فهرست مطالب

Chemical and Petroleum Engineering - Volume:43 Issue: 1, 2010
  • Volume:43 Issue: 1, 2010
  • 92 صفحه، بهای روی جلد: 50,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1389/02/20
  • تعداد عناوین: 9
|
  • احمد آذری، رحمت ستوده قره باغ صفحه 1
    در این مقاله، سوختن زغال سنگ در بالابر یک بستر سیال گردشی، با در نظر گرفتن هیدرودینامیک جریان های حباب و امولسیون در بستر، به طور جداگانه با نرم افزار ASPEN PLUS، شبیه سازی شده است و نتایج حاصل از آن با نتایج تجربی، مقایسه شده است. با توجه به پدیده های فیزیکی و شیمیایی درگیر در فرآیند، دو زیرمدل سینتیکی و هیدرودینامیکی بر اساس تئوری دو فازی، برای بستر، در نظر گرفته شده است. سینتیک واکنش های مختلف از مقالات متعددی استخراج شده است. در مدل ارایه شده بستر سیال شده به چندین بخش تقسیم شده و با توجه به رژیم جریان در هر بخش، از یک یا مجموعه ای از راکتورهای ایده آل به طور مناسب برای مدل کردن جریان، استفاده شده است. رفتار بستر، به وسیله اندازه گیری غلظت اکسیژن در طول بستر، سنجیده می شود. اعتبار مدل ارائه شده به کمک داده های تجربی، بررسی شده و نتایج حاصل، بیانگر دقت مناسب این مدل در پیش بینی عملکرد راکتور بستر سیال است. نتیجه این مدل سازی و شبیه سازی می تواند در شبیه سازی فرآیندهایی که در آن ها از بستر سیال استفاده می شود، به کار رود.
    کلیدواژگان: مدل تانک های سری، مدل دینامیک دوفازی، بستر سیال شده، شبیه سازی راکتور، سوختن زغال سنگ
  • زهرا سادات آقامیری، محمدرضا مهرنیا، فاطمه یزدیان، سیدعباس شجاع الساداتی، شهره فاطمی صفحه 11
    سینتیک، تولید پروتئین تک یاخته از گاز طبیعی توسط ریزسازواره ای از جنس متیلوموناس در فاز گازی با درصد حجمی مساوی از هوا و گاز طبیعی مورد مطالعه تجربی و مدل سازی ریاضی، قرار گرفته است. برای توصیف سینتیک رشد سلولی از مدل های مختلف موند، موسر، تسیر، آیبا، اندروس و نواک استفاده شده است. متان و اکسیژن هر دو به عنوان سوبستراهای محدودکننده رشد، در بازه غلظتی 2 تا 10 میلی گرم در لیتر در نظرگرفته شدند و برای ایجاد فاز سکون و مرگ از ضریب مرگ وابسته به زمان، استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل های ریاضی، می توانند به خوبی دینامیک، تولید توده سلولی را در فازهای رشد تا مرگ بیان کنند. پارامترهای سینتیکی هر مدل از تطبیق آن با داده های تجربی، استخراج شدند. همچنین، نتایج نشان داد که مدل های موند و موسر، نسبت به مدل های دیگر در این تحقیق، تولید توده سلولی را با دقت بیشتری توصیف می کنند.
    کلیدواژگان: گاز طبیعی، مدل های سینتیک، متیلوموناس، پروتئین تک یاخته
  • حسین ابوالقاسمی، امیر خاکپای، سمیه کنعان پناه صفحه 19
    دراین تحقیق، اثر عوامل مختلف مانند حضور ماده حل شونده و سورفکتانت در مخلوط مایع- مایع در شرایط هیدرودینامیکی مختلف بر اندازه قطرات در یک دستگاه میکسر- ستلر1 مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در غلظت ها و شرایط هیدرودینامیکی مختلف انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که اندازه قطرات، با افزایش غلظت ماده حل شونده2 کم می شود. مشابه با ماده حل شونده، اندازه قطرات با افزایش غلظت سورفکتانت3 کم می شود ولی در در غلظت های بسیار پایین، این کاهش بسیار شدید است و در غلظتهای بالا دارای سرعت کاهشی کمتری است و تقریبا مقدار ثابتی است. برای سه حالت مختلف (بدون حضور ماده حل شونده و سورفکتانت، با حضور ماده حل شونده و بدون سورفکتانت، با حضور سورفکتانت و بدون ماده حل شونده) سه مدل، به دست آمده است که مدل های به دست آمده تطابق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند و مدل های به دست آمده با تئوری هینزه-کولموگروف4 سازگارند.
    کلیدواژگان: اندازه قطره، میکسر، ستلر، استخراج مایع، مایع، مدل سازی، سورفکتانت
  • علی اصغر حمیدی، آزاده امراللهی صفحه 29
    در این مطالعه تجربی، خواص رسانش گرمایی و ظرفیت گرمایی حجمی، مورد مطالعه قرار گرفته است وبا توجه به این که در بسیاری از موارد نه تنها مطمئن ترین روش، بلکه تنها راه ممکن برای پی بردن به رفتارو خواص یک سیال، بر پایه آزمایش و نتایج کارهای آزمایشگاهی استوار می باشد، اقدام به طراحی وساخت سیستم استوانه های هم محور برای اندازه گیری خواص مذکور شده است. نتایج به دست آمده درمورد چند سیال استاندارد، نشانگر کارایی و دقت این دستگاه است. با توجه به این که تعداد زیادی از سیالاتی که در فرآیند های صنعتی و پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند دارای رفتار ویسکوالاستیک هستند «دو سیال غیر نیوتنی» جهت آزمایش و تعیین مشخصات انتخاب شده و مورد آزمایش قرار گرفته اند. تغییرات رسانش گرمایی و ظرفیت گرمایی حجمی با دما و غلظت، تعیین شده و معادلات تجربی در این زمینه ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: سیالات غیر نیوتنی، رسانش گرمایی مؤثر، استوانه های هم محور، ظرفیت گرمایی حجمی
  • پریسا ربانی، عاطفه عبدالعلی، محمد مهدی منتظر رحمتی، علیرضا کشتکار، رضا دباغ صفحه 37
    در این تحقیق، توانایی جلبک قهوه ای دریای عمان به نامCystoseira indica، برای جذب تک جزئی فلز کادمیم(II) و نیکل(II) از محلول های آبی در شرایط ناپیوسته، مورد بررسی قرار گرفت. ظرفیت جذب این جلبک، به شدت متاثر از pH محلول بود؛ به طوری که با افزایش pH محلول، جذب فلز افزایش یافت. علاوه برpH، اثر فرآوری شیمیایی با فرمالدهید، گلوتارآلدهید، کلرید کلسیم، اسید هیدروکلریک و پلی اتیلن ایمین بر روی جذب یون هایCd(II) وNi(II) از محلول آبی بررسی شد و مشخص گردید که جلبک Cystoseira indica که با فرمالدهید، فرآوری شده بود، در pH بهینه 5/5 و 0/6 بیش ترین میزان جذب را دارد که مقدار آن به ترتیب mg/g 42/19 و 06/10 است. معادله سرعت شبه درجه دوم برای کادمیم و نیکل، به ترتیب با ثابت سرعت g mg-1 min-13-10×79/3 و 3-10×32/4، سینتیک جذب را به خوبی توصیف کرد. برای تشریح تعادل جذب، از مدل های ایزوترم دو پارامتری، به صورت خطی استفاده شد. نتایج نشان می دهند که ایزوترم لانگمویر برای هر دو فلز، بهتر از سایر مدل ها توانست داده های آزمایشی را برازش کند. مقدار R2مربوط به معادله لانگمویر برای جذب هر دو فلز کادمیم و نیکل، 98/0 به دست آمد. بیش ترین مقدار جذب از این معادله برای کادمیم و نیکل به ترتیب برابر mg/g32/26 و 48/20 و ضریب b برابر L/mg 002/0 و 017/0 محاسبه شد.
    کلیدواژگان: ایزوترم، نیکل(II)، کادمیم(II)، فراوری شیمیایی، سینتیک، جلبک قهوه ای، جذب زیستی
  • امیر رحیمی، آرزو نیک سیر صفحه 47
    علی رغم این که بیش از نیم قرن از تبیین و بسط تئوری و کاربرد راکتورهای دارای جریان های برخوردی می گذرد، با این وجود، تلاش های بسیار محدودی در زمینه مدلسازی عملکرد خشک کن های دارای جریان های برخوردی، صورت پذیرفته است. در این مطالعه فرایند خشک کردن ذرات مرطوب با استفاده از خشک کن های سیکلونی دارای جریان های برخوردی بر اساس مدل احتمال Markov-Chain و مدل تانک های همزده سری، مورد مدل سازی ریاضی و شبیه سازی قرار گرفته است. پارامترهای مورد نیاز در بسط هر مدل، با استفاده از توزیع زمان ماند تجربی ذرات درون یک نمونه خشک کن دارای جریان های برخوردی مماسی، تعیین و معادلات حاکم، به روش عددی حل گردیده است. مقایسه نتایج به دست آمده با داده های تجربی گزارش شده، نشان می دهد مدل تانک های همزده سری، به طور موفقیت آمیزی عملکرد خشک کن های برخوردی را پیش بینی می کند. این در حالی است که نتایج مدل Markov-Chain انحراف بیشتری از مقادیر تجربی نشان داده است. بررسی تاثیر برخی پارامترهای عملیاتی نشان می دهد راندمان عملیات خشک کردن در خشک کن های برخوردی با کاهش نسبت جامد به گاز، کاهش رطوبت ذرات ورودی و افزایش دمای گاز، افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: تانک های همزده سری، آنالیز Markov، Chain، خشک کردن، جریان های برخوردی
  • منصور شیروانی، منصوره اسماعیلی صفحه 59
    در این مقاله، ابتدا در مورد رفتار دینامیکی فرآیندهای پارامتر گسترده در حوزه فرکانسی بحث می شود و در ادامه چهار نوع رفتار دینامیکی این سیستمها در حوزه فرکانسی مورد مطالعه قرار می گیرد. سپس براساس مفهوم بهره برتر که برگرفته از رفتار این فرآیندها در حوزه فرکانسی می باشد، روشی نوین برای کنترل فرآیندهای پارامتر گسترده ارائه خواهد شد. در این روش با استفاده از مفهوم بهره برتر، مکان صفرهای ناشی از پارامتر تاخیر زمان موجود در تابع حلقه باز سیستم کنترل را تغییر داده و بدین ترتیب پاسخ سیستم کنترل بهبود می یابد و رفتار تابع حلقه باز سیستم کنترل، مینیمم فاز می شود. این کار با افزودن یک تابع تبدیل درجه یک، با اعمال قید بهره برتر به تابع حلقه باز سیستم کنترل انجام می شود و بدین صورت، صفرهای سمت راست تابع حلقه باز را که ناشی از پارامتر تاخیر زمان تابع فرآیند است، از تابع حلقه باز حذف می کنیم. بنابراین رفتار تابع حلقه باز سیستم کنترل، مینیمم فاز خواهد شد و اثرات نامطلوب غیر مینیمم فاز بودن تابع حلقه باز بر روی عملکرد حلقه کنترل، حذف خواهد شد.
    کلیدواژگان: رفتار غیر مینیمم فاز، جبران کننده تاخیر زمان، فرآیندهای پارامتر گسترده، صفرهای سمت راست
  • بررسی مدل سرد بستر سیال با چرخش داخلی ذرات، به جهت کاربرد در راکتور دو ناحیه ای
    علیرضا طالبی زاده رفسنجانی، عباسعلی خدادادی، یدالله مرتضوی صفحه 73
    در این تحقیق، مدل سرد بستر سیال با چرخش داخلی ذرات، جهت کاربرد در راکتور دو ناحیه ای بررسی شد. آزمایش ها در یک ستون پیرکس با قطر داخلی 30 میلی متر و ارتفاع 25 سانتی متر با لوله های میانی به ارتفاع 5 و 7 سانتی متر و قطر داخلی 11 میلی متر انجام شد. در این بستر، از ذرات سفید رنگ سیلیکاژل با مشخصات معلوم استفاده شد. هوا به طور مجزا و قابل کنترل به لوله میانی و ناحیه حلقوی وارد شد. همچنین، جهت بررسی تداخل جریان گازها از ردیاب اتیلن در هوای ورودی به لوله میانی استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که افزایش سرعت ورودی به لوله میانی و افزایش سرعت ورودی به ناحیه حلقوی، موجب افزایش میزان چرخش ذرات می شود؛ هرچند که تاثیر دومی، چشمگیرتر است. کاهش ارتفاع لوله میانی و افزایش ارتفاع بستر و افزایش فاصله لوله میانی از کف بستر، موجب افزایش میزان چرخش ذرات می شود.
    کلیدواژگان: بستر سیال با چرخش داخلی، زوج شدن اکسایشی متان، لوله میانی، میزان چرخش ذرات، راکتور بستر سیال دو ناحیه ای، ناحیه حلقوی، ردیاب
  • هدی مولوی، مجتبی شریعتی نیاسر، محسن جهانشاهی صفحه 81
    در این تحقیق، از روش تخلیه قوس الکتریکی ساده شده، برای تولید نانولوله های کربنی چند جداره استفاده شده است. این روش، به علت عدم نیاز به تجهیزات خلاء، سیستم مبدل حرارتی و گازهای فعال یا بی اثر، نسبت به روش تخلیه قوس الکتریکی در فاز گازی، به مراتب ساده تر و ارزان قیمت تر است. با استفاده از این روش، نانولوله های کربنی با ایجاد تخلیه قوس الکتریکی بین دو الکترود گرافیتی که در داخل یک محلول آبی قرار دارند، تولید می شوند. در این مقاله، اثرات ناشی از کاربرد کاتالیست های مختلف بر روی کیفیت رشد نانولوله ها با استفاده از محلول NaCl به عنوان محیط انجام واکنش، بررسی شده است. همچنین، غلظت های مختلفی از کاتالیست ترکیبی Ni-Mo در سنتز این ساختارها به کار برده شده است. نتایج محصولات بدست آمده در این آزمایشات، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی رامان و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد بررسی وتجزیه و تحلیل قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: طیف سنجی رامان، تخلیه قوس الکتریکی، نانولوله های کربنی، میکروسکوپ الکترونی
|
  • Ahmad Azari, Rahmat Sotudeh Page 1
    In this paper, combustion of char in the riser of circulating fluidized bed was modeled using ASPEN PLUS. Since physical and chemical phenomena are involved in the process, the model integrates the two-phase hydrodynamic sub-model with the reaction sub-model derived from the literature. In the proposed model, the fluidized bed is divided into several sections and the behavior of each section was simulated by a combination of ideal reactor found in the simulator depending on the hydrodynamics of emulsion and bubble phase. The performance of the proposed model is tested against the experimental data reported in the literature. It is shown that this model provides acceptable results in predicting the performance of the fluidized bed reactors. The results of this study can easily be used by industrial simulators to enhance their abilities to simulate the fluidized bed reactor properly.
  • Zahra Sadat Agha Miri, Mohammad Reza Mehrnia, Fatemeh Yazdian, Seyed Abas Shojaosadati, Shohreh Fatemi Page 11
    Kinetics of single cell protein production from natural gas by a microorganism (a Methylomonas sp.) was studied experimentally and by modeling at equal amount of air and natural gas. Kinetic models of Monod, Moser, Teissier, Aiba, Andrews, and Noack were used for illustrating cell growth. Methane and oxygen were considered as limited substrates with concentration in the range 2-10 mg/lit. Death coefficient is considered variable versus time for predicting stationary and death phase. The results showed that mathematical models could describe dynamic of biomass production from lag to death phase. Kinetic parameters were achieved by tuning with experimental data. Further, the results showed that, Monod and Moser models can correlate the experimental data very well.
  • Hosein Abolghasemi, Amir Khakpai, Somayeh Kanan Panah Page 19
    In this paper, the effects of several factors such as surfactant concentration, solute concentration, impeller speed and holdup on the mean drop diameter () during emulsification have been studied in a single-stage mixer-settler extractor. A video technique has been developed in order to measure drop size distribution in the mixing chamber using a digital camera. The results show decreases with an increase in solute concentration. decreases significantly in low concentrations of surfactant, while in general, droplet diameter decrease with surfactant concentration. Though it maybe negligible. Three correlations are derived: without solute and surfactant, with solute, and with surfactant. These correlations showed a good agreement with experimental data and Hinze-Kolmogorov theory has been well proved by all of them. The experimental results in the first case were compared with Godfrey’s model and it has a minor deviation from Godfrey’s model. For the second and the last case, there weren’t any models or experimental data to compare with. In fact, the last two cases were investigated for the first time.
  • Ali Asghar Hamidi, Azadeh Amrollahi Page 29
    In this study the thermal conductivity and the volumetric heat capacity of non-Newtonian fluids are investigated. These fluids find many applications in chemical, medical and food industries. They mostly have viscoelastic behavior and generally differ from Newtonian fluids. Two non-Newtonian fluids, solutions of xanthan and carboxy methyl cellulose in water with various concentrations have been prepared and investigated. The apparatus developed has been based on two coaxial cylinder concept for measurement of thermal conductivity and volumetric heat capacity. The thermal conductivity measurement was done from steady state condition data while the volumetric heat capacity was determined from unsteady state experiments. Influence of temperature in the range of 25-80 degrees centigrade and concentration up to 20% has been studied and experimental curves are obtained for both solutions. Based on the data gathered, the empirical correlations obtained, expresses thermal conductivity and volumetric heat capacity as a function of temperature and concentration.
  • Parisa Rabani, Atefeh Abdol Ali, Mohammad Mahdi Montazer Rahmati, Ali Reza Keshtkar, Reza Dabagh Page 37
  • Amir Rahimi, Arezo Niksiar Page 47
    In spite of the fact that the principles of impinging stream reactors have been developed for more than half a century, the performance analysis of such devices, from the viewpoint of the mathematical modeling, has not been investigated extensively. In this study two mathematical models were proposed to describe particulate matter drying in tangential impinging stream dryers. The models were developed based on Markov-Chain analysis and the theory stirred tanks in series. The required parameters for each model were determined by using RTD data obtained in a tangential impinging stream dryer and then the governing equations were solved numerically. Comparing the models with available experimental data shows that the stirred tanks in series model successfully explains the drying behavior in impinging stream dryers. Nevertheless, the developed results of the model that is based on Markov-Chain analysis, are not in exact agreement with corresponding experimental data. Also, the effects of some operating parameters on performance of such dryers were investigated. The results indicate that the moisture removal efficiency of dryer increases when the solid to gas ratio and initial moisture content of particles decreases and the temperature of carrier gas increases.
  • Mansoor Shirvani, Mansooreh Esmaili Page 59
    In this paper, distributed parameter process systems behavior is studied in frequency domain. Based on the dominant gain concept that is developed for such studies, a method is presented to control distributed parameter process systems. By using dominant gain concept, the location of open loop zeros, resulted from the time delay parameter in the process model, were changed from the right half plane to the left half plane. This will result in improvement in the performance of the control loop since open loop behavior is changed from non-minimum phase to minimum phase characteristic. Actually, the dominant gain concept is introduced in the control loop as a dominant gain constraint by the use of a first order compensator in the control loop.
  • Investigation of a Cold Model of Internally Circulating Fluidized Bed with Draft Tube to be used as a two-Zone Fluidized Bed Reactor
    Ali Reza Talebizadeh Rafsanjani, Abas Ali Khodadadi, Yadollah Mortazavi Page 73
    In this research, a cold model of internally circulating fluidized bed is investigated. The aim is to find the effects of some of the operating parameters on the performance of the reactor. Experiments were carried out in a glass column (30 mm i.d. and 25 cm height) with a centrally located draft tube (11 mm i.d. and 5 or 7 cm height). The bed was loaded with white silica particles (dp = 0.15 - 0.25 mm,? s = 9500 kg/m3, Umf = 1.6 cm/s,? mf =0.61). Specified amount of air was supplied separately into two zones. Increasing the gas velocity inside the draft tube led to an increase in pressure deference between two zones, and also led to pulling the solid particles into the draft tube. On the other hand, increasing the gas velocity inside the annular zone resulted in an increase in the movement of the particles which in turn increased the circulating rate of the solid particles
  • Hoda Molavi, Mojtaba Shariaty-Niasar, Mohsen Jahanshahi Page 81
    In this investigation a simplified arc discharge apparatus was used to synthesize mullti-wall carbon nanotubes. Because of not requiring vacuum equipment, heat exchange system, active or inert gases, this method is found to be cheaper and simpler than traditional arc discharge in gas environment. Using this method, CNTs are produced by performing an arc discharge between two graphite electrodes which are submerged in an aqueous solution. In this article the effect of different catalysts on quality of CNTs by using NaCl solution as reaction environment were investigated and also different concentration of Ni-Mo as bimettalic catalyst were used in the synthesis of these structures. Products were examined and compared by scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM).