فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 80 (امرداد و شهریور 1394)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 80 (امرداد و شهریور 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/06/24
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سخن سردبیر: لزوم ارتقای فعالیت های بین المللی انجمن بعد از حذف تحریم ها
    جلال شایگان صفحه 5
  • سید امیرحسین زمزمیان*، محمد پازوکی، میلاد تاجیک صفحه 6
    نانو سیالات، سوسپانسیونی از ذرات جامد با اندازه و ابعاد نانو متر در سیال مبنا هستند. بارزترین خصوصیت نانوسیال ها، افزایش خواص گرمایی، مانند ضریب انتقال گرمای جابجایی نسبت به سیال پایه است. در این پژوهش، نانو ذرات آلومینیم اکسید و مس اکسید در سیال پایه اتیلن گلایکول در درصد وزنی 1-1/ 0 تهیه شده است. ضریب انتقال گرمای جابجایی اجباری نانوسیال در جریان آشفته در مبدل دو لوله ای و مبدل صفحه ای در مقیاس آزمایشگاهی اندازه گیری شد و ضریب انتقال گرمای جابجایی اجباری به دست آمده در این آزمایش، با نتایج حاصل از کار سایر پژوهشگران مقایسه شده و تاثیر پارامترهای غلظت نانوذرات و دمای آزمایش نیز بررسی شده است. نتایج به دست آمده، افزایش چشمگیر ضریب انتقال گرمای جابجایی نانوسیال، به میزان دست کم 2 و حداکثر 50 درصد، نسبت به سیال پایه را در نمونه های مختلف نشان می دهد. نتایج این را هم نشان می دهند که با افزایش دما و غلظت نانوذرات، ضریب انتقال گرمای جابجایی نانوسیال نسبت به سیال پایه نیز، افزایش می یابد. آزمایشات مشخص کردند که نتایج تجربی در دماهای پایین با نتایج ناشی از نظریه مطابقت دارند اما در دماهای بالاتر و با افزایش غلظت نانوذرات در سیال پایه، اختلاف آنها روند افزایشی خواهد یافت.
    کلیدواژگان: نانوسیال، آلومینیم اکسید، مس اکسید، ضریب انتقال گرما
  • مسعود نصیری*، سارا عبدی صفحه 14
    هدف از این تحقیق، بررسی ریاضی تجمیع مدل های همدمای جذب در یک معادله 5 پارامتری است. این معادله می تواند همدماهای لانگمویر، فرندلیچ، هیل، ردلیچ- پترسون، سیپس، تات، کوبله- کوریگان، خان و رادکه-پرازنیتز را در قالب یک معادله بیان کند. معادله یادشده، به کمک نرم افزارهای تحلیلی عددی رایج، با داده های تجربی برازش شده و نتایج به دست آمده با مقادیر مربوط به شکل ناخطی سایر همدماها مقایسه شده است. برای یافتن بهترین همدما از جهت تطبیق بهتر با داده های تجربی، از روش های تحلیل خطا، همچون مجموع مربعات و ضریب همبستگی بهره گرفته شد. از میان داده های تجربی به کار رفته در این بررسی، بهترین نتایج مربوط به داده های آزمایش جذب آنیلین، فنل، متیلن آبی و کادمیم است؛ که نشان می دهد معادله یادشده، با داشتن کمترین مجموع مربعات خطا و بیشترین ضریب همبستگی، برای تطبیق نتایج تجربی معادله مناسبی است. نتایج به دست آمده افزایش تعداد پارامترهای یک معادله را در برازش بهتر داده های تجربی تایید می کند.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، همدمای جذب، جذب فیزیکی، جذب شیمیایی
  • ترانه جعفری بهبهانی*، علی اکبر میران بیگی، بهرام قنبری صفحه 22
    تبلور و رسوب ترکیبات واکسی به بروز مشکلات زیادی در مراحل تولید، انتقال، ذخیره سازی و انجام فرایندهای مختلف مربوط به نفت خام و یا فراورده های آن منجر می شود. در این مقاله اثر مشتقات فولرن بر ساختارهای بسپاری از نوع پلیمری، آسفالتین و واکس استخراج شده از نفت خام در کاهش نقطه ریزش و بهبود رفتار شارش شناختی نفت خام واکسی به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که مشتق فولرن با ماده افزودنی بسپاری موجب کاهش بیشتر نقطه ریزش نفت خام در کلیه غلظتها می شود. همچنین، نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان می دهند که در یک دما و تنش برشی ثابت افزایش غلظت ماده افزودنی موجب کاهش گرانروی می شود. در حالی که در غلظت و تنش برشی ثابت کاهش دما موجب افزایش گرانروی می شود. نتایج نشان می دهند که تنش برشی بر کاهش گرانروی تاثیر چشمگیری می گذارد.
    کلیدواژگان: نفت خام، نقطه ریزش، واکس
  • سید عباس وزیری*، یاسین کیخا صفحه 29
    کاهش اندازه کلوخه های ذرات فلزی بر کیفیت احتراق موثر است. از آنجا که با کاهش اندازه ذرات، خواص ماده و رفتار توده آن ها تغییر می کند، پژوهش های بسیاری روی نانوذرات و کاربرد های آن در زمینه های مختلف، از جمله چندسازه های پر انرژی، انجام شده اند. مطالعات نشان می دهند که سازوکارها کلوخه ای شدن به خواص اختصاصی ذرات اولیه بستگی ندارد و به دمای اشتعال ذرات فلزی نسبت به دمای تجزیه ماتریس بسپاری و سایر پرکننده ها وابسته است. بر این اساس، نانو ذرات فلزی بدلیل افت دمای اشتعال آن ها نسبت به میکرو ذرات، برکیفیت کلوخه ها، و به واسطه اندازه کوچکترشان، بر کمیت کلوخه ها اثر می گذارند.برای کنترل این پدیده باید در خلال فرایند، از روش های مناسب برای پراکنش نانو ذرات بهره گرفت و نیز با پوشش دادن ذرات از تشکیل کلوخه های بزرگ جلوگیری کرد.
    کلیدواژگان: کلوخه ای شدن، محصولات احتراقی، نانو ذرات آلومینیم، چندسازه بسپاری
  • مریم عباس قربانی*، احمد مشهدی، محمد شکوهی صفحه 39
    اندازه گیری و تعیین مقدار مواد آلاینده در آب اهمیت زیادی دارد. در سال های اخیر، به فناوری جداسازی بر اساس نانوذرات مغناطیسی، توجه بسیاری شده است. اصلاح سطح این نانوذرات باعث می شود به صورت گزینشی در استخراج به کار گرفته شوند و برای نمونه های با بافت های پیچیده نیز مناسب باشند. اصلاح سطح نانوذرات مغناطیسی باعث افزایش پایداری آن ها و جلوگیری از اکسایش آن ها نیز می شود. در این مقاله، کاربرد نانوذرات مغناطیسی اصلاح شده با مواد فعال در سطح برای جداسازی و پیش تغلیظ آلاینده ها در نمونه های آبی ارائه می شود. بهره گیری از نانوذرات مغناطیسی، علاوه بر کم هزینه بودن و بازده بالا، مشکلات استخراج فاز جامد قدیمی مانند فشردن جاذب در ستون و وقت گیر بودن و حجم زیاد حلال مصرفی، را ندارد.
    کلیدواژگان: نانوذرات مغناطیسی، مگنتیت، مواد فعال در سطح، میسل، ستیل تری متیل آمونیم برماید
  • مجید قمری، سید حسن هاشم آبادی* صفحه 46
    در این مقاله شبیه سازی عملکرد واکنشگاه لوله ای1 با بستر ثابت کاتالیست، به منظور تولید انیدرید فتالیک با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بررسی شده است. به این منظور بر اساس سینتیک واکنش های مورد نظر، معادلات تغییرات درصد تبدیل انیدرید فتالیک و نیز معادلات تغییرات دما در طول واکنشگاه با اعمال شرایط مرزی، در نرم افزار FEMLABمدلسازی شده است. به منظور اعتبار سنجی و پیش بینی درصد تبدیل محصول مطلوب و نیز مکان تشکیل نقطه داغ2 در طول واکنشگاه، نتایج شبیه سازی با مقادیر عملیاتی واحد تولید انیدرید فتالیک پتروشیمی فارابی مقایسه شد، که حاکی از دقت مناسب شبیه سازی به کار رفته است. توزیع دما و میزان تبدیل انیدرید فتالیک در طول واکنشگاه به ازای پارامترهای عملیاتی متفاوتی از قبیل دبی خوراک، غلظت خوراک، دمای ورودی و دمای دیواره بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که مکان تشکیل نقطه داغ، به علت بالا بودن آهنگ واکنش در ابتدای راکتور است. دمای حمام نمک3 عامل مهمی در بهره برداری از واکنشگاه اکسایش ارتوزایلن است به طوری که حتی با افزایش oC1 دمای حمام نمک، سرعت واکنش بالاتر می رود و در نتیجه درصد تبدیل ارتوزایلن نیز افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: انیدریک فتالیک، دینامیک سیالات محاسباتی، واکنشگاه چند لوله ای پرشده، نقطه داغ، حمام نمک
  • ابوالفضل آقاسی، لیلا وفاجو* صفحه 54
    کمبود عرضه انرژی اولیه، امنیت انرژی، حفاظت از محیط زیست و اثرگذاری بر تغییرات اقلیم، چالش های پیش روی آینده انرژی جهان خواهند بود که در جهت پاسخ به تقاضای انرژی، چگونگی مهار انتشار کربن، بیش از هر چیز اهمیت دارد. در همین راستا، از مدلسازی سیستم های انرژی به منظور پیش بینی روند جاری سیستم های انرژی و بررسی آثار بلندمدت اعمال سیاست های مختلف بر هر سیستم استفاده می شود. درمیان مدل های ارائه شده، مارکال یک مدل سیستم انرژی برای ارزیابی سیاستگذاری های این بخش است که می تواند در سطح ملی، ایالتی یا محلی اعمال شود. این مدل که در این تحقیق بررسی شده است، این قابلیت را دارد که روابط پیچیده یک سیستم انرژی و حالت رقابتی بین منابع و فناوری های بخش های تبدیل و مصرف را با در نظر گرفتن آثار زیست محیطی آنها به خوبی در خود جای دهد.
    کلیدواژگان: مدلسازی سیستم انرژی، برنامه ریزی انرژی، مدل مارکال، مدیریت محیط زیست
  • محمدرضا جعفری نصر*، احسان شکاریان، امیرحسین طریق الاسلامی، فرتاش خداوردی، مجید بادینی پورآذر صفحه 64
    با وجود مزایای مبدل های پوسته- لوله ای، پائین بودن بازده گرمایی، از بزرگترین مشکلات این دستگاه های تبادل گرمایی محسوب می شود. در این مقاله تلاش می شود تا با ارائه الگوریتمی ساده به صورت کمی تاثیر فناوری های جدید بهبود انتقال گرما در طراحی مبدل های گرمایی پوسته- لوله ای بررسی شود. برای این منظور، ابتدا خواص گرمایی (ناسلت) و ضریب اصطکاک سیال خالص، نانوسیال آب- آلومینیم اکسید و لوله در حالت استفاده از آشفته ساز، از نوع نوار پیچ خورده تعیین و سپس از روش طراحی مبدل گرمایی به روش الگوریتم سریع و از طریق رمزنویسی در محیط نرم افزار MATLAB، یک مبدل گرمایی طراحی و پارامترهای آن بررسی شده است. در این مطالعه، تاثیر کاربرد این فناوری به صورت مجزا، تلفیقی و افزایش غلظت نانوذرات در نانوسیال بر روی پارامترهای طراحی نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که استفاده از آشفته ساز به تنهایی و استفاده هم زمان از آشفته ساز و نانوسیال چگونه و به چه میزان می تواند موجب تغییر در پارامترهای طراحی مبدل نمونه و سرانجام کاهش در سطح مورد نیاز مبدل شود.
    کلیدواژگان: مبدل پوسته، لوله ای، تکنیک های افزایش انتقال حرارت (HTE)، آشفته ساز نوار پیچ خورده، نانوسیال آب، آلومینیم اکسید، الگوریتم طراحی سریع
  • میثم باریکانی، محمدرضا کلایی، سعیده مزینانی، مهدی باریکانی* صفحه 75
    در سالهای اخیر استفاده از نانو الماس برای بهبود خواص مکانیکی، گرمایی و سایشی بسپارهای مختلف، مورد توجه ویژه قرار گرفته است. در این مقاله مروری تشکیل الماس و نانوالماس در طبیعت، تولید مصنوعی نانو الماس و سنتز و تهیه نانو چندسازه های بسپاری آن با توجه به مطالعات و تحقیقات انجام شده مختصرا بررسی شده اند. تحقیقات نشان داده اند که در بیشتر این نانو چندسازه ها، خواص مکانیکی، گرمایی و سایشی با افزوده شدن نانو الماس بهبود پیدا کرده است. مثلا، با افزودن 5% نانو الماس، استحکام کششی پلی وینیل الکل از 95 مگاپاسکال به 124 مگاپاسکال و مدول کششی آن از 7/ 3 گیگاپاسکال به 6/ 10 گیگاپاسکال افزایش یافته است. در نانو چندسازه های اپوکسی نیز افزودن نانو الماس، استحکام کششی را به میزان 20% افزایش داده است. افزودن 5% نانو الماس دمای تخریب گرمایی آلیاژ پلی پروپیلن و الاستومر اتیلن پروپیلن دی ان مونومر را نیز به مقدار 46 درجه سلسیوس افزایش داده است. افزایش تنها 1% نانو الماس به الاستومر پلی یورتان و 3% به لاستیک موجب بهبود خواص مکانیکی، گرمایی و سایشی فیلم های آنها شده است.
    کلیدواژگان: الماس، نانو چندسازه، خواص مکانیکی، مقاومت گرمایی، مقاومت سایشی
  • صفحه 89
|
  • S. A. H. Zamzamian*, M. Pazouki, M. Tajik Page 6
    Nanofluids are suspensions of nanoparticles in base liquid and can be employed to increase heat transfer rate in various applications. In this work forced convective heat transfer coefficient of Al2O3/Ethylene Glycol nanofluid have been investigated experimentally in the double-pipe and plate heat exchangers. Experimental results indicate that heat transfer coefficient increases with nanoparticles concentration as well as operating temperature. Considerable deviations for high operating temperatures and nanoparticles concentration were observed from comparison of experimental and semi-empirical correlations’ results. The nanofluid Nusselt number for different nanoparticles concentrations as well as various operating temperatures was obtained and shown the enhancement up to maximum 50% using nanoparticles.
    Keywords: Nanofluid, Alumina, Cupper oxide, Heat Transfer Coefficient
  • M. Nasiri*, S. Abdi Page 14
    The purpose of this study is mathematical investigation of aggregation adsorption isotherm models in a five parameter equation. This equation can cover Langmuir isotherms, Freundlich, Hill, Redlich-Peterson, Sips, Toth, Koble-Corrigan, Khan and Radke-Prausnitz in the form of an equation. The mentioned equation were fitted with experimental data using some common numeric analytical software and the results were compared with the corresponding values other forms of nonlinear isotherms.In order to find the best isotherm for better matching with the experimental data, the error analysis methods such as sum of squares and the correlation coefficient were used. The experimental data used in this study, the best results were for experimental data of the adsorption of aniline, phenol, methylene blue, and cadmium. The mentioned equation with having the lowest sum of squared errors and the highest correlation coefficient is an appropriate equation for fitting the experimental results. The results confirm that increasing the number of parameters in an equation lead to the better fitting of experimental data.
    Keywords: Adsorption, Adsorption Isotherm, Physical Adsorption, Chemisorption
  • T. Jafari Behbahani*, A. A. Mianbaghi, B. Ghanbari Page 22
    In this work, the influence of substituted fullerene on the pour point and rheological behavior of a waxy crude oil sample was investigated. The compositional analysis of crude oil was performed and then the influence of the substituted fullerene on the viscosity and pour point of waxy crude oil was evaluated. The results show that the substituted fullerene reduces the pour point of the waxy crude oil is in all concentrations. Also, the results indicate that viscosity reduces by increasing the concentration of substituted fullerene at constant temperature and shear stress. While viscosity increases by decreasing the temperature of crude oil. It is obvious that by increasing the shear rate the viscosity decreases dramatically. Results show that the shear rate has considerable effect on decreasing viscosity particularly at temperatures below the pour point.
    Keywords: Substituted Fullerene, Crude Oil, Pour Point
  • S. A. Vaziri*, Y. Kaykha Page 29
    Improving the combustion efficiency is influenced by reduction of Metal particles agglomeration. Due to particles size dependent properties, many studieshave been done on nanoparticles and their applications including the energetic composites.Studies show that the agglomeration mechanism does not depend on the individual properties of initial particles but related totemperature of metal fuel ignitioncomparing withthe decomposition temperature of carbonaceous elements. Therefore metal nanoparticles due to theirlow ignition temperature and very small particle size influence on quality and quantity of agglomeration respectively.
    Keywords: Agglomeration, Combustion Product, Nanoaluminum, Polymer Composite
  • M. Abbasghorbani*, A. Mashhadi, M. Shokouhi Page 39
    Analysis of pollutants in water samples is very important. In recent years, separation technology based on magnetic materials has received considerable attention. These magnetic nanoparticles are not target selective and are unsuitable for samples with complicated matrices. Therefore, a suitable coating is essential to overcome such limitations. Surface modification stabilizes the nanoparticles and prevents their oxidation. This article dealing with the application of surfactant modified magnetic nanoparticles, to the separation and the preconcentration of pollutants in water samples. The magnetic extraction method is not only convenient, economical and highly efficient, but it also overcomes problems with conventional solid-phase extraction such as packing of sorbent into the column and time- consuming loading of large volume samples.
    Keywords: Magnetic Nanoparticle, Magnetite, Surfactant, Micell, Cetyltrimethylamoniumbromid
  • M. Ghamari, S. H. Hashemabadi* Page 46
    In this paper, multitube reactor with a fixed bed catalyst to produce Phthalic anhydric using Computational Fluid Dynamics (CFD) has been studied. Therefore, based on the reaction kinetics,phthalic anhydride conversion and temperature changes during reactor length have been modeled in FEMLAB softwareby applying the appropriate boundary conditions. The CFD simulation results show good agreement with operationdata in Farabi petrochemical companyfor conversion to the desired product as well as the formation of hot spot locations along the reactor. Phthalic anhydride conversion rate and temperature distribution along the reactor for different operating parameters such as feed flow rate, feed concentration, inlet temperature and wall temperature has been studied. The results show that the hot spot due to high rate of reaction has been located nearby the entrance of reactor. Salt bath temperature is an important factor in the operation of o-xylene oxidation reactor. So that, even 1ºC increasing in salt bath temperature, create higher reaction rate, result in enhancement in o-xylene conversion.
    Keywords: PhthalicAnhydride, Computational Fluid Dynamics (CFD), Multitubepacked Bed Reactor, Hot Spot, Bath Salts
  • M. Barikani, M. R. Kalaee, S. Mazinani, M. Barikani* Page 75
    Improving mechanical, thermal and abrasion resistance of different polymer nanocomposites with nanodiamond particles have been interested for researchers in recent years. This review article is focused on nanodiamond, its production and preparation from nature briefly, synthesis and preparation of its polymer nanocomposites. In most of these nanocomposites, thermal, mechanical and abrasion resistance properties were improved by use of nanodiamond in polymer matrix. As an example: tensile strength of poly vinyl alcohol based nanocomposite with 5% nanodiamond increased from 95 MPa to 124 MPa and its tensile modulus from 3.7GPa to 10.6GPa. The tensile strength is also increased by 20% in epoxy resin/nanodiamondnanocomposites. Thermal degradation temperature of polypropylene and ethylene-propylene dien monomer elastomeric blend was increased about 46˚C by using of 5% nanodiamond in their composition. Obvious increasing in mechanical,thermal and abrasion properties were also observed forpolyurethane elastomer and rubber compoundsby applying only 1% and 3%nanodiamond respectively.
    Keywords: Nanodiamond, Nanocomposites, Mechanical Properties, Thermal Stability, Abrasion Resistance