فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 74 (امرداد و شهریور 1393)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 74 (امرداد و شهریور 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/08/25
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سرمقاله
  • اهمیت علم، آموزش و پژوهش
    محمد نادر لطف اللهی صفحه 3
  • مقالات
  • لیلا تقی اکبری، سعید بختیاری*، مسعود جمالی آشتیانی صفحه 4
    دو روش اصلی مورد استفاده در مدل سازی آتش، روش های مدل سازی میدانی و ناحیه ای هستند. مبنای نظری مدل های ناحیه ای، بقای جرم و انرژی در فضاهای بسته آتش سوزی است. این مدل ها اساسا شدت رهایش گرمای ناشی از سوختن مواد، جریان ستونی آتش، جریان جرمی، حرکت دود و دمای گاز را درنظر می گیرند. قوانین بقا به شکل حجم کنترل ارائه می شوند و برای رفتار آتش در فضاهای بسته به کار می روند. در این مقاله اصول نظری مدل سازی ناحیه ای آتش سوزی در فضاهای بسته، ارائه و رفتار این نوع آتش سوزی ها بحث شده است. معادلات حاکم بر مدل ها استخراج و ارائه شده است. همچنین برخی از مدل های ناحیه ای به همراه حوزه کاربرد آن ها در شبیه سازی آتش سوزی در فضاهای مختلف به همراه مقایسه این مدل ها با نتایج تجربی آمده است.
    کلیدواژگان: مدل سازی آتش، مدل ناحیه ای، بقای جرم، بقای انرژی، حجم کنترل
  • سید حسن هاشم آبادی*، ولی عصمتی پاقلعه، سعید زین العابدین صفحه 19
    در این مطالعه تصویربرداری و اندازه گیری خارجی جریان گاز/ مایع با استفاده از توموگرافی فراصوت1 به عنوان روشی جدید برای سنجش الگو و کسر حجمی فازها در جریان های چند فازی صنعتی، اعتبارسنجی شبیه سازی CFD و پدیده های گذرا در جریان، مورد بررسی قرار گرفته است. محدودیت ها و دامنه کاربرد این روش تصویربرداری خارجی غیرتماسی ذکر شده است و همچنین نظریه بازسازی تصویر با استفاده از این روش توضیح داده شده است.
    کلیدواژگان: توموگرافی، جریان چند فازی، فراصوت، سیستم اندازه گیری جریان، اعتبارسنجی
  • سید مصطفی حسینعلی پور*، پیام رحیم مشایی، امیر توحیدی صفحه 28
    در این مقاله به طراحی، ساخت و آزمون نوع جدیدی از میکسر پیوسته برای اختلاط سیالات با لزجت بالا پرداخته شده است. دستیابی به محصول همگن در اختلاط دو سیال لزج و یا توزیع یکنواخت پودر های جامد در سیال لزج یکی از مشکلات عمده ای است که صنایع پتروشیمی با آن روبرو می باشد. دلیل این امر را می توان در نفوذپذیری کم این سیالات دانست که ناشی از وجود ماکرومولکول ها می باشد. در دو دهه اخیر استفاده از میکسر های آشوبناک برای این منظور مورد توجه جدی قرار گرفته است. در مطالعه حاضر نوع جدیدی از میکسر پیوسته برای اختلاط سیالات لزج خمیری و شبه خمیری مورد بررسی قرار گرفته است که با آشوبناک کردن جریان امکان اختلاط مناسب را در دور های پایین فراهم می آورد. مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهند که با افزایش دور روتور شاخص اختلاط بهبود پیدا می کند و سطح بیشتری از مقطع عرضی سیال کاری توسط سیال ثانویه پوشیده می شود.
    کلیدواژگان: طراحی و ساخت، میکسر، سیالات لزج، جابجایی آشوبناک
  • نفیسه هاشمیان کاخکی، سمیراسادات میرجلیلی، صدیقه صادق حسنی*، زهرا ثبات صفحه 36
    میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM)، علاوه بر قابلیت تصویربرداری از سطح نمونه، امکان به دست آوردن اطلاعاتی از خواص مکانیکی نمونه نظیر مدول الاستیک را فراهم می کند. استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی برای ایجاد نانوخراش ها، آن را به یک ابزار مفید برای شناسایی ویژگی های الاستیک نمونه های زیستی مانند مدول یانگ تبدیل نموده است. نرم افزار JPK IP روش آسان و مناسبی برای به دست آوردن داده های کشسانی و محاسبه مدول یانگ می باشد.
    کلیدواژگان: میکروسکوپ نیروی اتمی، مدول الاستیک، نانو خراش، نمونه های زیستی
  • داریوش زینال زاده، مجید کرمانی*، فرشاد بهرامی اصل، لیلا کاظمی زاد صفحه 45
    راکتور تیغه ای بی هوازی(ABR) شکل اصلاح شده راکتور پتوی لجن رو به بالا(UASB) است. در این راکتور چند مرحله ای، با عبور دادن جریان آب از چند قسمت، مدت زمان حفظ زیست توده افزایش می یابد. این راکتورها دارای مزایایی چند نظیر هزینه کمتر، زمان ماند هیدرولیکی پایین و تولید لجن کمتر هستند؛ که بیش از سیستم هایی نظیر UASB و صافی بی هوازی گسترش یافته-اند. بررسی متون نشان می دهد که راکتورهای جدیدی نظیر MABR، PABR،SFABR، GRABBR برپایه ABR طراحی شده اند. این مقاله مروری در خصوص توسعه، کاربرد و امکان کاربری برای آینده این راکتورها در راستای تصفیه فاضلاب ارائه شده است.
    کلیدواژگان: راکتور ABR، تصفیه فاضلاب، تصفیه بی هوازی، راکتور بی هوازی
  • عاطفه بهزادی فروغ، رامین روشندل* صفحه 52
    در زمینه سیستم های تولید توان، سیستم هایی که بر اساس پیل سوختی کار می کنند به عنوان یک جایگزین مناسب برای سیستم هایی که تنها بر پایه سیکل ترمودینامیکی کار می کنند، مطرح می باشد. در این مقاله یک مدل (فنی- اقتصادی) برای مدلسازی 10 استک پیل سوختی اکسید جامد1 (SOFC) و بهینه سازی عملکرد این سیستم با استفاده از الگوریتم ژنتیک2 ارائه خواهد شد. در قسمت بهینه سازی از روش بهینه سازی چند هدفه3 (MOO) که به طور معین، نقاط مطلوب عملکردی سیستم SOFC را بدست می آورد، استفاده شده است. این روش اجازه خواهد داد تا بهینه سازی سیستم مورد نظر با توجه به دو تابع هدف که یکبار به صورت بیشینه سازی توان الکتریکی و کمینه سازی قیمت همتراز شده ی برق تولیدی و بار دیگر به صورت بیشینه سازی بازدهی الکتریکی سیستم و کمینه سازی قیمت همتراز شده برق تولیدی در نظر گرفته خواهد شد، صورت می گیرد. بهینه سازی ها نشان خواهند داد که در مساله اول بیشینه توان خروجی سیستم kW 78/8 در قیمت برق 0.56 $/kWh و همچنین کمینه قیمت برق 0.32 $/kWh در توان kW 31/54 صورت خواهد گرفت. همچنین در مساله بهینه سازی دوم، بیشینه بازدهی سیستم 0/52 در قیمت برق معادل 0.46 $/kWh و کمینه قیمت برق 0.32 $/kWh در بازدهی معادل 0/44 محاسبه شده است. در انتها تحلیل حساسیت بر روی مقادیر مختلف ضریب مصرف سوخت4 ارائه می شود. شایان ذکر است که بهینه سازی چند هدفه میتواند هم به عنوان یک ابزار تحلیلی پیشرفته و هم به عنوان یک عامل حمایت کننده برای تصمیم گیرنده ای که با چنین سیستمی کار می کند، در نظر گرفته شود.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی چند هدفه، پیل سوختی اکسید جامد، مدلسازی، تحلیل حساسیت
  • سمیرا مردانه، شهریار عصفوری، رضا آذین*، امیرعباس ایزدپناه صفحه 67
    کاهش انتشار CO2 به جو زمین به یکی از اهداف اساسی دولت ها تبدیل شده است. بین راه حل های موجود برای دفع این گاز، تزریق CO2 به سازندهای آبده نمکی مورد توجه بسیار است. این سازندها ظرفیت بالایی برای ذخیره دارند اما مسائلی مثل تشکیل هیدرات در فرایند تزریق وجود خواهد داشت. بهینه سازی این فرایندها مستلزم دانستن رفتار فازی سیستم های CO2، هیدروکربن ها، آب و الکترولیت در شرایط پرفشار و دمای بالا است. از بین پروژه های کنونی، سازندهایی که از لحاظ شرایط ترمودینامیکی و منطقه ای مستعد تشکیل هیدرات هستند، گزینه های احتمالی برای بررسی خواهند بود. در این مقاله مبنای رفتار فازی هیدرات های گازی مرور و مدل های موجود برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات در حضور الکترولیت در مناطقی که تزریق صورت می گیرد بررسی می شود. از بین این مدل ها، مدل هایی که قابلیت مدل سازی در شرایط ترمودینامیکی سازند (دما، فشار و غلظت بالای الکترولیت) را دارند بهترین گزینه برای پیش بینی تشکیل هیدرات در سازند آبده محسوب می شوند.
    کلیدواژگان: گرمایش زمین، سازند آبده نمکی، هیدرات CO2، پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات
  • محمود مویدی*، مرضیه صالح زاده، عرفان محققیان صفحه 77
    نمونه گیری یکی از فرایندهای مهم در مهندسی نفت می باشد که به منظور تعیین خواص سیالات مخزن مورد استفاده قرار می گیرد. کسب سیال نماینده مخزن در هر فرایند نمونه گیری از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این مطالعه فرایند ترکیب مجدد یکی از سیالات هیدروکربنی در یکی از میادین نفتی ایران با توجه به شرایط خاص آزمایشگاهی در دما وفشار آزمایش و نیز شرایط فشاری ترکیب مجدد مورد مطالعه قرارگرفته و مراحل آزمایشگاهی آن به طور دقیق توضیح داده شده است. جهت ارزیابی نمونه ترکیب مجدد ساخته شده، فشار حباب نمونه سیال درون چاهی با نمونه فوق مقایسه شده که خطای حدود 3/2% بیانگر این می باشد که نمونه فوق می تواند به خوبی نماینده سیال مخزن باشد.
    کلیدواژگان: ترکیب مجدد، نمونه گیری درون چاهی، نمونه گیری سطحی، سیال نماینده مخزن
  • امین میرزایی، احد قائمی* صفحه 90
    در این تحقیق، مهاجرت پلی اتیلن ترفتالاتی از بسته بندی ها به داخل مواد غذایی مطالعه شده و یک مدل دقیق برای پیش بینی میزان مهاجرت آن ارائه شده است. معادلات مدل به صورت دیفرانسیل پاره ای بوده و با استفاده از روش جداسازی متغیرها به صورت تحلیلی حل شده است. در مدل سازی اثر پارامترهای مختلف شامل دما، ضریب نفوذ، جرم مولکولی و زمان بر میزان مهاجرت پلی اتیلن ترفتالاتی به داخل مواد غذائی بررسی شده است. همچنین اثر نسبت میزان مهاجرت بر میزان مهاجرت مجاز و ضخامت لایه مواد بسته بندی بر مدت نگهداری مواد غذائی ارائه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که ضخامت بسته بندی های بسپاری باید بر اساس نوع ماده مهاجرت کننده، دمای محیط و مدت زمان نگهداری بهینه گردد. بررسی اثر جرم مولکولی مواد بسته بندی نشان داد که با کاهش جرم مولکولی سرعت انتقال جرم مواد به داخل مواد غذائی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: مهاجرت، پلی اتیلن ترفتالات، ضریب نفوذ، ضخامت بسپار، مدلسازی
  • اخبار و گزارش
  • صفحه 106
|
  • L. Taghiakbari, S. Bakhtiari*, M. Jamali Ashtiani Page 4
    There are two main methods in fire modellnig: zone models and field models. The conservation of mass and energy in enclosure is the theoretical base of zone models. The models deal with heat release rate, fire plume, mass flow, smoke movement and gas temperature in fires. Theoretical principles of compartment fire zone modeling are presented and the behavior of fire in enclosures is discussed.The conservation laws are presented in control volume form and applied to the behavior of fire in enclosures. The governing equations are derived and presented. Some zone models and their field of application in fire modeling are also given.
    Keywords: Fire Modeling, Zone Model, Conservation of Mass, Conservation of Energy, Control Volume
  • S. H. Hashemabadi*, V. Esmati Paghaleh, S. Zeinalabedin Page 19
    In present study non-invasive imaging and measurement of gas/liquid flow by using ultrasonic tomography as a new method for analyzing of flow pattern and phases volume fractions in industrial multiphase flow, validation of Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations and transient phenomena has been reviewed. The limitations and application ranges of this non-invasive imaging have been introduced, although the theory of image reconstruction using this technique has been described.
    Keywords: Tomography, Multiphase Flow, Ultrasonic, Flow Measurement System, Validation
  • S. M. Hosseinalipour*, P. R. Mashaei, A.Tohidi Page 28
    In this paper, the design, manufacturing and testing of a new type of continuous mixer for high viscous fluids are discussed. Preparation of a homogenous final product from mixing of two high viscous fluids and mixing of a powder with high viscous fluid are two major problems in food and chemical processes. This major problem is due to low diffusivity of very viscous fluids because of the presence of the macromolecules. In the present work a new type of continuous mixer based on chaotic theory for mixing of high viscous is experimentally analyzed. Results show that with increasing of rotational velocity of rotor mixing index improves and more regions of working fluid are colored by secondary fluid.
    Keywords: Design, Manufacturing, Mixer, High, Viscous Fluids, Chaotic Advection
  • N. Hashemian Khakhki, S. Mirjalili, S. Sadegh Hassani*, Z. Sobat Page 36
    Atomic force microscopy (AFM) is capable of imaging the surface of sample, as well as obtaining the information about mechanical properties of samples such as elastic modulus. Nano indentation using the atomic force microscope makes it a powerful technique to determine elastic properties like the Young's modulus for biological samples. JPK IP software is easy procedure and suitable to obtain elastic data and calculate young modulus.
    Keywords: Atomic Force Microscopy, Elastic Modulus, Nano Indentation, Biological Samples
  • D. Zeynalzadeh, M. Kermani*, F. Bahrami Asl, L. Kazemizad Page 45
    The anaerobic baffled reactor (ABR) is a modification of up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. In this staged reactor biomass retention is enhanced by forcing the water flow through several compartments. This reactors has several advantages such as simple design, low HRT, less sludge which over well developed than systems such as the UASB and the anaerobic filter. The literature survey shows that there are novel reactors such as MABR, PABR, SFABR, GRABBR based on ABR design concept. This review article concerning the development, applicability and possible future application of these reactors for wastewater treatment is presented.
    Keywords: ABR Reactor, Wastewater Treatment, Anaerobic Treatment, Anaerobic Reactor
  • A. Behzadi Forough, R. Roshandel* Page 52
    In the context of stationary power generation, fuel cell based systems are being predicted as a valuable option to tabernacle the thermodynamic cycle based power plants. In this paper, a thermo-economic model is developed to simulate a solid oxide fuel cell (SOFC) and optimize the stacks performance using genetic algorithm technique. Multi- objective optimization (MOO) method is presented that systematically generates the most attractive operation condition of a SOFC system. This allows performing the optimization of the system regarding to two objectives in the first problem that are minimization of the breakeven per-unit energy cost ($/kWh) and maximization of the output power. Similarly, two other objectives are also considered in the second problem as minimization of the breakeven per-unit energy cost ($/kWh) and maximization of the efficiency. Optimization of the first problem predicts a maximum power output of 78.7 kW at a breakeven per-unit energy cost of 0.56 $/kWh and minimum breakeven per-unit energy cost of 0.32 $/kWh at a power of 31.5 kW. In the second problem, maximum efficiency of 52.3% at a breakeven per-unit energy cost of 0.46 $/kWh is predicted, while minimum breakeven per-unit energy cost of 0.32 $/kWh at efficiency of 44.6% is obtained. At the end, sensitivity analyses of two problems for different fuel utilization values are presented. It is worthy to note that multi objective optimization can be considered both as an advanced analysis tool and as support to technology managers, engineers and decision makers when working by such as systems.
    Keywords: Multi Objective Optimization, Solid Oxide Fuel Cell, Genetic Algorithm, Sensitivity Analysis, Fuel Utilization
  • S. Mardaneh, Sh. Osfouri, R. Azin*, A. A. Izadpanah Page 67
    Reduction of CO2 emissions into atmosphere is basic concern of governments. Among different existing solutions for CO2 expulsion, injection of CO2 into saline aquifers has attracted much attention. These formations have a huge capacity for CO2 storage, but, there are some obstacles such as hydrate formation during CO2 injection. Optimization of these processes requires knowledge of phase behavior of CO2, hydrocarbons, water and electrolyte systems at high pressures and temperatures. Among the current projects, only a few of them which thermodynamically and regionally have the potential of hydrate formation are probable options for investigating hydrate formation. In this paper, phase behavior of gas hydrates and available models for predicting gas hydrate formation in the presence of electrolytes have been investigated. Among these models, those which have the ability of modeling at high temperature, high pressure and high electrolyte concentration are the best options for predicting gas hydrate formation in the aquifer.
    Keywords: Global Warming, Saline Aquifer, CO2 Hydrate, Gas Hydrate Formation Prediction
  • M. Moayyedi*, M. Salehzadeh, E. Mohagheghian Page 77
    Sampling process is one of the important tasks in petroleum engineering which is used to specify the fluid type and estimate its PVT characteristics. In this study a detailed step by step procedure has been proposed. Based on the temperature and pressure conditions in each step, one or more oil or gas properties have been calculated using appropriate formula. Since the sampling from down-hole cannot provide sufficient volume for PVT analysis and other fluid calculations, the surface sampling and recombination processes is of great importance. To validate the proposed procedures, we studied a surface recombination process on a volatile reservoir fluid from an oil field in Middle East. The results indicate reasonable agreements between recombined fluid properties and reservoir fluid properties obtained from routine analysis. The error of 3.2 % has been observed in saturation pressure values compared with the down-hole reservoir fluid.
    Keywords: Downhole Sampling, Wellhead Sampling, Representative Reservoir Fluid
  • A. Mirzaei, A. Ghaemi* Page 90
    In this research, polyethylene therephthalate migration from packaging materials into food is studied and an accurate model is presented for predicting of migration rate. The partial differential equations of the model are solved analytically using separation of variables method. In the modeling, the effect of various parameters including diffusion coefficient, temperature, molecular weight and time on polyethylene therephthalate migration was investigated. Also the impact of immigration on legal immigration and the thickness of packaging materials on food storage time are presented. The results showed that the thickness of the polymer should be optimized based on the type of classification emigrants, temperature and storage time. Effect of molecular packing showed that the lower molecular weight substances into the food mass transfer rate increases.
    Keywords: Migration, Polyethylene Therephthalate, Diffusion Coefficient, Polymer Thickness, Modeling