازن، هرشل بالکلی تعمیم یافته، بوکیل و ویسکوزیته ثابت آب در مدلسازی استفاده شد و نتایج حاصل از آنها مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج به دست آمده از مدل های مختلف نشان می دهد که مدل های غیرنیوتنی، تاثیر بسزایی بر محاسبه توزیع غلظت و سرعت دارند. مدل های بینگهام و کازن به دلیل ارائه کردن تنش های برشی بالاتر نسبت به سایر مدل ها، ارتفاع توده لجن را بیشتر از حد واقعی تخمین می زنند و نتایج قابل قبولی را ارائه نمی دهند.
  • بهادر ابول پور، محمد مهدی افصحی صفحه 13
    احیاء مستقیم سولفید مس به وسیله هیدروژن و در مجاورت آهک، روشی است که در مقایسه با فرآیند متداول تولید مس از مزایای زیادی مانند کمتر بودن تعداد مراحل عملیاتی و عدم آلوده سازی محیط به گاز سمی SO2 برخوردار است. در این کار تحقیقاتی یک مدل ریاضی جهت شبیه سازی واکنش ارائه شده که در آن تاثیر تغییرات ساختاری قرص و غیرهمدما بودن محیط واکنش لحاظ شده است. در این مدل معادلات موازنه جرم و انرژی جهت بدست آوردن توزیع غلظت و دما درون قرص بصورت توابعی از زمان و مکان حل شده اند و از مدل گاز آلوده جهت تشریح نفوذ گاز در درون قرص استفاده شده است. روابط ریاضی حاکم بر این مدل در حقیقت تعمیمی از مدل دانه ای است که برای بیش از یک واکنش به کار رفته است. در این تحقیق پیش بینی مدل از رفتار واکنش با داده های تجربی مربوط به عوامل دما، مقدار آهک، تخلخل اولیه و ضخامت قرص مقایسه شده و در نهایت نتایج به دست آمده مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این کار، دانه های آهک متخلخل و متشکل از ریزدانه های غیرمتخلخل در نظر گرفته شده و این فرض باعث شده تا نتایج مدل به داده های تجربی نزدیکتر شود.
  • فخرالدین صالحی، سیدمحمدعلی رضوی صفحه 29
    در این پژوهش اثر پارامترهای عملیاتی (دما و فشار) و خصوصیات خوراک (غلظت خوراک و pH) بر کارایی فرآیند نانوفیلتراسیون (شار تراوه، دفع کلرید سدیم و مقاومت هیدرولیکی کل) مورد بررسی قرار گرفته و روش الگوریتم ژنتیک - شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی این پارامترها در طی فرآیند نانوفیلتراسیون فاضلاب حاصل از احیاء رزین های تبادل یونی ستون های رنگبری صنعت قند مورد استفاده قرار گرفته است. جهت انجام آزمایشات از غشاء لوله ای پلی آمیدی مدل AFC80 ساخت شرکت PCI استفاده گردید. به منظور پیشگویی شار تراوه، دفع کلرید سدیم و مقاومت هیدرولیکی کل از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه پیشخور با 4 ورودی و 3 خروجی استفاده شد. از روش الگوریتم ژنتیک جهت بهینه سازی تعداد نرون ها در لایه مخفی شبکه عصبی مصنوعی استفاده گردید. نتایج نشان داد با افزایش اختلاف فشار عرضی و غلظت خوراک مقاومت هیدرولیکی کل افزایش می یابد. همچنین با افزایش دمای فرآیند و pH خوراک، شار تراوه افزایش پیدا می کند، در حالی که مقاومت هیدرولیکی کل کاهش می یابد. میانگین شار تراوه kg/m2h 7/3±7/7 به دست آمد. درصد دفع کلرید سدیم بین 16 تا 7/42% بود. نتایج مدل سازی به روش الگوریتم ژنتیک - شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که ترکیب شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم ژنتیک نتیجه بهتری را ارائه می کند و با ترکیب آن ها سرعت تحلیل و دقت مدل سازی افزایش می یابد. با استفاده از شبکه ای با تعداد 24 نرون در یک لایه پنهان، تابع فعال سازی سیگموئیدی و درصد داده های به کار رفته برای تربیت/ آزمون / ارزیابی برابر 30/20/50 می توان به خوبی شار تراوه (98/0r=)، دفع کلرید سدیم (94/0r=) و مقاومت هیدرولیکی کل (96/0r=) در طی نانوفیلتراسیون فاضلاب ستون رنگبری را پیشگویی نمود.
  • سیده الهام حسینی راد، مرتضی خوشوقت علی آبادی، فرامرز هرمزی صفحه 51
    دامنه موج یکی از مشخصه های هندسی موثر بر عمل کرد مبدل حرارتی فشرده صفحه ای پره موجی است. روابط جدیدی برای لحاظ کردن دامنه موج در طراحی این نوع مبدل ها مورد نیاز است. در این مقاله، اثر دامنه موج بر ضریب کلبرن(j) و ضریب اصطکاک فانینگ (f) بررسی می شود. ضریب j معیاری از شدت انتقال حرارت و ضریب f متناسب با افت فشار است.در این بررسی، شبیه سازی سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی کانال موجی یک مبدل انجام شد. این کانال دارای ارتفاع 8، گام 2 و طول های2/43 و 8/64 میلی متر است. اطلاعات تجربی منتشر شده در مورد این کانال با دامنه موج 5/1 در دسترس است. بنابراین، ابتدا شبیه سازی با این دامنه موج و در اعداد رینولدز 600 تا 6500 انجام شد. نتایج شبیه سازی با اطلاعات تجربی تطابق خوبی داشته و مقادیر متوسط خطا برای j و f به ترتیب 7 و 4 درصد شد. در مرحله دوم، شبیه سازی کانال با دامنه موج های 5/0، 1، 2، 5/2 و 3 میلی متر انجام شد. نتایج نشان می دهد که دامنه موج روی ضرایب j و f موثر است. با افزایش دامنه موج، در جریان های آرام و آشفته، هر دو ضریب بیشتر می شوند. اما، تاثیر دامنه موج بر ضریب f بیشتر است. با روش پردازش منحنی چند متغیره، دو رابطه برای j و f برحسب عدد رینولدز و ابعاد هندسی مختلف کانال موجی به ویژه دامنه موج به دست آمد. برای تعیین هر یک از این روابط از اطلاعات آزمایشگاهی و محاسبه شده قبلی و نتایج محاسبه جدید استفاده گردیده و با لحاظ اثر دامنه موج لحاظ شد. این روابط برای مبدل های حرارتی فشرده صفحه ای پره موجی که از هوا به عنوان سیال خنک کننده استفاده می کنند کاربرد دارد.
  • محمدرضا حیدری، بابک مختارانی، ناصر ثقه الاسلامی، علی شریفی صفحه 67
    در پروژه حاضر جداسازی ترکیبات آروماتیک (بنزن) از هیدروکربن های آلیفاتیک (هگزان و هپتان) با استفاده از مایع یونی 3- متیل -1- اکتیل ایمیدازولیوم سیانیت ([Omim]SCN) مورد بررسی قرار گرفت. داده های تعادلی مایع- مایع دو سیستم سه جزئی (بنزن+ هگزان+ مایع یونی) و (بنزن+ هپتان+ مایع یونی) در دمای K 15/298 و فشار اتمسفر به دست آمدند. میزان انتخاب پذیری و ضریب توزیع پذیری سیستم ها برای تعیین قابلیت حلال یونی در جداسازی آروماتیک ها از آلیفاتیک ها با استفاده از داده های خط رابط محاسبه گردید. ضریب توزیع پذیری به نوع آروماتیک سیستم بستگی دارد. در حالی که انتخاب پذیری سیستم هایی با زنجیره بلندتر بیشتر بوده است. میزان پیوستگی داده های خطوط رابط با استفاده از معادلات تجربی آفمر- توبیاس و هند مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت نتایج آزمایشگاهی برای سیستم های سه جزئی همپوشانی خوبی را با مدل ترمودینامیکی NRTL از خود نشان دادند. داده های تعادلی گزارش شده در این کار، در گزارش های قبلی توسط سایر محققین ارائه نشده است.
  • سعید توانگر روستا، سیدحسن هاشم آبادی، علی صابری مقدم صفحه 81
    در این مقاله خواص رئولوژیکی میکروژل در غلظتهای مختلف کربوپول 940 در آب با استفاده از رئومتری چرخشی و موئینه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج در نرخهای برشی کمتر از 1/s 1000 نشان داد ژلهای مذکور از مدل رئولوژیکی هرشل بالکلی پیروی می نمایند. بررسی تغییرات دمایی خواص رئولوژیکی این ژل نیز بیانگر پایداری آن تا دمای°C 50 می باشد. اثر گذشت زمان بر خواص رئولوژیکی ژل ها بیانگر پایداری مناسب این ترکیبات در بازه زمانی40 روزه در دمای 25 درجه سانتی گراد بود. با توجه به موثر بودن pH محیط بر رفتار ژل، اثر pH با اضافه نمودن سود سوز آور بررسی گردید و مشخص شد که در محیط خنثی، ژل دارای ویسکوزیته حداکثر است. رئومتری لوله موئینه با هدف بررسی رفتار سیال در نرخ برشی بالا (بازه نرخ برشی 190000 تا1/s 600000) انجام گردید. نتایج آزمایشات رئومتری تناوبی نیز بر روی نمونه های ژل بیانگر رفتار ویسکوالاستیک ضعیف و غیرخطی در این نوع ژل ها تا غلظت کربوپول 5/0 درصد در مقایسه با سایر ترکیبات ویسکوالاستیک نظیر محلول آب-متیل سلولز بود.
  • اکرم رحمتی، احد قائمی، محمد صمدفام صفحه 97
    در این تحقیق پارامترهای عملیاتی بازیافت اورانیوم از پسماند راکتور فلوریناسیون کارخانه فرآوری اورانیوم با استفاده از روش استخراج حلالی بصورت تجربی بررسی گردید. پارامترهای مورد بررسی عبارت بودند از دما، زمان تماس، نوع رقیق کننده، غلظت اسید و غلظت اولیه اورانیوم موجود در محلول آزمایش های استخراج در محدود غلظت اورانیوم 450 تا 2200 میلی گرم بر لیتر با نسبت فاز آلی به آبی 2 انجام گردید. آزمایش ها در دماهای مختلف انجام شده و نتایج نشان داد که در پایین ترین دما درصد استخراج اورانیوم دارای بیشترین مقدار می باشد. در آزمایش ها از رقیق کننده های مختلف استفاده شد و نتایج نشان داد که استخراج با رقیق کننده کروزن در مقایسه با رقیق کننده های دیگر دارای بالاترین مقدار می باشد. آزمایش های عاری سازی با استفاده از عاری کننده های مختلف صورت گرفت و نتایج تجربی نشان داد که محلول 1.5 مولار اسید فسفریک موجب بالاترین بازیافت اورانیوم در فرآیند عاری سازی می شود.
    کلیدواژگان: اورانیوم، استخراج با حلال، تری بوتیل فسفات، پسماند جامد
|
  • Soghra Abbasali Poor, Shahrokh Shah Hoseini Page 1
    The secondary settling tanks are used in activated sludge wastewater treatment processes to separate treated water from the microbial mass leaving the aeration tank. In this study, a single-phase, 2dimentional, and unsteady state model was presented and solved to predict the concentration and velocity distribution in secondary settling tanks. The results showed a good agreement with the experimental data. Due to the non-Newtonian nature of activated sludge and its influence on the obtained flow field, the viscous models such as Bingham, Casson, modified Herschel-Bulkley, Bokil, and constant water viscosity model were used in modeling and their results were compared. The results obtained from different models show that the non-Newtonian models have a considerable effect on the determination of concentration and velocity distribution. The Bingham and Casson models overestimate the sludge blanket depth due to higher shear stress than other models and dont present acceptable results.
  • Bahador Abolpoor, Mohammad Mahdi Afsahi Page 13
    Direct hydrogen reduction of cuprous sulfide in the presence of lime is a method which has many advantages such as fewer operating stages and no SO2 pollution in comparison with the conventional methods to produce Cooper's metal. A mathematical model for simulation of the reaction is presented in this paper, which contains effects of structural changes and also non-isothermal reactions. In this model, mass and heat balance equations have been solved as functions of time and location to obtain concentration and temperature distribution in the pellet, and dusty gas model have been used to describe diffusion of the gas in the pellet. Mathematical equations in this model are the generalized grain model which has been applied to more than one reaction. Finally, the data predicted from the model have been compared with those determined experimentally. Temperature, quantity of lime, initial porosity of the pellet, and pellet diameter are parameters that are used to validate the model. In this research, the grain of lime was assumed to be porous and made up of non porous sub-grains. Results of the model had better agreement with experimental data by this assumption.
  • Fakhreddin Salehi, Seyyed Mohammadali Razavi Page 29
    In this study, the effect of operating parameters (temperature and pressure) and feed properties (feed concentration and pH) on performance of nanofiltration process (permeate flux, NaCl rejection and total hydraulic resistance) was investigated and genetic algorithm–artificial neural network (GA-ANN) method was used to model these parameters during the nanofiltration of wastewater obtained from ion-exchange resins regeneration in decolorizing columns of sugar industry. The polyamide tubular AFC80 membrane provided by PCI Company was used for experiments. In order to predict the permeate flux, NaCl rejection and total hydraulic resistance, multi-layer perceptron neural network with 4 inputs and 3 outputs was used. Genetic algorithm method was used to optimize the number of neurons in ANN hidden layer. The results showed that the total hydraulic resistance increases with increase in transmembrane pressure and feed concentration. The permeate flux increases with increasing the temperature and pH, whereas the total hydraulic resistance declines. Average permeate flux was found to be 7.7±3.7 kg/m2h. The rejection of sodium chloride was between 16% and 42.7%. The results of GA-ANN modeling method showed that the combination of ANN and GA gives better results and by combining these methods, analysis rate and precision of modeling increases. By using a network with 24 neurons in one hidden layer, the sigmoid transfer function and 30%/20%/50% of data for training/testing/validating process, the permeate flux (0.98), NaCl rejection (0.94) and total hydraulic resistance (0.96) can be well predicted in the nanofiltration of decolorization column wastewater.
  • S.Elham Hoseini Rad, Morteza Khoshvaght Aliabadi, Faramarz Hormozi Page 51
    One of the most effective geometrical parameters on performance of the wavy fin plate compact heat exchanger (CHE) is the wave amplitude. New correlations are required to consider the wave amplitude for designing this type of exchangers. In this paper, the effect of wave amplitude on Colburn factor (j) and Fanning friction factor (f) was investigated. The J factor is a criterion of heat transfer rate and the f factor is proportional to pressure drop. In this study, the three dimensional computational fluid dynamics simulation of an exchanger’s wave channel was performed. The channel’s height was 8 mm, its pitch was 2 mm, and its lengths were 43.2 and 64.8 mm. The published experimental data of this channel with wave amplitude of 1.5 mm is available. Therefore, the simulation was firstly carried out using this wave amplitude in Reynolds number range of 600 to 6500. The simulation results were in good agreement with the experimental data and the mean error values obtained for j and f were 7% and 4% respectively. In the second step, the channel simulation was implemented using wave amplitudes of 0.5, 1, 2, 2.5, and 3 mm. The results indicated that the wave amplitude is effective on j and f factors. Both factors increase with increasing the wave amplitude in laminar and turbulent flows; however, the wave amplitude is more effective on the f factor. Using the multiple curve fitting method, two correlations were obtained for j and f versus Reynolds number and different geometric dimensions of the wavy channel, especially the wave amplitude. In order to determine these correlations, previous experimental and calculated data and new calculated results were applied and the effect of wave amplitude was considered. These equations are useful for wavy fin plate compact heat exchanger using air as the cooling fluid.
  • Mohammadreza Heydari, Babak Mokhtarani, Naser Seghatoleslami, Ali Sharifi Page 67
    In this research, separation of an aromatic compound (benzene) from aliphatic hydrocarbons (hexane and heptane) was investigated using the ionic liquid 3-methyl-1-octyle imidazolium sciaenid, [Omim][SCN]. The liquid-liquid equilibrium data of the two ternary systems, i.e. {benzene + hexane + [Omim][SCN]} and {benzene+heptanes+[Omim][SCN]} were determined at 298.15 K and atmospheric pressure. Selectivity and distribution coefficient of the systems were derived from the tie line data in order to determine the capability of the ionic liquid in separation of the aromatic compound from the aliphatic compounds. The distribution coefficient depended on the type of the aromatic compound present in the system. However, the selectivity of systems which contain aliphatic compounds with longer chains was higher. The consistency of tie line data was studied using the Othmer-Tobias and Hand equations. Finally, the experimental data of the ternary systems were well correlated with the NRTL model. The equilibrium data reported in the present work were not presented by other researchers in the previous literature.
  • Saeed Tavangar Roosta, Seyyed Hasan Hashemabadi, Ali Saberimoghadam Page 81
    In this article, microgel rheological properties has been studied at different Carbopol 940 concentrations in water using the rotational and capillary rheometer. The results obtained at shear rates less than 1000 1/s showed that the gels follow the Herschel-Bulkley rheological model. Investigation of the rheological properties’ temperature variation indicated the stability of the gels up to 50 °C. The effect of time on the rheological properties of the gels showed their appropriate stability in a period of 40 days at 25 °C. With respect to the effectiveness of pH of the medium on the gels’ behavior, the effect of pH was studied by addition of caustic soda and it was indicated that in a neutral medium, the gels have the maximum viscosity. The capillary tube rheometer was used to investigate the fluid behavior at high shear rates (shear rate range of 190000-600000 1/s). The results of the application of oscillatory rheometer showed a nonlinear and weak viscoelastic behavior of this kind of gels up to a Carbopol concentration of 0.5% compared to other viscoelastic fluids such as water-methyl cellulose solutions.
  • A. Rahmati, A.Ghaemi, M. Samadfam Page 97
    In this research, operational parameters of uranium recovery from the waste product of a uranium conversion facility’s fluorination reactor were investigated experimentally using solvent extraction method. In this work, the effect of parameters such as temperature, contact time, type of diluent, acidity of the solution, and initial uranium concentration were investigated. The extraction experiments were carried out at uranium initial concentration range of 450-2200 mg/l and organic to liquid phase ratio of 2. The experiments were conducted at different temperatures and the results showed that at lower temperatures, the extraction of uranium has its maximum value. Different diluents were used in the experiments and the results revealed that when kerosene is applied, the amount of extraction has its highest value. The stripping experiments were carried out using different stripers and the experimental results indicated that using a 1.5 M phosphoric acid solution results in the highest uranium recovery in the striping process.
    Keywords: Uranium, Solvent Extraction, Tri, Butyl Phosphate (TBP), solid waste