2024 : 5 : 19

Kazem Motahari

Academic rank: Assistant Professor
ORCID:
Education: PhD.
ScopusId:
Faculty: Engineering
Address: Arak University
Phone:

Research

Title
بررسی آزمایشگاهی جداسازی مایعات توسط ستون نفوذ حرارتی و شبیه سازی آن با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
Type
Thesis
Keywords
ستون نفوذ حرارتی مایعات-دینامیک سیالات محاسباتی-ضریب سورت- واحد کار جداسازی- طراحی ازمایش با روش پاسخ سطحی
Year
2018
Researchers Kazem Motahari(PrimaryAdvisor)، javad karimi sabe(PrimaryAdvisor)، mohamad ali moosavin(Advisor)

Abstract

: یکی از فرآیندهای جداسازی مایعات و گازها نفوذ حرارتی می باشد. در این فرآیند گرادیان غلظت در یکی از فازهای گاز یا مایع، در اثر بوجود آمدن اختلاف درجه حرارت در سیستم حاصل می شود؛ بدین ترتیب جداسازی نسبی سازنده ها امکان پذیر می گردد. ستونی که برای این اثر مورد استفاده قرار می گیرد، ستون کلاسیوس-دیکل می باشد. این ستون شامل دو صفحه عمودی با فاصله کم است که یک دیواره گرم و دیگری سرد می گردد. گرادیان دانسیته که به علت گرادیان دما بوجود می آید باعث ایجاد گرادیان غلظت در ستون می شود که بدین ترتیب جزء سبک در بالای ستون و جزء سنگین در پایین ستون جمع می شود. اختلاف غلظت بوجود آمده ببین بالا و پایین ستون سبب جداسازی ترکیب مورد نظر می شود. ترکیبات آلی، هیدروکربنی، آزئوتروپیک، اورگانیک و به ویژه ترکیبات ایزوتوپیک بدین روش قابل جداسازی هستند. در مطالعه حاضر ستون نفوذ حرارتی برای جداسازی ترکیب های دوتایی مایع طراحی و ساخته شده است. علاوه براین، شبیه سازی به روی ستون مشابه ای با ترکیب متفاوت خوراک، توسط نرم-افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی انجام گردید. در این مدت ستون مورد نظر ساخته و برای جداسازی تجربی بکاربرده شد، این ستون نیز توسط نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی گردید. مواد و روش ها: در شبیه سازی اول که با استفاده از ستون موجود در مقالات صورت گرفته است، از مخلوط 50-50 وزنی نرمال -هپتان و بنزن استفاده شد. برای جداسازی تجربی ترکیب 50-50 وزنی نرمال هپتان و تولوئن توسط ستون نفوذ حرارتی انتخاب گردید. به ترتیب اثرات دبی خوراک، کات، اختلاف دما و ضریب سورت در هر دو سیستم آزمایشگاهی و شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین شرایط بهینه و کات بهینه نیز تعیین گردیدند. نتایج: در سیستم آزمایشگاهی نتایج نشان می دهند که با کاهش مقدار دبی حجمی ازml/min 4 بهml/min 8/0، میانگین فاکتور کلی جداسازی نرمال هپتان در اختلاف دمای 40 و 60 درجه به ترتیب در حدود 25/9 % و 92/9 % افزایش یافته است. همچنین، با کاهش دمای سرد افزایش فاکتور جداسازی مشاهده گردید. پس از شبیه سازی ستون تجربی مشاهده گردید که داده-های آزمایشگاهی با نتایج شبیه سازی تطابق خوبی دارند و خطای میانگین در حدود 15 درصد می باشد. در نهایت حالت بهینه برای جداسازی نرمال هپتان و تولوئن با دبیml/min 81/0 و کات 2/0 و اختلاف دماK 51/55 ان