به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

simulation

در نشریات گروه شیمی
تکرار جستجوی کلیدواژه simulation در نشریات گروه علوم پایه
  • Aliakbar Azemati *, Maysam Mehdi Pourrad, Alireza Roustaei

    Nitrogen production units are one of the most important units in refineries, which have different functions according to the needs and existing conditions. In the present study, the aim is to optimize the energy consumption in the nitrogen production unit by changing the operating conditions by HYSYS software (V14-2024). The advantage and novelty of this article is that because the amount and purity of the feed has not changed and due to the importance of energy consumption in refinery units, a large amount of energy reduction observed in the process of the unit. To determine the objective function in the software, the amount of energy of the equipment including coolers, feed compressor, condenser and Reboiler selected. Afterwards, all these values ​​added together in one cell to determine the objective function.  The simulation results showed the optimization of energy consumption by 17.4% compared to the initial value.

    Keywords: Simulation, Optimization, Nitrogen Production Unit, Energy Consumption
  • Hajar Moghadas *, Navid Kashaninejad
    Microneedles have shown great potential in drug delivery, but further research is needed to improve their performance. Studying drug release and distribution within microneedles using laboratory techniques can be challenging due to the small size of the microneedle and technological limitations. As an alternative, computer simulations can be a helpful method to explore different aspects of drug delivery in microsystems. This paper presented a simulation of drug diffusion inside a non-degradable hydrogel microneedle with a tapered shape. The study investigated the effects of different geometrical parameters, including the height and base diameter of the microneedle. The results indicated that the drug diffusion rate was higher from the tip of the microneedle from the side area near the base. Furthermore, the aspect ratio of the microneedle can notably affect the drug's diffusion time. Long microneedles can significantly accelerate drug discharge compared to short microneedles of the same volume. Based on the obtained data, a nonlinear equation has been developed to estimate the total time required for complete drug diffusion, taking into account various microneedle geometrical parameters such as height, base diameter, and volume. The proposed equation has been found to predict the total drug diffusion time with an error rate of less than 7%. The results obtained were in line with the experimental data available in the literature. The study findings have provided insights into estimating the time required for drug diffusion from the MN body to the tissue, which is crucial in controlled drug release systems, and will be beneficial for the optimum designing, manufacturing, and embedding of the drug.
    Keywords: Hydrogel Microneedle, Drug Delivery, Simulation, Diffusion Time
  • اسماعیل کوهستانیان*
    به دلیل اثرات مخرب CO2  به عنوان یک گاز گلخانه ای فناوری حصر و ذخیره کربن برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از منابع اصلی انتشار آن توسعه یافته است. به این منظور روش های بسیاری برای حذف CO2 پیشنهاد شده است که انتخاب فرآیند مناسب با توجه به غلظت CO2، شرایط عملیاتی و اقتصادی بودن فرآیند، صورت می گیرد. یکی از این روش ها واحد تراکم و خالص سازی CO2 می باشد که برای جداسازی CO2  از گاز احتراق حاصل از فرآیند احتراق در اکسیژن نسبتا خالص است. با این حال راندمان پایین جداسازی و تخلیه بخش قابل توجهی از CO2 به اتمسفر یکی از بزرگترین چالش های پیش روی این فرآیند است. در این پژوهش برای اولین بار سیستم هیبرید آمین-تراکم و خالص سازی در جداسازی دی اکسید کربن حاصل از احتراق با اکسیژن خالص طراحی و عملکرد آن بررسی شد. مطالعه و شبیه سازی پایای فرآیند در محیط نرم افزار اسپن پلاس انجام گرفت. مدل ترمودینامیکی پنگ-رابینسون و مدل غیر تصادفی دو مایع برای محلول های الکترولیت برای تخمین خصوصیات ترمودینامیکی به ترتیب در واحدهای CPU و آمین استفاده شدند. به منظور افزایش دقت، ضرایب ترمودینامیکی در مدل پنگ-رابینسون با استفاده از مقادیر تجربی موجود در مقالات بهبود یافت. انتگراسیون حرارتی به منظور بهینه تر شدن انرژی مصرفی فرآیند بکار گرفته شد. نتایج انتگراسیون فرایند نشان می دهد به کمک افزودن دو تبادل گر گرمایی در حدود GJ 196 در سال از بار گرمایی واحد پشتیبانی کاسته می شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد سیستم پیشنهادی حاضر سبب کاهش CO2 خروجی به اتمسفر از 13/27 به حدود 3/0 درصد می شود.
    کلید واژگان: احتراق با اکسیژن خالص، حصر CO2، شبیه سازی و طراحی فرآیند، واحد CO2-CPU، فرآیند آمین، انتگراسیون انرژی
    Esmaeil Koohestanian *
    Due to the detrimental effects of CO2 as a greenhouse gas, carbon capture and storage technology has been developed to reduce greenhouse gas emissions from major sources. Various methods have been proposed for CO2 removal, and the selection of an appropriate process depends on factors such as CO2 concentration, operational conditions, and the economic feasibility of the process. One of these methods is the CO2 compression and purification unit (CO2-CPU), which is used to capture CO2 from the oxy-fuel combustion (OFC). However, the low separation efficiency and significant discharge of CO2 into the atmosphere pose major challenges for this process. In this study, for the first time, the hybrid amine-CPU system was designed and its performance was investigated in CO2 separation from OFC flue gases. The study and simulation of the process were carried out using the Aspen Plus software. The Peng-Robinson thermodynamic equation of state and the electrolyte non-random two-liquid model were used to estimate the thermodynamic properties in the CPU and amine scrubbing processes, respectively. To increase accuracy, the thermodynamic coefficients in the Peng-Robinson model were improved using experimental values available in the literature. Heat integration was employed to optimize the energy consumption of the process. The results of the process integration showed that by adding two heat exchangers, about 196 GJ per year of the utility unit's thermal load could be reduced. The results of this research indicate that the proposed system can reduce CO2 outlet to the atmosphere from 27.13 percent to about 0.3 percent.
    Keywords: Oxy-Fuel Combustion, CO2 Capture, Simulation, Process Design, CO2-CPU, Amine Scrubbing Process, Heat Integration
  • فربد آل عزیز، نسیم طاهونی*، محمدحسن پنجه شاهی

    در این پژوهش استفاده از انرژی های خورشیدی و بادی برای تولید هیدروژن سبز مورد بررسی قرار گرفت. هیدروژن تولیدی برای هیدروژناسیون دی اکسیدکربن و تولید الفین های سبک مصرف خواهد شد. دی اکسیدکربن موردنیاز از یک کارخانه سیمان واقع در جنوب شرقی کشور تامین می شود. واحد تولید الفین مدنظر به kg/h 1420 هیدروژن برای هیدروژناسیون دی اکسیدکربن و MW 32 الکتریسیته برای گرمایش، سرمایش و پشتیبانی دستگاه های برقی نیاز دارد. برای تامین این نیازها یک ابرساختار جامع شامل صفحات خورشیدی، توربین های بادی، الکترولایزرها، باتری های لیتیومی و وانادیومی، مبدل های الکتریکی، مخازن ذخیره سازی هیدروژن، مولدهای برق و... طراحی و توسط نرم افزار هومر شبیه سازی شد. نتایج بهینه سازی واحد نشان داد که بهترین ترکیب استفاده از انرژی های خورشیدی، بادی و مولدهای برق در تولید برق به ترتیب برابر 4/73، 26 و 6/0 درصد خواهد بود. همچنین برای ذخیره سازی این انرژی الکتریکی در سامانه ی بهینه، باتری های اکسایش-کاهش وانادیومی باصرفه تر از باتری های لیتیومی هستند. تحلیل اقتصادی مشخص نمود که هزینه ی خالص فعلی تولید هیدروژن و الکتریسیته ی مذکور 38/1 میلیارد دلار و قیمت ترازشده ی آن ها 56/3 دلار بر کیلوگرم و 12/0دلار بر کیلووات ساعت است. در پایان اثر تغییر قیمت دستگاه های مختلف سامانه بر اقتصاد و افق آینده ی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که قیمت پایه ی صفحات خورشیدی و الکترولایزرها بیشترین تاثیر را بر متغیرهای اقتصادی دارند.

    کلید واژگان: انرژی خورشیدی، انرژی بادی، تولید هیدروژن سبز، تولید الکتریسیته، شبیه سازی، نرم افزار هومر
    Farbod Aleaziz, Nassim Tahouni *, M. Hassan Panjeshahi

    This study attempts to investigate the production of green hydrogen from solar and wind energy resources. The produced hydrogen will be utilized to hydrogenate carbon dioxide and produce light olefins. The required CO2 is supplied by a cement plant located in the southeast of Iran. The olefin production plant requires 1420 kg/h of hydrogen for carbon dioxide hydrogenation and 32 MW of electricity for heating, cooling, and electrical equipment. To fulfill these demands, a superstructure, including solar panels, wind turbines, electrolyzers, lithium and vanadium batteries, electrical converters, hydrogen storage tanks, generators, etc., was designed and simulated by Homer software. The optimization results indicated that the best combination of using solar energy, wind energy, and generators for power production will be 73.4, 26 and 0.6%, respectively. Furthermore, vanadium oxidation-reduction batteries were more cost-effective than lithium batteries for energy storage in the optimal system. The economic analysis revealed that the system has a net present cost of 1.38 B$, with levelized costs of hydrogen and electricity of 3.56 $/kg and 0.12 $/kWh, respectively. Finally, the effect of changing the price of different components on the economic parameters and viability of the plan was investigated. The results demonstrated that the purchasing prices of solar panels and electrolyzers have a significant effect on economic parameters.

    Keywords: Solar Energy, Wind Energy, Green Hydrogen Production, Electricity Generation, Simulation, HOMER Software
  • Raza Khan, Asim Mushtaq *
    Extrusion, injection molding, calendaring, and thermoforming are just a few of the processing techniques utilized in the plastics industry. Gas-assist injection molding plays a crucial role in this equipment. The advancement of standard injection molding is represented by this apparatus. Parts with thin wall thickness and hollow sections can be manufactured using this method. Use this strategy to save between 30% and 35% of the material. In this procedure, gas is first introduced after a brief shot of material is injected. The remaining portion of the cavity is filled in by injecting gas. The hollow section is described in detail by the gas core. In gas-assist injection molding, the geometry of the gas channel design is also very important. There is a wide variety of materials available for polymeric applications. Different polyamide materials, including polypropylene, polycarbonate, high-impact polystyrene, and polyethylene terephthalate (PET), can be processed using gas-assisted injection molding. Talc-filled polypropylene has been chosen for this study's simulation and experimental work. For simulation purposes, Moldflow plastic insight is utilized. Moldflow plastic insight was used to simulate the tensile samples, and gas-assist injection molding was used to create the experimental models. Simulation and experimental results are used to measure the wall thickness and gas penetration depth. The validation was then checked by comparing these results.
    Keywords: Plastic Industry, Gas Assist Injection Molding, Moldflow Plastic, Wall Thickness, Gas Penetration, Simulation
  • Ali Saberi Moghaddam *, Farhad Mansourizadeh, MohammadMahdi Bahri Rasht Abadi, Esmail Valizadeh

    Gel propellants have the advantages of both liquid and solid propellants and present a promising future for the aerospace industry. Many gel propellants have shear-thinning behavior, which complicates their behavior in propulsion systems, especially the atomization process. On the other hand, the toxicity of many gel propellants makes the study of their dynamic behavior difficult. In the present work, non-toxic gel simulants were first prepared using a variety of gelling agents. Next, a gel simulant with a behavior similar to UDMH's basic gel fuel was selected from the prepared simulants. The dynamic behavior of the selected simulant gel was studied by different shear-thinning fluid models, and the most suitable rheological model was chosen. Eventually, the simulant gel dynamic behavior was simulated in a pressure swirl injector using the selected rheological model, and the results were compared to the experimental data. The results indicated that the simulant gel made from 0.85 wt.% of HPMC gelling agent is very similar to the basic UDMH gel in terms of dynamic behavior and power law index. Furthermore, among the rheological models, the Carreau-Yasuda model was able to predict the selected gel simulant behavior in a wide range of shear rates. A comparison of the experimental tests and numerical simulation of the gel simulant flow inside the swirl injector revealed that using the calculated constants of the Carreau-Yasuda model can predict the simulant gel dynamic behavior and the functional characteristics such as mass flow rate, discharge coefficient, and spray cone angle with less than 6% error.

    Keywords: Gel Propellant, Shear-thinning, atomization, Carreau-Yasuda, swirl injector, Simulation
  • Edisa Papraćanin *, Vedrah Stuhli, Rejha Alić, B.A. Abdel Djozić, Mirnesa Zohorović
    Anaerobic digestion is the most commonly applied process for waste sludge treatment, which enables obtaining energy from the produced biogas. Biogas produced by anaerobic co-digestion of sludge with various additives can be used as an alternative fuel. Mathematical modeling of the Anaerobic Digestion (AD) process can greatly explain and facilitate the full-scale implementation of this process. In this work, a simulation of the process of co-digestion of waste sludge with fruit and vegetable waste was carried out numerically, with Anaerobic digestion model no. 1 model (ADM1) and experimentally. The data used to run the ADM1 model and its verification were obtained in a batch pilot reactor (25 L) and refer to Total Solids (TS), Volatile Solids (VS), Total Chemical Oxygen Demand (TCOD), Total Kjeldahl Nitrogen (TKN), total ammonia nitrogen, volatile fatty acids (VFA), pH value, conductivity, biogas volume produced, and its composition. The verification of the model was performed with experimental data about the biogas production, methane production, and pH value. Also, a sensitivity analysis was performed by variation of 53 parameters, to identify the most sensitive parameters of the ADM1 model for the co-digestion process. The best agreement between experimental and simulated data was obtained for methane production, while the most sensitive parameters are the biochemical hydrogen inhibition constant and the half-saturation constant.
    Keywords: anaerobic co-digestion, ADM1 model, Simulation, H2 inhibition constants, Sensitivity analysis, Batch reactor
  • آرمین اوکاتی، محمدرضا خانی*، بابک شکری

    فناوری پلاسما یکی از نوی نترین روش های استفاده شده برای تولید انرژی و امحاء پسماند است. اضافه شدن فناوری پلاسما به گازی سازی روش نوینی برای مدیریت پسماندها به وجود آورده است. اما فرایند گازی سازی پلاسمایی یکی از فرایندهای ترموشیمیایی پیچیده ای است که واکنش های زیادی به طور هم زمان در آن اتفاق می افتند به همین سبب مطالعه نظریه این فرایند بسیار دشوار است اما داشتن نتیجه های تقریبی و شبیه سازی شده پیش از راه اندازی و اجرای سامانه مناسب این فرایند برای پسماند زیست توده بسیار ضروری است؛ تا از هزینه های اجرا و زمان بکاهد. برای مطالعه این فرایند پیچیده مدلی بر اساس کمینه سازی انرژی آزاد گیبس در محیط نرم افزار اسپن پلاس توسعه داده شده است. مدل ایجاد شده با نتیجه های گزارش شده در منابع علمی مورد ارزیابی قرار گرفت که اعتبار لازم را برای بررسی پارامترهای اجرایی مهم مانند دما، نسبت هم ارزی و نسبت بخار بر اجزای سین گاز کسب کرد. بیش ترین مقدار تولید هیدروژن برای بخار به عنوان عامل گازی ساز و در دمای 900 درجه سلسیوس به دست آمد و همچنین نسبت هم ارزی بیش ترین اثر را در مقدار ارزش گرمای گاز از خود نشان داد.

    کلید واژگان: پلاسما، گازی سازی، امحاء پسماند، اسپن پلاس، شبیه سازی
    Armin Okati, MohammadReza Khani *, Babak Shokri

    Plasma technology is one of the newest methods used for energy production and waste treatment. The addition of plasma technology to gasification has created a new method for waste management. However, the plasma gasification process is one of the complex thermochemical processes in which many reactions occur simultaneously, therefore it is very difficult to study the theory of this process. Therefore, having approximate and simulated results before launching and implementing the proper system of this process for biomass waste is essential in order to reduce operational costs and time. In order to study this complex process, a model based on the minimization of Gibbs free energy in Aspen Plus software environment has been developed. The created model, that is based on thermodynamic equilibrium, was evaluated with the results reported in scientific sources, which gained the necessary credibility to study important operating parameters such as temperature, equilibrium ratio and vapor ratio on syngas components. The effect of equivalence ratio on the components of the gas product was investigated and it was concluded that the parameter is very effective in the plasma gasification process, the increase of which causes the process to proceed rapidly towards combustion. The highest amount of hydrogen production for steam as a gasifying agent was obtained at a temperature of 900°C which is much more than the amount of hydrogen produced for the air. Also, the equivalence ratio showed the greatest effect on the value of the lower heating value of syngas compared to the temperature parameter. The effect of temperature was significant up to about 800°C and after this temperature, the effect decreased.

    Keywords: Plasma, Gasification, waste treatment, Aspen Plus, Simulation
  • سینا مقصودی، محمد رحیمی، اصغر مولایی دهکردی*
    در عصر حاضر، ضرورت ذخیره سازی انرژی با توجه به کاربردهای گسترده آن، امری مهم و حیاتی محسوب می شود. باتری های جریانی اکسایشی کاهشی وانادیومی باقابلیت ذخیره سازی انرژی در اندازه های کلان، یکی از مهم ترین فناوری های الکتروشیمیایی به روز در جهان به شمار می آیند. طراحی خاص این باتری ها امکان افزایش ظرفیت ذخیره سازی تا مقدارهای بسیار بالا را فراهم نموده است. ازاین رو از این فناوری به عنوان تامین کننده برق شهرها در آینده ای نه چندان دور یاد می شود. در این پژوهش، ساخت، توسعه و شبیه سازی باتری جریانی وانادیومی به منظور طی کردن گامی مهم در برای دست یابی به دانش فنی این فناوری امیدبخش ذخیره سازی، موردنظر بوده است. در این خصوص نخست ساختار سل طراحی شده، معرفی شده است و روش انتخاب مواد و آماده سازی اولیه باتری برای راه اندازی شرح داده شده است. از سوی دیگر مدل ریاضی حاکم بر این سامانه ارایه شده است. پس ازآن و در گام پسین، بررسی تجربی و عددی عملکرد سامانه با اعتبارسنجی شبیه سازی انجام شده، دنبال شده است. بررسی و تحلیل عملکرد سیکلی، راندمان سامانه، اثر دانسیته جریان، اثر غلظت الکترولیت، روش توزیع فشار و توزیع سرعت الکترولیت ازجمله دیگر موارد موردتوجه در این پژوهش بوده است. مدل ریاضی ارایه شده و شبیه سازی انجام شده در این پژوهش با مقدار متوسط خطای 92/4% بر داده های تجربی چرخه های شارژ و تخلیه در دانسیته های جریان mA/cm2 40 و mA/cm2 60 منطبق شده است. نتیجه های به دست آمده از عملکرد سیکلی باتری نشان داد که متوسط راندمان کولنی سامانه در دانسیته های جریان mA/cm2 40، mA/cm2 50 و mA/cm2 60 به ترتیب برابر 25/90%، 45/92%، و 35/94% بوده است. در غلظت mol/L 1 و شدت جریان mL/min 40، ظرفیت ذخیره سازی mA.h  133 با افت فشار Pa 2400 به دست آمده که نشان دهنده عملکرد مناسب هیدرودینامیکی و سینتیکی سامانه طراحی شده است.
    کلید واژگان: ذخیره سازی انرژی، باتری جریانی وانادیومی، سل الکتروشیمیایی، مدل سازی و شبیه سازی
    Sina Maghsoudy, Mohammad Rahimi, Asghar Molaei Dehkordi *
    Vanadium redox flow batteries (VRFBs) with large energy storage capability are one of the most important electrochemical technologies in the world. The specific design of these batteries has made it possible to increase the storage capacity to very high values. Hence, this technology is referred to as the electricity supplier of cities in the not too distant future. In this article, fabrication, development, and the simulation of VRFBs in order to take an important step towards achieving technical knowledge of this promising storage technology, have been considered. In this regard, first, the designed cell structure was introduced and the method of material selection and initial preparation for the battery startup were described. In addition, the governing equations of the system were presented. Then, experimental and numerical investigation of the system performance was followed by simulation validation. Evaluation and analysis of cyclic performance, system efficiency, effect of current density, electrolyte concentration, pressure distribution and electrolyte velocity distribution were among other items of interest in the present work. The model predictions were validated with an average error of 4.92% against experimental data of charge and discharge cycles at current densities of 40 and 60 mA/cm2. The results obtained from cyclic performance of the battery clearly indicate that the average coulombic efficiencies of the system at current densities of 40, 50, and 60 mA/cm2 are 90.25%, 92.45%, and 94.35%, respectively. Moreover, the storage capacity of 133 mA. h with a pressure drop of 2400 Pa were obtained for the electrolyte concentration of 1 mol/L and the volumetric flow rate of 40 mL/min, which indicates the proper hydrodynamic and kinetic performance of the designed system.
    Keywords: Energy Storage, Vanadium redox flow battery, Electrochemical cell, modeling, simulation
  • اسماعیل کوهستانیان*، فرهاد شهرکی
    امروزه انتشار کربن دی اکسید ناشی از احتراق سوخت های فسیلی به عنوان یکی از دلایل اصلی گرمایش کره ی زمین و مشکلات ناشی از آن شناخته می شود. احتراق با اکسیژن به نسبت خالص (OFC) روشی موثر برای جداسازی CO2 از گاز احتراق است. واحد تراکم و خالص سازی کربن دی اکسید (CO2CPU) یکی از واحدهای صنعتی به نسبت جدید برای جداسازی CO2 از گاز احتراق حاصل از فرآیند OFC است. با این حال انرژی بالای مورد نیاز جهت انجام فرآیند تراکم و تبرید یکی از چالش های این واحد است. از این رو شناسایی و آنالیز حساسیت پارامترهای موثر بر فرآیند مورد نیاز است تا سرانجام بتوان این پارامترها را به نحو مناسبی بهینه سازی و کنترل نمود. تحقیق حاضر ضمن معرفی این واحد، به آنالیز حساسیت، بهینه سازی و بهبود ساختار این فرآیند اختصاص داده شده است. فرآیند در محیط نرم افزار Aspen Plus شبیه سازی شد. مدل ترمودینامیکی Peng-Robinson برای تخمین خصوصیات ترمودینامیکی به کار گرفته شد و به منظور افزایش دقت ضرایب ترمودینامیکی با استفاده از مقادیر موجود در مقالات بهبود یافت. با توجه به اینکه برهمکنش پارامترهای عملیاتی بر نتایج بهینه سازی موثر است، روش سطح پاسخ (RSM) به منظور بهینه سازی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد با بهبود شرایط عملیاتی فرآیند در فشار bar 25 قابل انجام است. در حالی که پیشتر فشار عملیاتی این فرآیند bar 30 گزارش شده بود. بدیهی است که کاهش فشار عملیاتی نه تنها سبب کاهش هزینه عملیاتی می شود بلکه سبب کاهش هزینه سرمایه گذاری و در نتیجه کاهش هزینه های کل خواهد شد.
    کلید واژگان: احتراق با اکسیژن خالص، حصر CO2، شبیه سازی و بهینه سازی، آنالیز حساسیت، فرآیند CO2CPU
    Esmaeil Koohestanian *, Farhad Shahraki
    Today, the CO2 emission from the combustion of fossil fuels is recognized as one of the main causes of global warming and its consequent problems. Oxy-fuel combustion (OFC) is an effective way to separate CO2 from combustion flue gas. CO2 Compression and Purification Unit (CO2CPU) is a relatively new industrial unit for the separation of CO2 from the combustion gas produced by OFC process. However, the high energy required for the compression and refrigeration process is one of the main challenges of this unit. Therefore, identification and sensitivity analysis of the parameters affecting the process are needed for appropriate optimization and control of these parameters. The present study, while introducing this unit, aimed at sensitivity analysis, optimization and improvement of the process. The process was simulated in the Aspen Plus environment. In addition, Peng-Robinson thermodynamic equation of state was applied to estimate the thermodynamic properties and it was improved using the data ​​in the literatures to increase the accuracy of the thermodynamic coefficients. Given that the interaction of operational parameters is effective on the optimization results, the response surface methodology (RSM) was employed for optimization. The results of this study show that the process can be performed at 25 bar pressure by improving the operating conditions, while the operating pressure of this process was previously reported to be 30 bar. Obviously, reducing operating pressure decreases not only the operating costs but also the investment costs and thus, the total costs.
    Keywords: Oxy-fuel combustion, CO2 capture, Simulation, optimization, Sensitivity analysis, CO2CPU process
  • Haniyeh Amery, MohammadHossein Azizi *, Azadeh Salimi

    With the advancement of technology, food packaging has gradually changed to make changes for the consumer's convenience. Self-heating packages allow customers to heat drinks by using exothermic reactions. In this study, a cylinder made of 316L stainless steel was used to heat 200 mL tea and 200 mL low-fat pasteurized milk using silicon dioxide and aluminum reactions. For this purpose, after pouring the reactive material and closing the cylinder lid, the heating process began by placing it inside the beverage. As a result, the temperature inside the cylinder after 82 s (1 minute and 22 s) increased from 28.1 °C to 122.6 °C and this amount of heat led to an increase in the temperature of the tea from 26.3 °C to 40.9 °C in 277 s (4 min and 37 s). Also, after 563 s (9 min and 23 s), the milk temperature increased from 24.8 °C to 38.1 °C. Then, the heating of the cylinder containing this reaction inside the mentioned beverages was simulated and modeled using COMSOL Multiphysics software. It has been determined that the experimental data and simulated models were properly fitted.

    Keywords: Self-heating, Exothermic Reaction, Kinetics, Simulation
  • Prakash Palanivelu *, Regidor III Dioso
    A Randomized control pilot study was conducted to investigate the effect of simulation of the Mental Status Examination on skills to interpret findings, level of self-confidence, and satisfaction with learning among nursing students. Two nursing colleges were randomly allocated into interventional and control groups. The data has been obtained from the 20 nursing students of each group. Audio simulation has been administered to the experimental group and lecture method teaching has been administered to the control group. Pre-recorded Case Scenario Audiotapes are used to assess the skills to interpret the alteration in thought, perception, and cognition before the simulation. Student satisfaction and self-confidence in learning scale developed by the National League for nurses, Washington, is also used in this study. SPSS-21 was used to analyze the data and paired ‘t-test was done to identify the effectiveness of the simulation.  The results reveal that both the experimental and control group teaching sessions were found to be significant since the p-value is <0.05. However, in the descriptive statistics experimental group students were more satisfied with the learning and felt more self-confident after the simulation-based teaching of the mental status examination. Thus, the audio-simulation technique was found useful in teaching the mental status examination.
    Keywords: Simulation, mental status examination, Nursing students, self-confidence, satisfaction with learning, innovation in teaching
  • Simulation of Fermented Wheat Germ Extract Production with High Content of 2,6-dimethoxybenzoquinone by Industrial Bakery Yeast
    Hasan Firoozi Bereshneh, Valiollah Babaeipour *

    The anti-cancer properties of fermented Wheat Germ Extract (FWGE) have been proven due to the active ingredient benzoquinones, especially 2, 6-dimethoxybenzoquinone (2, 6-DMBQ).  In this research, the development of the FWGE production process with a higher content of 2, 6-DMBQ with respect to the bench-scale was considered and simulated by SuperPro Designer (SPD) software. To evaluate the effect of wheat germ granulation, the fermentation process was performed in 250 mL and 2-liter shake flasks and 3.6- and 13-liter bioreactors. Then, the possibility of yeast complete separation in the final product was investigated by combining centrifugation in 3000 g and pressure filtration with linen, polyester, polypropylene, and cellulose membranes. A comparison of the dryer type effect including oven, spray dryer, freeze dryer, and rotary vacuum dryer in terms of drying time and final moisture content of FWGE showed that the spray dryer gives the product with the least humidity 5 (w/w)% in the lowest time 15 min. Examination of the effect of granulation also showed that at higher scales, non-granulated wheat germ produces more 2,6-DMBQ. Yeast complete removal from the final product was achieved using initial centrifugation at 3000 g and then a filter press with a combination of polypropylene membranes 8-10 µm, polyester 5 µm, and a polymer membrane 1-2 µm. Finally, the production process on scales of 10, 100, and 1000 liters was simulated by SPD software. On the basis of investment cost, the return rate of investment (ROI) equaled 4, 1.9, and 0.4 years on scales of 10, 100, and 1000 liters, respectively. These results showed that the scale-up of the FWGE production process significantly decreases the ROI and can be considered a high-value-added production line at higher scales.

    Keywords: Fermented wheat germ extract, 2, 6-dimethoxybenzoquinone, Industrial bakery yeast, Isolation, purification, Simulation
  • Faisal Abdul Raheem Kareem Al-Musaedi, Hamidreza Ghafouri Taleghani *, Iman Esmaili Paeen Afrakoti

    In this work, the oil treatment plant of the Rumaila oil field in Iraq was simulated using Aspen HYSYS. Industrial data from the plant was applied to validate the simulation results. The process was optimized in single-objective and multi-objective modes using a genetic algorithm. The process was optimized for reducing CO2, H2S, and CH4 in the outlet oil flow and the energy of the heater simultaneously by changing the molar flow and temperature of dry crude oil and water. The result shows that by decreasing the temperature of the dry crude oil and water, the amount of the consumed energy will decrease to a large extent, but the amount of H2S, and CH4 in the outlet oil will decrease. Also, it can be concluded that by separating more CO2, H2S, and CH4 in the outlet oil, the temperature should be increased and as a result, the consumption of the energy will be increased. The single-objective optimization results showed that the amount of CO2, H2S, and CH4 was decreased by 46.52%, 43.,94%, and 27.8%, respectively. On the other hand, the results from multi-objective optimizations illustrated a lower reduction in the amounts of CO2, H2S, and CH4. Consequently, it was concluded that single-objective optimization results were better than multi-objective optimizations.

    Keywords: Oil treatment plant, Rumaila oil field, Simulation, Aspen HYSYS, Genetic Algorithm
  • Hossein Nourmohamadi, Bahram Rezaei *

    Cyanidation of gold depends on the amount of oxygen in the reaction medium. In this study, the interaction of O2 molecules with crystalline surfaces of gold (110surf0 and 110surf+1 surfaces) is investigated by using density functional theory (DFT). The results showed that the interaction of O2 with Au2 cluster was weak, which leads to overlapping orbitals of the 5dz2-Au and the pz-O2. Oxygen reacts vertically with the surface was almost similar to its reaction with the Au2 cluster. However, the parallel interaction of O2 on the (110surf0) and (110surf+1) surfaces of Au is stronger than the vertical interaction state. Also, the interaction energy of CN- with (110surf+1) surface obtained about 13 kJ/mol more than (110surf0) surface.

    Keywords: DFT, Cyanide, Gold extraction, Simulation, Au surface
  • مهدی شمسی، حبیب آل ابراهیم، محمدجواد آذرهوش*، علیرضا آذرهوش

    در این مطالعه، تولید هیدروژن با استفاده از فرایند گازسازی زغال سنگ در راکتور بستر متحرک شبیه سازی و بهینه سازی شده است. در این راکتور زغال سنگ از بالا و ترکیب گاز اکسنده و بخار آب از پایین به صورت متقابل با جامد در تماس قرار گرفته و گاز به دست آمده از واکنش از بالای راکتور خارج می شود. نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی با مقدارهای تجربی مربوط مقایسه شده است و دارای خطای نسبی میانگین 47/2% بوده که نشانگر دقت قابل قبول نتیجه های شبیه سازی می باشد. در ادامه اثرهای دمای گاز ورودی، فشار راکتور، نسبت بخار آب به اکسیژن و زغال به اکسیژن بر روی بازده تولید هیدروژن بررسی شده است. گرچه آثاری در خصوص مدل سازی راکتور بستر متحرک گازسازی زغال به چاپ رسیده اما مطالعه های پارامتریک محدودی برای بررسی اثر متغیرهای گوناگون روی عملکرد راکتور با زغال پیتزبورگ به عنوان خوراک در دسترس است. همچنین در این مطالعه شبیه سازی با دمای مجزا برای گاز و جامد برای تعیین دمای بیشینه دقیق فاز جامد، اعمال سینتیک تمام واکنش های ممکن، استفاده هم زمان از مدل های هسته کوچک شونده و حجمی در ناحیه های گوناگون راکتور و در نظر گرفتن توزیع اجزای گاز در مرحله ی پیرولیز، صورت گرفته که این امر برای یافتن هرچه دقیق تر ترکیب گاز فراورده مفید می باشد. سرانجام، عملکرد راکتور برای تولید بیش ترین بازده تولید هیدروژن با استفاده از روش الگوریتم ازدحام ذره های بهینه سازی شده است. نتیجه های بهینه سازی نشان از افزایش 3/24 % بازده تولید هیدروژن نسبت به حالت پایه دارد.

    کلید واژگان: گازسازی زغال سنگ، راکتور بستر متحرک، شبیه سازی، بهینه سازی، الگوریتم ازدحام ذره ها
    Mahdi Shamsi, Habib Ale Ebrahim, MohammadJavad Azarhoosh *, Alireza Azarhoosh

    In this study, hydrogen production was simulated and optimized using the coal gasification in the moving-bed reactor. In this reactor, coal from the top and the combination of oxidizing gas and steam from below is in contact with solid and gas produced comes out from the top of reactor. The results of the simulation have been compared with the experimental values and the average relative error of 2.47% indicated acceptable accuracy of simulation results. The effects of inlet gas temperature, reactor pressure, ratio of steam to oxygen and coal to oxygen are investigated on the hydrogen production efficiency. Although some studies have been published regarding the modeling of the moving-bed reactor in the coal gasification, limited parametric studies are available to investigate the effect of different variables on the reactor performance with Pittsburgh coal as food. Also, in this study, simulation with discrete temperature for gas and solid to determine the exact maximum temperature of the solid phase, the kinetics of all possible reactions, simultaneous use of shrinking core and volumetric models in different areas of reactor and considering the distribution of gas components in the pyrolysis stage, happened that it is useful to find out more precisely the composition of the product gas. Finally, the reactor performance for generating maximum hydrogen yield is optimized using the particle swarm optimization method. The optimization results show that there is a 24.3% increase in hydrogen production yield compared to the basic mode.

    Keywords: coal gasification, Moving-bed reactor, Simulation, Optimization, Particle Swarm Optimization
  • سپیده اسدی، عطاء الله ساری*

    اثر شرایط عملیاتی بر عملکرد احتراق غیرکاتالیستی متان با شعله آرام به منظور تولید گاز سنتز مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور اثر نسبت متان به اکسیژن خوراک بر حداقل دمای پیش گرم لازم برای احتراق و اثرهای نسبت متان به اکسیژن، نسبت بخار آب به متان خوراک و نیز فشار محفظه احتراق بر میزان تبدیل متان و گزینش پذیری و بهره تولید گاز سنتز مورد بررسی قرار می گیرد. برهمکنش همزمان پدیده های انتقال جرم و گرما با سینتیک واکنش های شیمیایی با استفاده از یک مدل یک بعدی انجام می شود. سینتیک واکنش های احتراق متان با استفاده از سازوکار شیمیایی GRI 3.0 مدل می شود. حل عددی معادله های مدل با استفاده از زیربرنامه TWOPNT انجام می شود. مدل می تواند داده های آزمایشگاهی را به خوبی پیش بینی نماید. تاثیر افزایش فشار بر کاهش حداقل دمای پیش گرم لازم برای احتراق خوراک غلیظ بیش تر از خوراک رقیق است به طوری که افزایش فشار از 1 به 60 اتمسفر حداقل دمای پیش گرم لازم برای خوراک با نسبت متان به اکسیژن 25/0 و 1 را به ترتیب 200 و 800 کلوین کاهش می دهد. در نسبت متان به اکسیژن 5/0 تا 7/0، مخلوط واکنش قابلیت اشتعال در دمای 298 کلوین را داراست. افزایش موجودی متان و بخار آب در خوراک، بر روند تغییر تبدیل متان اثر همسو و بر روند تغییر گزینش پذیری و بهره تولید گاز سنتز اثر متقابل دارند. افزایش نسبت آب به کربن خوراک تا مقدار 4 سبب کاهش 83 تا 90 درصدی بهره تولید گاز سنتز می شود. تزریق بخار آب سبب کاهش نرخ تشکیل دوده و تولید گاز سنتز غنی از هیدروژن می شود. در خوراک رقیق با نسبت متان به اکسیژن 25/0، تبدیل متان و دمای محفظه احتراق همواره با افزایش فشار افزایش می یابند در حالی که در خوراک غلیظ تر با نسبت های 2 و 5/2، به ترتیب در فشارهای حدود 30 و 35 بار دارای مقدار بیشینه هستند.

    کلید واژگان: احتراق متان، شعله آرام، شعله پیش آمیخته، مدل سازی و شبیه سازی، گاز سنتز
    Sepideh Asadi, Ataallah Sari *

    The effect of operating conditions on the performance of non-catalytic laminar premixed combustion of methane to synthesis gas is investigated. To this end, the effect of feed methane to oxygen ratio on the minimum required preheat temperature, and the effects of feed methane to oxygen ratio, feed steam to methane ratio, and pressure on methane conversion and syngas selectivity are taken into account. Simultaneous interaction of mass and heat transfer phenomena and hydrodynamic with chemical kinetics are studied using a one-dimensional model. The well-known GRI 3.0 mechanism is applied to model the kinetics of methane oxidation reactions. The open-source numerical subroutine of TWOPNT is employed to solve the set of model equations. The model can well predict the relevant experimental data. The effect of pressure on reducing the required preheat temperature for a lean fuel is more than a rich one so that for feed methane to oxygen ratio of 0.25, increasing the pressure from 1 to 60 bar reduces the minimum required preheat temperature by 200 K and 800 K, respectively. The reaction mixture can ignite at room temperature of 298 K for feed methane to oxygen ratio of 0.5-0.7. Moreover, increasing the content of steam and methane in feed has similar effects on methane conversion whereas their effect on syngas selectivity is opposite. Increasing the feed steam to carbon ratio up to 4 reduces the syngas yield by 83-90 percent. Steam injection to feed is necessary for reducing the soot formation and increasing the hydrogen content. An increase in pressure continuously increases the methane conversion and reactor temperature for feed methane to oxygen ratio of 0.25 while for ratios of 2 and 2.5 there are optimum pressures of 30 and 35 bar in which these parameters reach a maximum value.

    Keywords: Methane combustion, laminar flame, premixed combustion, modeling, simulation, Synthesis gas
  • Negar Motakef Kazemi, Nooshin Nassaj

    This s tudy focuses on the chemical analysis and prediction of Polyethylene Terephthalate (PET) nanoplas tics toxicity on aquatic organisms, considering the influence of particle size and properties. The effect PET NPs of different sizes (1, 4, 9, 16 and 25 nm coded NP1 to NP5) on aquatic organisms such as Terpedo californica (electric ray fish) and Danio rerio (zebrafish) as model species was evaluated by virtual chemical techniques and machine learning methodology based on Multilayer Perceptrons Artificial Neural Networks (MLP ANN) and Support Vector Machine. The PET NPs was built and characterized in silico and then docked on the acetylcholines terase (TcAChE) and cytochrome P450 (Zf CYP450) of the organisms, respectively. The results showed that the binding affinities of the NPs increased s teadily from – 7.1 kcal mol-1 to – 9.9 kcal mol-1 for NP1 to NP4 and experienced a drop at NP5 (– 8.9 kcal mol-1) for TcAChE. The Zf CYP450 also had a similar pattern ranging from -5.2 kcal mol-1 to -8.1 kcal mol-1. The MLP ANN showed an accuracy of 85.9 % and 77.3 %. In comparison, SVM showed a better PET NPs toxicity prediction with an accuracy of 99.5 % and 99.4% based on the inherent properties of TcAChE and Zf CYP450, respectively.

    Keywords: Analytical methods, Artificial neural networks, Fish, Health risks, Plas tic pollution, Simulation, Toxicity
  • Enyoh Christian Ebere, Chidi Edbert Duru, Qingyue Wang, Senlin Lu

    This s tudy focuses on the chemical analysis and prediction of Polyethylene Terephthalate (PET) nanoplas tics toxicity on aquatic organisms, considering the influence of particle size and properties. The effect PET NPs of different sizes (1, 4, 9, 16 and 25 nm coded NP1 to NP5) on aquatic organisms such as Terpedo californica (electric ray fish) and Danio rerio (zebrafish) as model species was evaluated by virtual chemical techniques and machine learning methodology based on Multilayer Perceptrons Artificial Neural Networks (MLP ANN) and Support Vector Machine. The PET NPs was built and characterized in silico and then docked on the acetylcholines terase (TcAChE) and cytochrome P450 (Zf CYP450) of the organisms, respectively. The results showed that the binding affinities of the NPs increased s teadily from – 7.1 kcal mol-1 to – 9.9 kcal mol-1 for NP1 to NP4 and experienced a drop at NP5 (– 8.9 kcal mol-1) for TcAChE. The Zf CYP450 also had a similar pattern ranging from -5.2 kcal mol-1 to -8.1 kcal mol-1. The MLP ANN showed an accuracy of 85.9 % and 77.3 %. In comparison, SVM showed a better PET NPs toxicity prediction with an accuracy of 99.5 % and 99.4% based on the inherent properties of TcAChE and Zf CYP450, respectively.

    Keywords: Analytical methods, Artificial neural networks, Fish, Health risks, Plas tic pollution, Simulation, Toxicity
  • احدالله عزتی، علیرضا عبدالله زاده، مهدی ارسی

    سرطان یکی از شایع ترین بیماری های حال حاضر جهان است که بشر با آن درگیر است. در این مطالعه کل فرآیند گرما درمانی در نرم افزار کامسول شبیه سازی شده است. از سیال پایه اکتان و نانو ذرات مغناطیسی Fe_3 O_4 در شبیه سازی استفاده شد. این شبیه سازی شامل تزریق نانو سیال به محیط متخلخل، انتشار نانو سیال در تومور و انتقال حرارت ناشی از ذرات مغناطیسی است. برای هندسه انتخاب شده و با استفاده از شبکه ریز، فشار و غلظت نانو سیال به عنوان تابعی از زمان محاسبه شده است. این مدل با سایر مدل های کامپیوتری و داده های تجربی مقایسه شده است که نتایج حاصله نشان می دهد تمام فیزیک ها به درستی در نرم افزار کامسول پیاده سازی شده اند. همچنین تاثیر شدت و فرکانس میدان مغناطیسی، غلظت اولیه و قطر نانو ذرات بر توزیع دمای داخل تومور بررسی شده است. به گونه ای که با افزایش شدت میدان مغناطیسی از kA/m 2/1 به kA/m 4/1، فرکانس اعمالی از 164kHz به 180kHz، غلظت اولیه نانو ذرات از mol/m^3 29/1024 به mol/m^3 1200 و قطر نانو ذرات از 8nm به 11nm دمای بافت تومورال از 48°C به 54°C، از 48°C به 65°C ، از 48°C به 80°C ،از 48°C به 160°C به ترتیب افزایش یافت. موارد ذکر شده تاثیر مستقیمی با میزان گرمای ایجاد شده درون بافت تومور دارد ولی باید توجه داشت که افزایش دما برای گرما درمانی تا 48°C مناسب است و افزایش بیش از حد، موجب آسیب و حتی نابودی بافت های سالم اطراف تومور می گردد.

    کلید واژگان: هایپرترمی، ذرات مغناطیسی اکسید آهن، غلظت نانو سیال، شبیه سازی، کامسول
    Ahad Ollah Ezzati, Alireza Abdollahzadeh, Mehdi Arasi

    Cancer is one of the current, widespread diseases in the world which human beings have tackled over the years. In this study the whole process of hyperthermia was simulated in the “COMSOL” software. The octane base fluid and 〖Fe〗_3 O_4 nanomagnetic particles were used in the simulations. The infusion of nanofluid into the porous medium, nanofluid diffusion in tumor, and production of heat caused by nanomagnetic particles were included. For the selected geometry and by using the fine grid, the nanofluid pressure and concentration as function of time were calculated. The results showed that all the physics were involved and were correctly implemented in the Comsol software. Also, the effect of the magnetic field intensity and it’s frequency, concentration and diameter of the nanoparticles on the temperature distribution inside the tumor has been investigated. The calculations showed that by increasing the magnetic field intensity from 1.2 kA/m to 1.4 kA/m, frequency from 164kHz to 180kHz, concentration of nanoparticles from 1024.29 mol/m3 to 1200 mol/m3 and nanoparticles diameter from 8nm to 11nm the tumoral tissue temperature increased from 48℃ to 54℃, 48℃ to 65℃, 48℃ to 80℃ and 48℃ to 160℃ respectively. The mentioned parameters have a direct effect on the generated heat inside the tumor, but it should be noted that increasing the temperature up to 48 ℃ is suitable and temperatures more than 48 ℃ causes damage in the healthy tissues around the tumor.

    Keywords: Hyperthermia, Iron oxide, Concentration of nano fluid, Simulation, COMSOL
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال