فهرست مطالب
مجله فرآیند نو
پیاپی 37 (بهار 1391)
- تاریخ انتشار: 1391/02/05
- تعداد عناوین: 7
-
- مقالات
-
صفحه 6
در این تحقیق پارامترهای کلیدی مانند عدد ناسلت، ضریب اصطکاک، نسبت عدد ناسلت به ضریب اصطکاک و راندمان کلی ارتقا در اعداد رینولدز مختلف و هندسههای متفاوت از حلقههای فلزی درون یک مبدل حرارتی دو لولهای به کمک دینامیک سیالات محاسباتی محاسبه شده است. جهت تعیین این پارامترها در مبدل ساده و مبدلهای حاوی حلقهی فلزی یک مدل سه بعدی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان میدهند که بهکارگیری حلقهی فلزی درون مبدل باعث افزایش 2/2 تا 3 برابری عدد ناسلت و 1/1 تا 35/1 برابری ضریب اصطکاک نسبت به مبدل ساده شده است و با افزایش عدد رینولدز عدد ناسلت افزایش و ضریب اصطکاک کاهش مییابد و همچنین نسبت ناسلت به ضریب اصطکاک و راندمان کلی ارتقا افزایش مییابد. در بررسی اثر گامهای مختلف حلقهی فلزی، مشاهده شده که با کاهش طول گام حلقهها، مقدار عدد ناسلت و ضریب اصطکاک و نسبت این دو بیشتر میشود که نشان دهندهی افزایش بیشتر انتقال حرارت نسبت به افت فشار میباشد. متوسط خطای نسبی بین نتایج دینامیک سیالات محاسباتی و نتایج تجربی برای عدد ناسلت برای مبدل ساده 8 درصد و برای مبدل حاوی کویل بین 8 تا 18% میباشد. به طور کلی مطابقت خوبی بین دادههای آزمایشگاهی و نتایج بدست آمده در این تحقیق وجود دارد ، بهطوریکه میتوان از مدل ارایه شده در این تحقیق به خوبی برای پیشبینی پارامترهای انتقال حرارت و جریان سیال درمبدلهای حاوی حلقههای فلزی استفاده کرد .
کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، حلقه ی فلزی، ضریب اصطکاک، انتقال حرارت -
صفحه 17
در بررسی عملکرد جداکنندههای گاز- مایع پرهای تاکنون عمده تحقیقات بر بررسی تاثیرات مدلهای جریان درهم، سرعت، فشار و اندازه قطرات متمرکز بوده است. در این پژوهش به بررسی تاثیر کانالهای خروج مایع بر بازده جداسازی قطرات مایع از جریان گاز، افت فشار و پروفایل سرعت سیال از طریق شبیهسازی این فرآیند با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)در حالت ناپایا پرداخته شده است. از دیدگاه اولری- لاگرانژی برای بررسی رفتار هیدرودینامیکی قطرات مایع در جریان گاز و بررسی برهمکنش این دو فاز در پره استفاده شده است. با استفاده از دادههای تجربی موجود، مدل محاسباتی معتبرسازی شده است. در این شبیهسازی، بازده دو پره با کانال خروج مایع و بدون آن مقایسه شده است. با توجه به نتایج حاصل از مدل CFD، افزایش بازده در اثر کانالهای خروج مایع اثبات گردیده است. مطابق محاسبات انجام پذیرفته بازده جداسازی قطرات مایع از فاز گاز در پره بدون کانال 3/23% و بازده برای پره کانالدار 22/72% است. همچنین در این مطالعه تاثیر کانالهای خروج مایع بر افت فشار جریان و محلهای جداسازی قطرات بررسی شده است.
کلیدواژگان: جداساز پره ای گاز-مایع، پره، کانال های خروج مایع، بازده جداسازی، CFD -
صفحه 31
در این مقاله، روشی برای تعیین دی بنزوتیوفن و برخی مشتقات آلکیل دار آندر برش گازوییل بدون نیاز به جداسازی آنها تدوین شده است. به این منظور از تزریق مستقیم نمونه به دستگاه کروماتوگرافی گازی/طیف سنج جرمی که در حالت مشاهده یون انتخابی تنظیم شده بود، استفاده گردید. با توجه به استخلافهای موجود بر روی حلقه دی بنزوتیوفن، پیکهای متعدد و خوشه ای دیده می شود که مختص آن خانواده از ترکیبات است. با بدست آوردن الگوی مربوطه می توان آنها را بدون داشتن استاندارد در بافت پیچیده ی گازوییل شناسایی نمود. از روش کروماتوگرافی گازی با آشکارساز انتخابی لومینسانس شیمیایی گوگرد جهت تایید کار استفاده گردید.
کلیدواژگان: اندازه گیری، ترکیبات تیوفنی، گازوئیل، مشاهده یون انتخابی، آشکارساز لومینسانس شیمیائی گوگرد -
صفحه 39
در این مطالعه، واحد تبدیل کاتالیستی پالایشگاه اصفهان با استفاده از نرم افزار Petro-SIM شبیهسازی شده و اثر حضور برشهای مختلف در خوراک، تغییرات دما راکتورها و نسبت H2/HC بر روی خاصیتهای محصول مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این، واحد تبدیل کاتالیستی براساس سینتیک مدل اسمیت نیز شبیهسازی شده است و دقت مدل نسبت به دادههای واقعی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که چنانچه کل جریان محصول تولیدی نفتای سنگین واحد آیزوماکس که بعنوان یکی از جریانهای تامین کننده خوراک واحد تبدیل کاتالیستی در نظر گرفته شده است، به خوراک واحد اضافه گردد، دبی جریان و عدد اکتان محصول نهایی افزایش نسبی مییابد. همچنین نتایج نشان میدهد که افزایش نسبت H2/HC در خوراک، اگرچه باعث افزایش عدد اکتان میگردد ولی Yield محصولات آروماتیکی را کاهش میدهد. در حالت کلی، افزایش دما باعث افزایش عدد اکتان و Yield محصولات آروماتیکی میگردد.
کلیدواژگان: واحد تبدیل کاتالیستی، شبیه ساز پتروسیم، مدل اسمیت -
صفحه 56
در این مقاله یک مدل ترمودینامیکی جدید بر پایه مدل جامد محلول ارایه شده است که می شود به وسیله آن تعادل جامد- مایع را در ترکیبات دوتایی و چندتایی از فشار اتمسفری تا فشارهای بالا محاسبه نمود. در این کار از مدل اکتیویته ویلسون برای بدست آوردن ضریب اکتیویته در فاز جامد استفاده شده است و در فاز مایع از معادلات حالت NB وPR برای بدست آوردن فوگاسیته بهره برداری شده است. برای افزایش دقت در محاسبه ضریب فوگاسیته در فاز مایع از ضریب بر هم کنش دوتایی ارایه شده توسط Jaubert و همکاران در هر دو معادله حالت استفاده شده است. مدل ارایه شده دارای نتایج خوبی در مقایسه با مقادیر آزمایشگاهی دمای تشکیل واکس از فشار کم تا فشارهای خیلی زیاد می باشد.
کلیدواژگان: تعادل جامد- مایع، مدل جامد محلول، معادلات حالت، مدل اکتیویته Wilson، ضریب بر هم کنش دوتایی -
صفحه 69
در این تحقیق مدلسازی فرآیند هیبرید هوادهی- تراوش بخار به منظور جداسازی ترکیبات آلی فرار از آب بررسی می شود. فرآیند هیبرید توانایی بازیابی VOC دفع شده را توسط فرآیند تراوش بخار فراهم می کند. یک مدل ریاضی براساس مقاومت های سری توصیف کننده انتقال جرم برای دو فرآیند می باشد. ارزیابی جداسازی در فاز خوراک و غشا در شرایط هیدرودینامیکی مشخص از خوراک و در یک ضخامت ثابت از غشا انجام شده است. آنالیز حساسیت براساس مدل ارایه شده از بررسی فاکتورهای عملیاتی مانند دما، فشار، غلظت خوراک و شدت جریان گاز و مایع روی عملکرد جداسازی صورت گرفته است.
کلیدواژگان: برج هوادهی، تراوش گاز، ترکیبات آلی فرار، تصفیه آب، پساب نفتی -
صفحه 82
وظیفه واحد بازیافت گوگرد تبدیل گاز اسیدی خروجی از واحد شیرینسازی گاز به گوگرد است تا از انتشار گازهای آلودهکننده محیط زیست جلوگیری شود. در پالایشگاههای نفتی علاوه بر خوراک متداول واحد بازیافت گوگرد، یعنی H2S و CO2، گازهای NH3، CS2 و COS نیز تشکیل میشوند. حضور این ترکیبات ممکن است باعث بروز مشکلاتی نظیر مسمومیت کاتالیست، خوردگی و گرفتگی تجهیزات و افت راندمان تولید گوگرد گردد. تنظیم دمای عملیاتی مناسب کوره واکنش و راکتورهای کاتالیستی از جمله کلیدیترین مراحل در طراحی واحدهای بازیافت گوگرد محسوب میگردد. در این مقاله، ضمن بررسی مشخصههای فوق، این مشخصهها به گونهای تنظیم خواهند گردید که از وقوع مشکلات ذکر شده اجتناب گردد.
کلیدواژگان: بازیافت گوگرد، کوره واکنش، راکتور کلاوس
-
Page 6
In this study, Computational Fluid Dynamics analysis has been used for predicting Nusselt number, friction factor, and the overall enhancement efficiency in a double pipe heat exchanger under different Reynolds numbers and several of coiled wires geometries. A three-dimensional model has been used for investigation of the parameters in a simple tube and coiled wire inserted tubes. The results show that in the heat exchangers with coiled wires, the Nusselt number, and friction coefficient increases up to 2.2-3 times and 1.1-1.35 times respectively. By increasing the Reynolds number, the Nusselt number and the overall enhancement efficiency increase and the friction factor reduces. In addition, it was observed that by decreasing the wires curvature length, the friction coefficient and the Nusselt number increase. The average relative error between the CFD predictions and experimental data for simple tube is about 8% and for coiled wire geometry is about 8 to 18%. The CFD predictions have been compared to the experimental data and showed pretty good agreement, so the model presented in this study is suitable for predicting the Nusselt numbers and friction factor in the heat exchangers equipped with coiled wires.
Keywords: Computational fluid dynamics, metallic wires, friction factor, Heat Transfer -
Page 17
In this study, Computational Fluid Dynamics analysis has been used for predicting Nusselt number, friction factor, and the overall enhancement efficiency in a double pipe heat exchanger under different Reynolds numbers and several of coiled wires geometries. A three-dimensional model has been used for investigation of the parameters in a simple tube and coiled wire inserted tubes. The results show that in the heat exchangers with coiled wires, the Nusselt number, and friction coefficient increases up to 2.2-3 times and 1.1-1.35 times respectively. By increasing the Reynolds number, the Nusselt number and the overall enhancement efficiency increase and the friction factor reduces. In addition, it was observed that by decreasing the wires curvature length, the friction coefficient and the Nusselt number increase. The average relative error between the CFD predictions and experimental data for simple tube is about 8% and for coiled wire geometry is about 8 to 18%. The CFD predictions have been compared to the experimental data and showed pretty good agreement, so the model presented in this study is suitable for predicting the Nusselt numbers and friction factor in the heat exchangers equipped with coiled wires.
Keywords: Computational fluid dynamics, metallic wires, friction factor, Heat Transfer -
Page 31
In this study, Computational Fluid Dynamics analysis has been used for predicting Nusselt number, friction factor, and the overall enhancement efficiency in a double pipe heat exchanger under different Reynolds numbers and several of coiled wires geometries. A three-dimensional model has been used for investigation of the parameters in a simple tube and coiled wire inserted tubes. The results show that in the heat exchangers with coiled wires, the Nusselt number, and friction coefficient increases up to 2.2-3 times and 1.1-1.35 times respectively. By increasing the Reynolds number, the Nusselt number and the overall enhancement efficiency increase and the friction factor reduces. In addition, it was observed that by decreasing the wires curvature length, the friction coefficient and the Nusselt number increase. The average relative error between the CFD predictions and experimental data for simple tube is about 8% and for coiled wire geometry is about 8 to 18%. The CFD predictions have been compared to the experimental data and showed pretty good agreement, so the model presented in this study is suitable for predicting the Nusselt numbers and friction factor in the heat exchangers equipped with coiled wires.
Keywords: Computational fluid dynamics, metallic wires, friction factor, Heat Transfer -
Page 39
In this study, catalytic reforming unit of Esfahan oil refinery has been simulated by Petro-SIM software and the effects of feed composition and reactors temperature on important characteristics of products are investigated. Furthermore, the unit has been simulated on the basis of Smith kinetic model and accuracy of the results has been evaluated in comparison to the actual data. The results showed that should all of the Heavy Isomax Naphtha, as one of the feed streams of catalytic reforming unit could be added to the unit’s feed, the flow rate and octane number of the final product will be increased. Also, the results show that although increasing H2/HC ratio and temperature would cause the increase of the product’s octane number, the unit’s yield would be decreased. Generally, temperature increase would increase Aromatics yield and octane number of product respectively.
Keywords: Catalytic reforming unit, Petro-SIM simulator, Smith Model -
Page 56
In this paper, a thermodynamic model based on solid solution model is developed to predict the solid–liquid equilibrium (SLE) of certain binary and multi component mixtures (paraffinic) in atmospheric pressure to very high pressure. In this approach, the solid phase activity coefficient is calculated by Wilson activity coefficient model. The fugacity coefficient in liquid phase is calculated by the NB and PR equations of state using van der Waals mixing rules. Appropriate binary interaction parameters from Jaubert et al. are used with the van der Waals mixing rules to characterize the liquid phase more accurately. The developed model describes the SLE of hydrocarbon systems quite well from low to high pressures. This model is capable of predicting wax formation temperature for a vast range of pressures. The predictions of the developed model are favorably compared to the experimental data.
Keywords: Solid-liquid equilibrium, Solid solution theory, Equation of state, Wilson activity model, Binary interaction Parameter -
Page 69
This study deals with modelling of aerating - permeation process for removal of VOCs from wastewater. The hybrid process allows desorbed VOCs from aerating process to be subsequently recovered using a membrane based vapour permeation process. A mathematical model has been developed to describe the mass transfer in both processes based on the resistance in series model. The separate evaluation of feed phase and membrane phase resistances has been carried out at different feed hydrodynamic conditions in a constant membrane thickness. A sensitivity analysis has been carried out using the developed model to investigate the effects of operational factors such as temperature, pressure, feed concentration, gas and liquid flow rate on separation performance of the process. As typical cases, removal of four VOCs, i.e. 1,2-dichloroethane (DCE), 1,1,2-Trichloroethane (TCE), Chloroform and Dichloromethane from water was investigated in a hybrid process consist of a stripping column of 90 cm height and vapour permeation unit employing PDMS membrane with an effective area of 14.7 cm2. The results indicated that while the gas phase resistance was negligible in air stripping process, it played a significant role in vapour permeation process, especially in feed side. The modelling results demonstrated that the air/water ratio has a great impact on the removal efficiency of air stripping process, but it should be limited to prevent flooding. The examination of the hybrid model has shown that the hybrid process has high efficiency for high concentrations, high gas flow rates and optimal temperature.
Keywords: Water treatment, aerating, Vapor permeation, ybrid system, volatile organic compounds -
Page 82
The duty of sulfur recovery unit (SRU) is converting the acid gas coming from gas sweetening unit to elemental sulfur, to prevent environmental pollutant gases emission. In petroleum refineries, in addition to conventional feed for SRU, i.e. H2S and CO2, the other gases such as NH3, COS, and CS2 are present too. The presence of these gases can lead to some problems such as catalyst poisoning, equipment corrosion and blocking, and sulfur yield decrease. Adjusting a proper operating temperature for reaction furnace and catalytic reactor is considered as one of the most important steps in sulfur recovery units designing. In this paper, these parameters are investigated and adjusted to avoid the mentioned problems.
Keywords: Sulfur recovery, Reaction furnace, Clause reactor