عنوان پایان‌نامه
بررسی انتقال جرم صعود در ستون های استخراج مایع-مایع با دیسک چرخان در حضور ذرات نانو
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1172.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54200
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- سمانه روئینا
- استاد راهنما
- حسین بهمنیار
- چکیده
- با گسترش تکنولوژی سنتز مواد با ابعاد نانو ،تحقیقات گسترده ای درباره ی اثر این مواد بر فرآیندهای انتقال جرم و حرارت در صنایع شیمیایی و بیوشیمیایی صورت گرفته است. بر اساس این تحقیقات آشکار شده است که توزیع پایدار نانوذرات در سیال پایه، ضریب هدایت حرارتی نانو سیال و ضریب جابه جایی حرارتی اجباری را به طور قابل توجهی افزایش می دهد که این امر موجب افزایش نرخ انتقال حرارت می شود. با توجه به پدیده تشابه در بین پدیده های انتقال پیش بینی می شود که افزایش ذرات نانو به سیال پایه برانتقال جرم نیز تاثیر گذار باشد. در کار تحقیقاتی حاضر از یک ستون RDC با قطر داخلی10 سانتی متر و ارتفاع 150 سانتی متر استفاده شده و سیستم شیمیایی مورد استفاده آب- کروزین –اسید استیک 5% حجمی در برج RDC می باشد. فاز پراکنده به صورت تک قطره وارد ستون می شود. همچنین از نانوذره آب گریز H18 با سه درصد حجمی متفاوت به منظور مطالعه اثر نانوذرات برروی ضریب انتقال جرم موثر استفاده گردید. در تمامی آزمایشات از فاز آبی به عنوان فاز پیوسته و از فاز آلی به عنوان فاز پراکنده استفاده شد. این امر امکان مطالعه بر روی رفتار فاز پراکنده (حاوی نانوذرات) را میسر ساخت. لازم به ذکر است که به منظور بررسی دقیق تر تغییرات پارامترهای مورد مطالعه در حضور نانوذرات، آزمایشات مورد نظر در ستون RDC، ابتدا با سیستم شیمیایی غیر نانوسیال صورت گرفت. این امر امکان مقایسه نتایج حاصل از سیستم شیمیایی غیر نانوسیال و نانوسیال را فراهم آورد. در ادامه ضرایب انتقال جرم برای سیستم کروزین-آب-اسید استیک در ارتفاعات مختلف ستون و برای اندازه های مختلف قطر قطرات به دست آمده و با مدل های نیومن ، کرونیگ-برینک، هندلس-بارون، دیویس، تموس، بویادژیو و لوچیل مقایسه شد. در نهایت با استفاده از معادله ی نیومن و داده های حاصل از آزمایش رابطه ای مفید جهت محاسبه ی مقدار ضریب انتقال جرم موثر ارائه گردید.
- Abstract
- With the development of nanoscale synthesis materials technology, extensive researchs about the effects of these materials on heat and mass transfer processes in chemical and biochemical industries has been investigated. The investigation has revealed that the stable distribution of nanoparticles in base fluids, significantly increases the nano-fluid thermal conductivity and thermal coefficient of forced displacement and these effects can leads the heat transfer rate to increase. According to the similarity between the transports phenomenas, it can be predicted that mass transfer coefficient can be influenced by adding nanoparticles to the base fluid. In these set of experiments, a rotary disk contactor (RDC) with ID: 10 cm and H (Height): 150 cm was used and the system was water-kerosin-acetic acid (5%). In addition, the dispersed phase flow was single drope from the bottom of the column. Also, H18 hydrophobic nanoparticles were used with three different volumes in order to study the effect on the effective mass transfer coefficient in presence of nanoparticles. In all experiments the aqueous phase was the continuous phase and the organic phase was used as the dispersed phase. It should be noted that in order to have precise study on presence of nanoparticles, at first the tests was run without presence of nanofluids. This makes an opportunity to compare the results of non-nanofluids systems with nanofluid systems. The mass transfer coefficients for the Kerosene - water - acetic acid system at different heights and different size of droplets obtained and compared with Newman, Kronig - Brink, Handlos - Baron,Johnson-Hamielec, Davis, Temos, Boyadezhive and Lochiel-calderbank models. Finally, by using the Newman equation and experimental data, useful equation for calculation of effective mass transfer coefficients was presented.
