عنوان پایان‌نامه
بررسی هیدرودینامیک اندازه قطر متوسط قطره و طول جت در سیستم های مایع -مایع با حضور نانوذرات
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1064.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50217
- تاریخ دفاع
- ۱۲ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- پندار عظیمی
- استاد راهنما
- حسین بهمنیار
- چکیده
- آنچه در سیستم های مایع – مایع معمول است پدیده خروج سیال فاز پراکنده از یک یا چند نازل به داخل سیال غیر قابل امتزاج فاز پیوسته جهت انتقال جرم می باشد. در اکثر موارد عملی در محل خروج مایع جریان پیوسته ای از سیال در نوک نازل ایجاد می شود. این جریان سیال که جت نامیده می شود، سهم عمده ای در انتقال جرم را ایفا می کند. کاربردهای خاص جت های مایع و قطرات در جریان های دوفازی علاوه بر استخراج ، بحث مشترکی در بسیاری از زمینه های مهندسی شیمی، مکانیک، هوا فضا، متالوژی و علوم کاربردی فیزیک و شیمی می باشند. لذا آشنا بودن با هیدرودینامیک جت برای بررسی انتقال جرم در آن در طراحی و تعیین شرایط عملیاتی مطلوب در دستگاه های استخراج مایع – مایع بسیار مهم و موثر است. با توجه به اینکه امروزه یکی از موارد حائز اهمیت در طراحی و عملکرد دستگاه ها ، کاهش اندازه، انرژی مصرفی و افزایش راندمان است، در سال های اخیر نتایج مطالعات با بکارگیری نانو سیالات نوآوری جدیدی را در انتقال حرارت به ارمغان آورده و سبب حصول نتایج مطلوب در راستای تامین خواست های مذکور شده است. در پروژه حاضر، با توجه به تشابه پدیده های انتقال به ویژه انتقال جرم و حرارت، سعی در بررسی تاثیر محیط های انتقال موثرتر نانوسیال در حوزه انتقال جرم شده است. بدین منظور نانو ذرات به شدت آب گریز بوسیله لرزاننده مافوق صوت در فاز آلی که ، مخلوط همگن 5 درصد اسید استیک در تولوئن اشباع از آب می باشد، پراکنده شده اند. سپس با استفاده از یک تماس دهنده از نوع ستون پاششی در عملیات استخراج، مشخصات هیدرودینامیکی جت از قبیل طول جت، قطر قطرات حاصل از شکست جت و توزیع اندازه قطرات که تأثیر به سزایی در میزان انتقال جرم ستون استخراج دارند، بدست آمده و در نهایت به تحلیل تاثیر حضور نانو ذرات در فاز آلی بر روی این پارامتر های هیدرودینامیکی، پرداخته شده و با حالت عاری از نانو ذرات در سیال پایه مورد قیاس قرار گرفته است. تحلیل نتایج نشان دهنده این موضوع می باشد که افزودن نانوذرات می تواند باعث افزایش چشمگیری در طول جت و قطر متوسط قطرات گردد ولی غلظت بهینه نانوذرات بستگی به دبی سیال و پروفایل سرعت برای هر نازل دارد. بنابراین به دست آوردن غلظت های بحرانی نانوذرات می تواند زمینه مفیدی برای کار در تحقیقات آینده باشد.
- Abstract
- According to this fact that one of the important factors in design and operation of equipments is how to decline the size and consuming energy and also how to gain the maximum efficiency, the result of applying nano fluids in recent years has led to a great innovation in the field of heat transfer which can supply the above factors. Because of the similarities between the transfers phenomena especially heat and mass transfer, in this project, the more effective nano fluid’s transfer environments in the field of mass transfer has been studied. For this reason, greatly hydrophobic nano particles were dispersed in organic phase, which contains of homogeneous mixture of 5 percent volumetric Acetic Acid in Toluene saturated with water, by use of Ultrasonic vibration. Then by usage of an extraction contactor in the type of spray towers, the hydrodynamic specifications like jet length, mean diameter of the droplets from the jet breakup and drop size distribution were estimated and finally the influence of applying nano particles in dispersed phase, on these hydrodynamic parameters were analyzed and compared with the case of using no nano particles. The results imply that addition of nano particles can increase the jet length and droplet diameter significantly but there is an optimal concentration of nano particles which depends on flow rate and velocity profile in each nozzle. Thus, finding the critical concentration can be a very good point to focus on future studies.
