فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 107 (بهمن و اسفند 1398)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 107 (بهمن و اسفند 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/12/14
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سخن سردبیر
  • مقالات
  • اسدالله کریمی*، حمیدرضا محمدمرادی صفحات 6-14

    فراورده بنزین به عنوان یکی از محصولات با ارزش افزوده بالا در سبد محصولات پالایشگاهی مورد توجه بسیار است. تولید هرچه بیشتر این فراورده با توجه به مسایل مختلف کشور به یک امر حیاتی تبدیل شده است؛ امروزه بعضی از واحدهای بنزین سازی، تحت شعاع تولید روغن سبز در واحد هستند. روغن سبز ماده ای با گران روی و نقطه جوش بالا است که در داخل لوله ها، کمپرسور و واکنشگاه ها رسوب کرده، عملیات فرایندی را مختل می کند. همچنین باعث مسموم شدن کاتالیست های واحدهای مختلف می شود. روغن سبز، ترکیبی از مولکول های بسپاری شده با زنجیره طولانی است که به وسیله بسپارش ترکیبات کلریدی هیدروکربن دار و یا بسپارش این ترکیبات با ترکیبات غیراشباع، تشکیل می شود. هدف از این مطالعه بررسی روش های کاهش تولید روغن سبز با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی است؛ فرایند تحلیل سلسله مراتبی یک روش تصمیم گیری، براساس معیارهای مختلف به منظور دستیابی به نتایج منطقی است، که به کمک نرم افزارExpert Choice انجام شده است. هزینه، امکان سنجی فنی اجرایی، بازدهی و ملاحظات زیست محیطی به عنوان معیارهای این فرایند انتخاب شده است. همچنین سه جاذب آلومینای فعال شده، آلومینای ارتقا یافته و ترکیب الیاف کربن با کربن فعال شده به عنوان گزینه های فرایند تحلیل سلسله مراتبی انتخاب شدند. پس از بررسی و مقایسه زوجی معیارها و سه گزینه ممکن در نرم افزار جاذب ترکیب الیاف کربن با کربن فعال شده به عنوان بهترین جاذب با 3/35 درصد ارجحیت نسبت به دیگر جاذب ها انتخاب شد. همچنین معیار هزینه و ملاحظات زیست محیطی به ترتیب دارای 6/32 و 4/28 درصد ارجحیت بودند.

    کلیدواژگان: روغن سبز، جاذب، واحد بنزین سازی، آلومینا
  • عزیز باباپور*، مهدی احمدی مزجین، آراز حسین اسدی، سید محمد جوکار، میثم پار، سید ایمان گلستانه صفحات 15-27

    در این پژوهش، نانوالیاف مواد تغییر فازدهنده (پلی اتیلن گلایکول به عنوان ماده تغییر فازدهنده و پلی آمید6 به عنوان نگهدارنده) در یک لوله L شکل، در شرایط مختلف و به کمک نرم افزار کامسول شبیه سازی شده است.برای این منظور، آب در دمای 100 درجه سلسیوس در داخل یک لوله L شکل قرار داده شده و اطراف محفظه با لایه نازکی از نانوالیاف پلی اتیلن گلایکول- پلی آمید پوشانده شده است. در ادامه، خواص ترموفیزیکی چندسازه نانوالیاف مواد تغییر فازدهنده در درصدهای مختلف وزنی بررسی شده و اثرهای تغییرات دما، چگالی، گرانروی و ضریب هدایت حرارتی بر روی آن ها، باهم مقایسه شده است. نتیجه های پژوهش نشان داد که مناسب ترین سامانه برای مدیریت گرمایی، مربوط به نانوچندسازه مواد تغییر فازدهنده با بیشترین درصد وزنی پلی اتیلن گلایکول است.همچنین، استفاده از نانوالیاف مواد تغییر فازدهنده در بهبود مدیریت حرارتی و کنترل دما بسیار موثر هستند و می توانند به عنوان مواد مناسب برای ذخیره سازی و انتقال انرژی به کار برده شوند.

    کلیدواژگان: نانوالیاف، مواد تغییر فازدهنده، کامسول، کامپوزیت، مدیریت حرارتی
  • حجت الله مرادی، پریسا خدیوپارسی*، جواد کریمی ثابت، مهسا اسماعیلی صفحات 28-35

    در این مطالعه، شبیه سازی رهش داروی ویتامین B12 بر روی حامل هیدروژل هیدروکسی اتیل متاکریلات کو متیل متاکریلات با استفاده از نرم افزار COMSOL انجام گرفت. شاخص های سرعت حرکت مرز سامانه، غلظت اولیه داروی بارگذاری شده در حامل و ضخامت حامل هیدروژل در شبیه سازی مورد بررسی قرارگرفت. نتایج به دست آمده از این شبیه سازی نشان داد که برای کنترل بهینه رهش دارو از حامل در بدن، باید ضخامت حامل هیدروژل افزایش یابد و غلظت داروی بارگذاری شده در حامل بیشتر از حد مورد نیاز بدن در یک بازه زمانی افزایش یابد و همچنین سرعت حرکت مرز سامانه متناسب با سرعت نفوذ آب در هیدروژل باشد. نتایج بهینه شبیه سازی به ازای غلظت اولیه mol/m3 1000ویتامین B12، ضخامت حامل هیدروژل mm 0004/0 و سرعت ثابت m/s11-10×2 به دست آمد. در این مطالعه مدت زمان مورد نیاز برای رسیدن به غلظت تعادلی برای حالت مرز ثابت سامانه s 120000 به دست آمد، این نتیجه برای حرکت مرز با سرعت ثابت m/s11-10×2، s 210000 و برای حرکت مرز با سرعت متغیر وابسته به زمان s 210000 به دست آمد.

    کلیدواژگان: رهش دارو، ویتامین B12، حامل هیدروژل، شبیه سازی، COMSOL
  • محمد مزیدی شرف آبادی*، محمد ایازی، محسن ساری صفحات 36-45

    هدف از این پژوهش تحلیل دوفازی جریان در ناحیه گردش مجدد محفظه احتراق یک توربین گاز با تغییر در شاخص های هندسی موثر سوییرلر آن است. جریا ن های چرخشی طبیعی و اجباری که در اثر هندسه محفظه احتراق و شرایط میدان جریان ایجاد می شوند، تاثیر چشمگیری بر احتراق و اختلاط هوا و سوخت دارند. در این مطالعه، به منظور بررسی اثرهای تزریق جریان چرخشی در محفظه احتراق، از روش حجم محدود و شبکه بندی نامنظم در یک نرم افزار تجاری دینامیک سیالات محاسباتی استفاده و بررسی شاخصی انجام شده است. نتیجه های به دست آمده نشان می دهد افزایش عدد چرخش، حجم ناحیه گردش مجدد را در ناحیه اولیه محفظه احتراق افزایش می دهد و باعث افزایش شدت آشفتگی و بهبود اختلاط هوا و سوخت می شود.

    کلیدواژگان: شبیه سازی جریان دوفازی، توربین گاز، محفظه احتراق، سوئیرلر، ناحیه گردش مجدد
  • محسن خوشه چین، سعید اویسی، سهراب فتحی* صفحات 46-60

    در این پژوهش آزمایشگاهی، به بررسی اثرهای افزایش زبری سطح انتقال حرارت بر ضریب انتقال حرارت در جوشش استخری در محلول های دوجزیی استون و آیزوپروپانول با درصد حجمی ثابت (30% استون و 70% ایزوپروپانول و همچنین محلول 70% استون و 30% ایزوپروپانول) پرداخته شده است. سامانه آزمایشی از یک مکعب شیشه ای عایق بندی شده، یک استوانه فلزی از جنس برنز به عنوان سطح انتقال حرارت و یک لامپ مدادی وصل شده به اتوترانسفورماتور به عنوان منبع حرارتی تشکیل شده است. آزمایش ها با چهار زبری مختلف (25/0، 34/0 ، 47/0 و 61/0 میکرومتر) سطح انتقال حرارت و گستره شارهای حرارتی از 5/1 تا 88 کیلووات بر متر مربع و در شرایط هواکره ای انجام گرفته است. نتایج نشان داده است که با افزایش زبری سطح، تولید حباب در محلول بیشترشده و به دنبال آن آشفتگی افزایش یافته است؛ درنتیجه افزایش ضریب انتقال حرارت را به همراه داشته است. مدل بهینه با حداکثر همپوشانی با نتایج آزمایشگاهی این گونه مشخص گردید که در این میان مدل وینایاک)2004 (با خطای متوسط 15% کمترین خطا و مدل تام(1966) با خطای متوسط 27% بیشترین خطا را در میان دیگرمدل ها دارا هستند.

    کلیدواژگان: ضریب انتقال حرارت جوشش، نقاط مولد حباب، محلول دوجزئی، زبری سطح
  • آرمین اوکاتی، محمدرضا خانی*، بابک شکری صفحات 61-70

    گازی سازی به کمک پلاسمای حرارتی یک روش نوین و خلاقانه در مدیریت پسماند است. در این مطالعه فرایند گازی سازی پسماند جامد شهری در واکنشگاه پلاسمای حرارتی با استفاده از روش کمینه سازی انرژی آزاد گیبس، به کمک نرم افزار اسپن پلاس شبیه سازی شده و با داده های موجود در منابع علمی اعتبارسنجی شده است. بیشتر شاخص های اجرایی مانند نسبت هوا به پسماند، دمای واکنشگاه، نسبت فشار به پسماند و ارزش حرارتی کمتر گاز با توصیف سین گاز تولیدی مطالعه شده است، بیشترین میزان هیدروژن 67% به دست آمد که برای گازی سازی با پلاسمای بخار بوده است و بیشترین ارزش حرارتی کمتر گاز متناسب با آن (MJ/Nm3) 6/11 حساب شد. با توجه به دمای بسیار بالایی که پلاسما ایجاد می کند بسیاری از آلاینده هایی که در فعالیت روش های معمول خلل ایجاد می کنند، تاثیری بر این فرایند ندارند.

    کلیدواژگان: گازی سازی، اسپن پلاس، پلاسمای حرارتی، گاز همنهشت، مدل سازی
  • اخبار و گزارش ها
  • صفحات 73-74
|
  • A. Karimi*, H. R. Mohamadmoradi Pages 6-14

    Crude oil refining is performed to produce more high valuable cuts. In the meantime, gasoline cuts are considered as one of the suitable value-added products. Naturally, the production of gasoline has become a vital issue due to various issues in the country. Today, some CCR plants are under the control of green oil generation. Green oil is a viscous fluid that has a high boiling point which sediments inside pipes, compressors and reactors, disrupting the process operation. It also poisons the catalysts of various units. Green oil is a combination of long-chain polymerized molecules that generated via polymerizing hydrocarbon chloride compounds or polymerizing these compounds with unsaturated compounds. In this study, the purpose is to investigate ways to reduce green oil production using a hierarchical analysis process. The process of hierarchical analysis is a decision-making method based on various criteria for achieving logical results, which has been done with the help of Expert Choice software. Cost, technical feasibility study, efficiency and availability have been chosen as criteria for this process. Also, three activated alumina adsorbents, enhanced alumina and the hybrid of carbon fiber and activated carbon were selected as hierarchical analysis processes alternatives. The paired comparison of criteria and three possible alternatives indicated that the hybrid of carbon fiber and activated carbon alternative was selected as the best adsorbent with 35.3% priority over other adsorbents. Also, the cost and availability criteria had 32.6% and 28.4% priority, respectively.

    Keywords: Green Oil, Adsorbent, Alumina, CCR Plant
  • A. Babapoor*, M. AhmadiMezjin, A. Hoseinasadi, S. M. Jokar, M. Paar, S. I. Golestaneh Pages 15-27

    In this study, the phase change materials (PCMs) nanofibers (polyethylene glycol as the PCM and polyamide-6 as the supporting matrix) in an L-shaped tube at various conditions were simulated with COMSOL software. In this regard, water at 100˚C is placed in the L-shaped tube, which is coated with a thin layer of polyethylene glycol-polyamide nanofibers on the outside. In the following, the thermophysical properties of composite nanofibers PCMs were investigated. The effect of varying temperature, velocity, density, viscosity and thermal conductivity on the composite nanofibers PCMs with different weight percentages were compared. The results showed that the most proper system for thermal management is related to the PCM nanocomposite with a maximum weight percentage of polyethylene glycol. Also, using nano-PCMs for improving the thermal management and temperature controlling is so effective, and therefore they can be applied to store and transport energy.

    Keywords: Nanofiber, Phase Change Materials, COMSOL, Composite, Thermal Management
  • H. Moradi, P. Khadiv Parsi*, J. Karimi Sabet, M. Esmaeili Pages 28-35

    In this paper, the production and release of vitamin B12 on the hydrogel carrier of hydroxyethyl methacrylate polymer were simulated by using COMSOL software. Three parameters were investigated in the simulation: system boundary velocity, initial concentration of drug loaded on carrier, and thickness of the hydrogel membrane. The provided results of the simulation revealed that in order to control optimal drug release from carrier into body, the thickness of the hydrogel carrier should be increased; In addition, the concentration of drug on the carrier increased more than the desired amount of over a period of time; Also the boundary layer’s velocity of the system is proportional to the velocity of water infusion into the hydrogel. The optimal simulation outcomes were obtained by initial concentration of 1000 mole/m3 for vitamin B12, thickness of 0.0004 mm for hydrogel membrane, and constant velocity of 2×10-11 m/s. In this study, the time required to reach equilibrium concentration for the constant boundary of system is 120000 s, while this figure for a moving boundary with the constant velocity of 2×10-11 m/s is 210000 s, and also for a moving boundary with variable velocity which is depended on time is 210000 s.

    Keywords: Release of Drug, Vitamin B12, Hydrogel Carriery Simulation, COMSOL
  • M. Mazidi Sharfabadi*, M. Ayazi, M. Sari Pages 36-45

    The purpose of this study is to analyze the two-phase flow in the recirculation region of a gas turbine combustion chamber by changing the effective geometrical parameters of its swirler. The natural and forced rotational flows caused by the geometry of the combustion chamber and flow field conditions have significant effects on combustion and air-fuel mixing. In this study, finite volume method and unstructural meshing are used in a commercial computational fluid dynamics software package in order to investigate the effects of rotational flow injection in combustion chamber and to carry out a parametric study. The obtained results show the volume of the recirculation zone in the primary area of the combustion chamber increases as the swirl number rises. This increases the turbulence intensity and improves air-fuel mixing.

    Keywords: Two-Phase Flow Simulation, Gas Turbine, Combustion Chamber, Swirler, RecirculationRegion
  • M. Khooshehchin, S. Ovaysi, S. Fathi Pages 46-60

    In this laboratory study, the effect of increasing the surface roughness of heat transfer surface on the heat transfer coefficient in the pool boiling was investigated in two-part solutions of acetone and isopropanol with constant volume percent (% 30 acetone and% 70 isopropanol as well as solution of 70% acetone and 30% isopropanol). The experimental set up consists of an insulated glass cube, a bronze metal cylinder as a heat transfer surface, a pencil light bulb connected to auto transformer as a thermal source. The tests were carried out with four different roughness of the heat transfer surface. The range of heat fluxes is from 5.1 to 88 kW/m2 and in atmospheric conditions. The results show that by increasing roughness, the surface of the bubble production in the solution is increased, which leads to promote of mixing and, consequently, increase in the heat transfer coefficient. The optimal model with maximum overlapping with the experimental results revealed that the Vinayak model with a mean error of 15% has the least error, and Tome model with a mean error of 27% has the most error among other models.

    Keywords: Boiling Heat Transfer Coefficient, Bubble Nucleation Sites, Binary Solution, SurfaceRoughness
  • A. Okati, M. R. Khani*, B. Shokri Pages 61-70

    Thermal plasma gasification is a new and innovative method of waste management. In this study, the process of gasification of municipal solid waste in thermal plasma reactor has been simulated using Gibbs free energy minimization method with the help of Aspen Plus software. And validated with data from scientific sources. Most of the operational parameters such as air to waste ratio, reactor temperature, pressure to waste ratio and lower calorific value of gas have been studied by describing the manufactured syngas. The highest hydrogen content was 67%, which was calculated for gasification with steam plasma, And the lowest calorific value of the gas compared to 11/6 (MJ/Nm3 ) was calculated. Due to the very high temperature created by plasma, many pollutants that are a big problem for conventional methods do not affect this process.

    Keywords: Gasification, Aspen Plus, Thermal Plasma, Synthesis Gas, Modeling