فهرست مطالب

جداسازی و پدیده های انتقال - سال بیست و یکم شماره 2 (1389)

نشریه جداسازی و پدیده های انتقال
سال بیست و یکم شماره 2 (1389)

  • تاریخ انتشار: 1390/11/05
  • تعداد عناوین: 7
|
  • بهادر ابول پور، محمد مهدی افصحی، مرتضی سهرابی صفحه 1
    احیاء مستقیم دی سولفید مولیبدن به وسیله هیدروژن و در حضور آهک، جایگزین مناسبی برای فرایند متداول تولید فلزمولیبدن محسوب می گردد. از مزایای این روش های نسبت به روش متداول می توان به کاهش تعداد مراحل عملیاتی و عدم آلوده سازی محیط اشاره کرد. در این مقاله یک مدل ریاضی جهت پیش بینی رفتار این واکنش پیچیده ارائه شده است. این مدل از ترکیب کردن سینتیک واکنش های رخ داده و پارامترهای آنها، که به وسیله آزمایش های جداگانه بدست آمده اند، شکل گرفته است. در نهایت نتایج مدل با داده های تجربی مقایسه شده-اند. با وجود اینکه عوامل زیادی بر واکنش های پیچیده تاثیر می گذارند، مدل ارائه شده از توانایی پیش بینی رفتار واکنش با %18 انحراف میانگین داراست. در مقاله حاضردلایل این انحراف توضیح داده شده و اثر عوامل ایجاد انحراف از طریق تصحیح پارامترهای ضریب نفوذ موثر و ضریب برخورد واکنش لحاظ شده-اند.
    کلیدواژگان: مولیبدن، دی سولفید مولیبدن، آهک، احیاء و مدلسازی
  • عباس والی، علی اکبر بابالو، مهدی شاه رضایی، جعفرصادق سلطان محمدزاد صفحه 21
    با یک واکنش ساده تک مرحله ای هیدروترمال بین پودر نانومتری TiO2 و یک محلول آلکالینی مانند سود می توان انواع نانوساختارهای TiO2 را سنتز کرد. مورفولوژی نانوساختارهای سنتز به پارامترهای فرایند سنتز وابسته می باشد. این پارامترها عبارتند از ساختار پودر اولیه، غلظت سود، دما و زمان واکنش، میزان اختلاط و غیره. در این مطالعه تاثیر اختلاط و نیز زمان و دمای واکنش مورد بررسی قرار گرفت. مشخصات و ریزساختار محصولات نهایی سنتز شده با اندازه گیری سطح ویژه، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، آنالیز پراش اشعه X (XRD)، تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی) (SEM و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصله نشان داد که با تغییر این پارامترها، می توان محصولاتی نانوساختار سطح ویژه زیاد و یا کم، نانولوله ها با قطر داخلی بین 20-10 نانومتر، ضخامت بین 10-5 نانومتر و طول بین 300-50 نانومتر و یا نانوالیاف با قطر بین 200-50 نانومتر و طول چند میکرومتر تولید کرد، همچنین اختلاط در راکتور سنتز می-تواند در سنتز نانوالیاف و نانولوله ها بسیار موثر باشد.
    کلیدواژگان: نانوساختارها، دی اکسید تیتانیم، سنتز هیدروترمال، اختلاط، دما و زمان واکنش
  • شکوفه ادهمی، امیر رحیمی، محمد صادق حاتمی پور صفحه 31
    استنباط های اولیه مبتنی بر فیزیک و عملکرد یک خشک کن انجمادی آن است که به دلیل طولانی بودن زمان خشک شدن و سرعت اندک تغییرات رطوبت، شاید بتوان از فرض شبه پایا برای سیستم در تحلیل فرایند خشک شدن بهره گرفت. به نظر می رسد راستی آزمایی این فرضیه از دوجنبه شامل تائید یا رد کامل آن و یا تائید آن، همراه با اعمال محدودیت هایی منطبق بر شرایط عملیاتی ونوع ماده خشک شونده یک ضرورت اساسی است. بدین منظور وبه کمک معادلات بقاء، معادلات حاکم بر رفتار یک خشک کن انجمادی در دو مرحله اولیه وثانویه استخراج و با استفاده از روش های عددی در دو حالت شبه پایا وناپایا حل گردیدند. نتایج حاصل از حل هر دو مدل با داده های تجربی استخراج شده برای شیر خشک مقایسه شد ند. نتایج حاصل از حل مدل در شرایط ناپایا همخوانی قابل قبولی با داده های تجربی نشان می دهد اما با این حال، خطای ناشی از حل شبه پایای مدل قابل توجه می باشد. خطای متوسط ناشی از حل شبه پایای مدل برای میزان رطوبت جدا شده در طول مرحله اولیه %35 و برای موقعیت مرز مشترک تصعید %29 می باشد. همچنین تاثیرپذیری پاسخ های مدل حالت گذرا از پارامترهای عملیاتی سیستم شامل دمای صفحه تابش دهنده، بار حرارتی اعمالی از صفحه پائینی و فشار محفظه، مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: خشک کن انجمادی، مدلسازی ریاضی، حل شبه پایا، بهینه سازی
  • جواد کریمی ثابت، سیروس قطبی، فرید دورکوش صفحه 49
    در این پژوهش، ذرات بسیار ریز پاراستامول با استفاده از انبساط ناگهانی سیال فوق بحرانی تولید شدند. همچنین اثر دمای استخراج، فشار استخراج، دمای قبل از انبساط، دمای پس از انبساط، فاصله پاشش و قطر نازل بر روی اندازه و مورفولوژی ذرات بررسی گردید. ذرات تولیدی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و نیز کروماتوگرافی مایع با اسپکترومتر جرمی مورد ارزیابی قرار گرفتند. میانگین ذرات ماده اولیه، 8/20 میکرومتر بود که پس از فرایند میکرونیزاسیون با روش (Rapid Expansion of Supercritical Solution) RESS و بر حسب شرایط آزمایش به اندازه ای بین 259/0 تا 089/1 میکرومتر کاهش پیدا کرد. همچنین مورفولوژی ذرات که قبل از فرایند، سوزنی شکل و ناهمگن بودند، پس از این فرایند به شکل کروی و منظم تبدیل شدند. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که اندازه ذرات حاصل از فرایند RESS نسبت به ذرات اولیه پاراستامول کوچکتر بوده و اندازه ذرات نهایی متاثر از پارامترهای عملیاتی روش RESS می باشد.
    کلیدواژگان: سیالات فوق بحرانی، پاراستامول، میکرونیزاسیون، اندازه ذرات، RESS
  • احمد جمالی کیخا، طاهره فنایی شیخ الاسلامی، امین بهزادمهر صفحه 71
    در این تحقیق فرآیند تولید سیلیکون کرباید، در رآکتور استوانه ای و از طریق لایه نشانی شیمیایی بخار پلیمر آن هم در فشار اتمسفری شبیه سازی گردیده است. مدل ارائه شده، به صورت سه بعدی بوده و بررسی عددی آن به روش حجم محدود انجام شده است. تاثیر عواملی چون محل قرارگرفتن زیرلایه در رآکتور، غلظت ماده ی پلیمری و نیز دمای زیرلایه بر ضخامت، کیفیت و یکنواخت بودن لایه ی حاصله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دهند که با نزدیک کردن زیرلایه به ورودی رآکتور، میزان رشد لایه افزایش یافته در عین حال، یکنواختی لایه ی نشانده شده تا حدودی کاهش می یابد. افزایش غلظت ماده ی پلیمری موجب افزایش شدت لایه نشانی شیمیایی بخار می شود، این در حالی است، افزایش دمای زیرلایه موجب کاهش شدت لایه نشانی شیمیایی بخار را به دنبال دارد.
    کلیدواژگان: لایه نشانی شیمیایی بخار پلیمر، لایه نشانی سیلیکون کرباید، شبیه سازی، رآکتور استوانه ای
  • محسن حیدری، مهدی پورافشاری چنار، مجید پاکیزه صفحه 83
    مزایای سیستم غشایی از قبیل سرمایه گذاری اولیه پایین، فضای اندک مورد نیاز و نیز سهولت افزایش مقیاس موجب شده است تا در چند دهه اخیر استفاده از غشاء برای شیرین سازی گاز مورد توجه قرار بگیرد. برای این منظور سیستم غشایی را به صورت مجزا و یا به صورت ترکیبی با واحد آمین استفاده می کنند. در طراحی فرآیند های شیرین سازی گاز، ارزیابی اقتصادی و بهینه سازی فرآیند از بخش های مهم می باشند. هدف از این مقاله ارزیابی اقتصادی و بهینه سازی سیستم های غشائی و ترکیبی به منظور کاربرد در پالایشگاه های گاز می باشد. در این راستا، ابتدا پارامترهای مهم بهینه سازی (نسبت سطوح مراحل و فشار جریان تراوش یافته از مراحل) در سیستم غشایی دومرحله ای شناسائی شده و مقادیر بهینه آنها بر مبنای اطلاعات گاز ورودی به یک پالایشگاه به دست آمده است. سپس بهینه سازی میزان حذف گازهای اسیدی توسط غشاء و نوع ساختار غشایی در تکنولوژی ترکیبی حاصل گردیده است. نتایج بهینه سازی نشان داد که در غلظت های کم تا متوسط (کمتر از 12%) گازهای اسیدی، سیستم ترکیبی با غشاء دومرحله ای از هزینه کمتری در قیاس با سیستم ترکیبی با غشاء تک مرحله ای برای یک جریان گاز با سرعت MMSCFD 70 برخوردار می باشد.
    کلیدواژگان: سیستم ترکیبی، بهینه سازی، ساختار غشایی
  • محمد کریمی، سید حسن هاشم آبادی صفحه 91
    در این مقاله به شبیه سازی عددی جریان مغشوش داخل یک جداکننده سیکلون استوانه ای گاز- مایع (GLCC) به منظور دستیابی به رفتار هیدرودینامیکی جریان و در نتیجه ارزیابی راندمان جداسازی آن پرداخته شده است. پیشینه استفاده از تکنولوژی سیکلون ها و طراحی و عملیات ساده جداکننده های سیکلونی GLCC استفاده وسیع آنها را در صنعت نفت به دنبال داشته است. برای شبیه سازی اغتشاش جریان، از مدل غیر همگن تنش رینولدز (RSM) استفاده شده است. به علت ایجاد نیروهای گریز از مرکز، جریان داخل سیکلون از مسیری مارپیچی شکل با سرعت محوری رو به بالا برخوردار می باشد. مقایسه سرعت مماسی و محوری حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی گزارش شده، انطباق خوبی را نشان می دهد. شبیه سازی هیدرودینامیک جریان پیچشی در سیکلون با استفاده از سایر مدلهای اغتشاش نشان می دهد که مدل RNG k-ε قادر به پیش بینی ناحیه جریان معکوس نبوده و مدل Realizable k-ε ناحیه جریان معکوس محوری را بهتر پیش بینی می کند ولی در صورت وجود شبکه محاسباتی مناسب، استفاده از مدل تنش رینولدز کمترین خطای محاسباتی را حاصل خواهد کرد.
    کلیدواژگان: جداکننده سیکلون استوانه ای، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، مدل توربولنسی تنش رینولدز، جریان پیچشی
|
  • M. Mahdi Afsahi, B. Abolpour, M. Sohrabi Page 1
    Direct hydrogen reduction of molybdenum disulphide in the presence of lime is a proper alternative method to produce molybdenum metal powder. This process has certain advantages including less operating stages and no pollution. A mathematical model for behavior prediction of the complex reaction is presented in this paper. The model has been formulated by incorporating the intrinsic kinetics of the individual reactions the parameters of which were determined from separate experiments. Finally, the data predicted from the model have been compared with those determined experimentally. Although there are a number of factors affecting the complex reactions; nevertheless, the model prediction was satisfactory with a mean absolute deviation of 18%. Reasons for such a deviation have been discussed in the current paper, and the effect of factors causing the discrepancies has been considered through adjusting the effective diffusivity and the reaction frequency factor.
  • A. Vali, A. A. Babaluo, M. Shahrezaei, J.S.Soltan Mohammadzadeh Page 21
    TiO2 nanostructures can be synthesized via a single-stage hydrothermal reaction of TiO2 in an alkaline solution. Morphology of the synthesized nanostructures is affected by process parameters such as initial powder, NaOH concentration, reaction time and temperature, mixing time, etc. In this work, the effects of mixing, reaction time and temperature were investigated. The synthesized nanostructures were characterized by measuring specific surface area, Fourier transfer infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD) analysis, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) micrographs. The obtained results showed that nanostructure products such as high and low surface area nanoparticles, nano tubes with internal diameter of 10-20 nm, wall thickness of 5-10 nm and length of 30-50 nm, and nano fibers with diameter of 50-200 nm and micrometric length can be synthesized by adjusting the investigated parameters. Also, it was confirmed that mixing in the synthesis reactor can be an effective factor in the synthesis of nano tubes and fibers.
  • Sh.Adhami, A.Rahimi, M.S.Hatamipour Page 31
    The primary conclusions regarding the freeze drying process reveal that due to the long drying time, caused by slow moisture removal rate, the quasi-steady-state (QSS) formulation could be applied for performance analysis of freeze drying process. The verification of this idea is a basic necessity. May also the application of this idea, with some restrictions imposed on the operating conditions and drying solid properties is possible. In this study, using the conservation law, an un-steady-state model (USS) is developed for primary and secondary stages of freeze drying process of skimmilk. The model is solved numerically both for the QSS and USS conditions and the results of the QSS solution are compared with the corresponding results of the USS solution and the existing experimental datain the literature.A good agreement between the USS solution andthe experimental data is observed but the error related to the QSS solution is remarkable. The average error related to QSS solution for the amount of removed water during the primary stage is 35% and for the location of the moving interface is 29%.Moreover, the efficacy of operational conditions of drying solute is investigated based on the results of USS model.
  • J. Karimi Sabet, C. Ghotbi, F. Dorkoosh Page 49
    In this research, Ultrafine particles of paracetamol were produced by Rapid Expansion of Supercritical Solution (RESS). The experiments were conducted to investigate the effects of extraction temperature, extraction pressure, pre-expansion temperature, post-expansion temperature, spraying distance and nozzle diameter on particles size and morphology of paracetamol particles. The characterization of the particles was determined by Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Liquid Chromatography/Mass Spectrometry (LC–MS) analysis. The average particle size of the original paracetamol was 20.8 µm, while the average particle size of paracetamol after micronization via the RESS process was between 0.259 µm and 1.089 µm depending upon the experimental conditions used. Moreover, the morphology of the processed particles changed to spherical and regular while the virgin particles of paracetamol were needle-shape and irregular. The results showed that the size of the precipitated paracetamol particles was smaller than that of original particles and RESS parameters can significantly affect the particle size.
  • A. Jamali Keikha, T. Fanaei Sh, A. Behzadmehr Page 71
    Silicon Carbide thin film deposition in a tubular hot reactor, using a polymeric source at atmospheric pressure has been studied numerically. A three dimensional model was considered based on the finite volume method. The effects of substrate position, concentration of the polymeric source and the substrate temperature on the deposition rate and on the quality of the deposited layer were investigated. It is shown that the deposition rate increased by decreasing the substrate distance, however the uniformity of deposited layer decreased. The rate of deposition increases with the polymeric source concentration while it decreases with the substrate temperature.
  • M. Heidari, M. Pourafshari Chenar, M. Pakizeh Page 83
    The advantages of membrane system, such as low initial investment, low space requirements and ease of scale up, has led to take into consideration the use of membranes for gas sweetening in recent decades. For this purpose, the membrane system, separately or in combination with amine unit is used. In the design of gas sweetening processes, economic evaluation and optimization are amongst important parts. The aim of this article is economic evaluation and optimization of the membrane systems for applications in gas refineries. In this regard, important optimization parameters (the ratio of membrane surfaces and permeate pressures of the stages) of two stage membrane system are determined firstly, and it will try to find their optimum values based on the inlet gas information of a refinery. Thereafter, the optimum content of the acid gases must be removed by membrane section of hybrid systems will be determined. Optimization results showed that at low to moderate concentrations of acid gases (less that 12%), for a feed gas rate equal to 70 MMSCFD, hybrid system containing two-stage membrane system presents lower cost than that of containing single-stage membrane system.
  • M. Karimi, S. H. Hashemabadi Page 91
    This paper presents numerical simulation of the turbulent flow in a Gas-Liquid Cylindrical Cyclone (GLCC) to understand the hydrodynamic flow behavior and so to assess the its separation efficiency. Despite the long history of cyclone technology and the seemingly simple design and operation of the GLCC, recently these cyclones have been widely used in petroleum industry. The turbulence flow through the cyclone has been simulated by Reynolds Stress Model (RSM) anisotropic turbulence model. The swirling flow creates helical path with upward axial velocity into cyclone due to the centrifugal forces. Comparison between obtained axial and tangential velocities from simulation with the reported experimental data shows good agreement. Simulation of swirling flow hydrodynamic in cyclone with utilizing of other turbulence models show the RNG k-ε model cannot predict the reverse flow zone and the Realizable k-ε model can calculate more accurately this back flow, but with appropriate computational grid, utilization of RSM model has minimum computational error.