فهرست مطالب

فناوری های نوین در سیستم های انرژی - سال دوم شماره 3 (پیاپی 203، پاییز 1395)

نشریه فناوری های نوین در سیستم های انرژی
سال دوم شماره 3 (پیاپی 203، پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/09/07
  • تعداد عناوین: 5
|
  • محمد طغیانی *، مجید دانشور صفحات 1-8
    هدف از این مقاله بررسی روش های تولید و جداسازی تری آمیل متیل اتر به عنوان جایگزین سایر افزودنی ها در ‏صنعت بنزین به عنوان بهبود دهنده عدد اکتان می باشد. با توجه به مسائل زیست محیطی فراوان که به دلیل ‏استفاده از افزودنی های نظیر MTBA امروزه به وجود آمده است، اهمیت استفاده از افزودنی های سازگارتر با ‏محیط زیست و بدن انسان نظیر TAME را به طور روز افزون افزایش می یابد. در مطالعات انجام شده، جهت ‏بازیابی متانول در فرایند تولید TAME از آب استفاده نموده اند. در اینجا هدف، بررسی امکان حذف آب از این ‏قسمت و استفاده از تغییر فشار جهت بازیابی متانول از ترکیب آزئوتروپیک آن با C5 و سایر هیدروکربن ها است. ‏جهت انجام این بررسی دو فرآیند مختلف تولید TAME توسط نرم افزار Aspen HYSYS 8. 6 شبیه سازی میشود. حالت اول روش معمول بازیابی متانول که برای جداسازی آن از دیگر اجزاء از آب استفاده می شود. حالت ‏دوم شامل استفاده از اثر تغییر فشار بر جدایش متانول از ترکیب آزئوتروپیک آن و حذف آب از فرآیند می باشد. ‏باید به این نکته توجه شود که در هر دو حالت قسمت انجام واکنش هایی که منجر به تولید TAME می گردد، ‏کاملا یکسان بوده و تفاوت این دو حالت در قسمت بازیابی متانول است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ‏استفاده از تغییر فشار جهت بازیابی متانول (فرآیند دوم) ، میزان مصرف آب را به صفر رسانده است و در زمینه ‏انرژی نیز سالانه 4 % کاهش مصرف را به دنبال دارد.
    کلیدواژگان: تری آمیل متیل اتر، کاهش مصرف انرژی، کاهش مصرف آب
  • امیره نوربخش * صفحات 9-24
    در مطالعه حاضر مهاجرت یک حباب شکل پذیر در جریان ترکیبی برشی ساده و پواسل در اعداد رینولدز محدود، بطور عددی بررسی شده است. معادلات ناویر-استوکس با رویکرد بقائی برای سیالات ترکم ناپذیر با استفاده از روش حجم محدود روی یک شبکه منظم، ساکن و جابجا شده حل شده است. وجه مشترک بصورت صریح توسط اتصال نقاط نشانگر از طریق روش ردیابی جبهه روی یک شبکه نامنظم، مثلثی و متحرک ردیابی شده است. اثرات کشش سطحی نیز از طریق اضافه کردن یک جمله منبع مناسب به معادلات حاکم به حساب آمده است هدف از این مطالعه پیش بینی مهاجرت یک حباب در جریان ترکیبی برشی ساده و پواسل می باشد و رفتار مهاجرت حباب با اندازه های مختلف و نسبت های چگالی و چسبندگی مخالف واحد بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که تغییر شکل حباب بشدت به عدد کاپیلاری وابسته است. بنابراین، عدد بدون بعد مناسب برای کشش در وجه مشترک، عدد کاپیلاری است. با افزایش شعاع حباب نیروی روانسازی افزایش یافته و در نتیجه حباب در وضعیت تعادلی نزدیکتری نسبت به خط مرکزی تثبیت خواهد شد. در مرحله بعد، نیروی گرانش نیز اضافی شده است. با افزایش عدد باند، حباب در یک وضعیت تعادلی نزدیکتری نسبت به خط مرکزی تثبیت می گردد و تغییر شکل حباب افزایش میDHFN.
    کلیدواژگان: روش حجم محدود، ردیابی جبهه، حباب شکل پذیر، اندازه حباب، عدد کاپیلاری، عدد باند
  • شهریار بابایی، محمدحسین جاذبی زاده * صفحات 25-33
    افزایش روزافزون غلظت گاز گلخانه ای دی اکسید کربن در جو زمین باعث نگرانی و فشار جوامع بین المللی جهت کاهش و کنترل انتشار این گاز شده است. در سال های اخیر جداسازی گاز کربن دی اکسید به منظور کنترل نشر آن در گازهای اتلافی و گاز خروجی دودکش ها مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. در این راستا، همچنین با توجه به مزایای فناوری غشایی در زمینه جداسازی گازها، در این تحقیق خواص تراوایی نوع جدیدی از غشای پلی یورتان بر دو پایه ی پلی اتر پلی تترا متیلن گلایکول و پلی استر پلی کاپرولاکتون مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. غشاها با استفاده از روش ریخته گری محلول ساخته و به منظور تعیین خواص گرمایی و دمای انتقال شیشه ای غشاها از روش گرماسنج روبشی دیفرانسیلی استفاده شده است. همچنین خواص تراوایی و گزینش پذیری غشاها به کمک آزمون عبوردهی گازهای خالص مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات در فشارهای مختلف و در دمای 25 درجه سانتی گراد انجام شد. براساس نتایج آزمایش، با افزایش فشار در هر دو نوع غشا، تراوایی گاز دی اکسیدکربن افزایش و تراوایی گاز نیتروژن کاهش یافته و در مقابل گزینش پذیری دی اکسید کربن نسبت به نیتروژن افزایش یافت. همچنین در مقایسه بین دو نوع غشا با توجه به منحنی رابسون، غشای بر پایه ی پلی اتر به عنوان غشای برتر در جداسازی گازهای دی اکسید کربن / نیتروژن معرفی شد.
    کلیدواژگان: تراوایی، غشای پلی یورتان، پلی اتر، پلی استر، روش گرماسنج روبشی دیفرانسیلی، منحنی رابسون
  • کامیار خاکسار، نوید معافیان، مهران احسانی، مجید غیاث * صفحات 34-40
    بسیاری از فرآیندهای صنعتی همانند صنایع پالایش نفت، صنایع غذایی، صنایع معدنی و پاکسازی محیط زیست شامل جداسازی ذرات از جریان گاز می باشند. جداکننده های گردبادی اغلب به نام سیکلون نامیده می شوند و از آن ها به منظور جمع آوری ذرات موجود در جریان های گازهای صنعتی استفاده وسیعی به عمل می آید که به دلیل ساختار ساده و نیاز به فضای عملیاتی کم و قابلیت کارکرد در شرایط عملیاتی سخت مورد توجه قرار گرفته اند. با این حال در بهترین شرایط عملیاتی، بازده مطلوبی در جداسازی ذرات بسیار ریز ندارند. با توجه به عملکرد سیکلون ها، روش های مختلفی در راستای افزایش بازده آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از موثرترین این روش ها استفاده از تغلیظ کننده غبار می باشد. در این پژوهش، هدف بررسی اثر هندسه دریچه‎ های تعبیه شده برای خروجی گاز تمیز در تغلیظ کننده مارپیچی بوده، که با توجه این امر آزمایشاتی جهت بررسی پارامترهای زاویه خروجی، طول خروجی، نحوه اتصال آن به مارپیچ و همچنین دبی های جریان اصلی و فرعی انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده این امر است که بازدهی این تغلیظ کننده با زاویه خروجی گاز تمیز نسبت عکس و با طول خروجی نسبت مستقیم دارد. بدین سان که با افزایش طول و کاهش زاویه خروجی، میزان غبار جذب شده از خروجی گاز تمیز کاهش یافته که نشان دهنده افزایش راندمان تغلیظ کننده می باشد. در آزمایشات صورت گرفته بالاترین درصد بازدهی بدست آمده، 99. 82 درصد می باشد. سیستم تغلیظ کننده مارپیچی به کار رفته، به راحتی قابل استفاده در موارد صنعتی خواهد بود.
    کلیدواژگان: سیکلون، تغلیظ کننده مارپیچی، غبارگیر، تغلیظ کننده غبار، جداکننده ذرات جامد و مایع از گاز
  • ناصر قاسمیان *، محمدرضا امیدی صفحات 41-47
    در این تحقیق برای اولین بار، اثراسید شویی بر عملکرد زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت ایرانی در حذف بخارات تولوئن مورد ارزیابی قرار گرفت. اصلاح شیمیایی زئولیت با استفاده از روش های اسید شویی، تبادل یون و کلسیناسیون انجام شد. سپس برای تست کارایی این زئولیت از یک راکتور انتگرالی با بستر ثابت استفاده گردید. در این کار، اثر متغیر هایی مانند دمای راکتور، میزان اسید شویی و مقدار جریان (دبی) بخارات آلاینده مورد ارزیابی قرار گرفت. زئولیت کلینوپتیلولیت ایرانی اسیدشویی شده عملکرد بسیار خوبی برای حذف بخارات تولوئن داشت به طوریکه اسیدشویی باعث شد حداکثر میزان حذف بخارات تولوئن در دمای کمتر نسبت به حالت پروتونه شده و اسیدشویی نشده اتفاق بیافتد به نحوی که حذف کامل بخارات تولوئن با استفاده از این روش در دمای 300 درجه سانتیگراد به دست آمد.
    کلیدواژگان: زئولیت، کلینوپتیلولیت، راکتور بستر ثابت، تولوئن، اسید شویی
|
  • M.Toghyani *, M.Daneshvar Pages 1-8
    This paper propose is deliberation of tert-amyl-methyl ether (TAME) production and ‎separation process as an gasoline additive to improve the octane number. According to ‎the environmental impact of other gasoline additive like MTBA, it's important to use ‎another compounds that are environmentally friendly like TAME. In the previous ‎studies, methanol was recovered with water in TAME production process. In this paper ‎reveals new possibility to use pressure swing instead of using water to separate ‎methanol from C5 and other hydrocarbons. To underline process characteristics, two ‎case studies with those different configurations are presented and analyzed using ‎Aspen HYSYS 8.6. In the first case study, classical methanol separation using water ‎extraction is considered. The second case study is based on pressure swing distillation ‎to separate the zoetrope’s between hydrocarbons and methanol. In both case studies ‎the TAME production section are similar and the difference is on the methanol ‎separation section.‎ Results show that use of pressure swing in methanol separation section of this process, ‎doesn't need water and reduced the annual cost till 4 percent.‎
    Keywords: tert-amyl-methyl ether, reduce energy consumption, reduce water consumption
  • A. Nourbakhsh * Pages 9-24
    Three-dimensional simulations are presented on the motion of a bubble between two parallel plates at a finite Reynolds number in a combined couette-poiseuille flow. The full Navier-Stokes equations are solved by a finite difference/front tracking method on a regular, fixed and staggered grid. Interface is tracked explicitly by connecting marker points on an irregular, triangle and moving grid. The interface effects are accounted for by adding appropriate source terms into the governing equations. The effects of the dimensionless numbers, such as, Capillary number, Reynolds number, and geometric ratio on the lateral migration of a bubble are studied in detail. Simulations also show that the bubble deformation depends strongly on the Capillary number. So that, the proper non-dimensional number for the interfacial tension is the Capillary number. As the radius of the bubble increases, the equilibrium position moves closer to the centerline. Then, the gravity force was added. Bubbles are more deformed with increasing the Bond number and move to an equilibrium position closer to the centerline.
    Keywords: Limited volume method, Tracking the front, Shaped bubble, Bubble size, Capillary number, Band number
  • Sh.Babaei, M.H.Jazbi Zadeh * Pages 25-33
    The increasing concentration of the carbon dioxide greenhouse gas in the atmosphere has caused the concern and pressure of the international community to reduce and control for emissions of the gas. The separation of carbon dioxide attracted considerable attention in recent years in order to control its dissemination in the waste gases and exhaust gases of chimneys. In this regard due to the advantages of membrane technology in gas separation, the permeability properties of a new type of polyurethane membrane have been evaluated and compared on two basis of polyether poly tetra methylene glycol polyester poly caprolactone. Membranes were made by using the method of casting solution and the differential scanning calorimetry technique has been used to determine the thermal properties and glass transition temperature of membranes. As well as, permeability and selectivity properties of membranes were examined by helping the throughput test of pure gases. Experiments were carried out at different pressures in temperatures of 25 ° C. Based on the test results, the permeability of carbon dioxide gas and nitrogen gas decreased with increasing the pressure on both types of membrane, and selectivity of the carbon dioxide to the nitrogen increased. Also the polyether-based membrane was introduced as superior membrane for gas separation of carbon dioxide/nitrogen in the comparison between two types of membrane according to the Robson curve.
    Keywords: Permeability, Polyurethane membrane, Polyether, Polyester, Differential scanning calorimetry technique, Robson curve
  • K.Khaksar, N.Moafian, M.Ehsani, M.Ghiass * Pages 34-40
    Many industrial process like oil refining, food industry, mining and environmental cleanup are included separation of solid particles from gas stream. Vortex separators also called cyclone separators which are widely used in order to collect dust and particles from industrial gas flow that have been considered due to the simple structure, low operating space requirements and also the ability to function in harsh operating conditions. However, in the best operating conditions, it has not a desirable yield. Due to the cyclone’s function, several methods have been examined in order to increase its efficiency. One of the most effective methods is to use spiral concentrator. In this study, the goal is to evaluate the effect of the output clean gas embedded valve geometry in separation efficiency in spiral concentrator, which included some tests to survey effective parameters such as angle, length connection status and also primary and secondary flow. The results indicate that the efficiency of the concentrator has a direct connection to the length of the output valve and reverse connection to the angle. Thus, by increasing the output length and decreasing its angle the amount of absorbed dust is reduced, which indicate the rising of the concentrator’s efficiency. In this study, the highest achieved efficiency is 99.82%. This spiral concentrator can easily be used in industrial matters.
    Keywords: Cyclone, Spiral concentrator, Dust collector, Dust concentrator, Separation of solid, liquid particles from gas
  • N.Ghasemian *, M.R. Omidi Pages 41-47
    In this research for the first time, dealuminated (acid treated) natural clinoptilolite zeolite was used for the total oxidation of toluene. The chemical modification of the zeolite is conducted by acid treating, ion-exchange and calcination methods. Then catalytic behaviour of the sample was investigated using the integral fixed bed catalytic reactor. In this work, the effect of variables such as reactor temperature, flow rate of pollutant and extent of dealumination was evaluated. The dealuminated clinoptilolite zeolite showed a promising performance for toluene abatement via total oxidation of toluene so that temperature corresponding to the maximum activity (100% conversion of toluene) was shifted to lower temperature (300 °C).
    Keywords: Acid treated, Toluene oxidation, Clinoptilolite, Zeolite, Fixed Bed Reactor