عنوان پایان‌نامه
اثر نانو ذرات در تسهیل تشکیل هیدرات های گازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1221.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56082
- تاریخ دفاع
- ۰۱ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- سجاد عطایی
- چکیده
- هیدرات‌های گازی جامدهای کریستالی هستند که از به‌دام افتادن مولکول‌های گاز در مولکول‌های آب به‌وجود می‌آیند هیدرات‌ها را بیشتر به‌دلیل ضررهای آن‌ها در صنعت می‌شناسند، اما هیدرات‌ها فوایدی هم دارند که از آن جمله می‌توان به انتقال گاز به‌صورت هیدرات اشاره کرد. از مشکلات هیدرات برای انتقال گاز می‌توان به زمان تشکیل زیاد و حجم کم گاز ذخیره شده در آن نسبت به سایر روش‌های انتقال گاز اشاره کرد. در این تحقیق بهبود زمان القاء و حجم گاز بدام افتاده با استفاده از نانو ذرات 2ZrO، ZnO، 2TiO، CNT مورد بررسی قرار گرفته است. در حجم 120 میلی‌لیتر از سیال و فشار اولیه 60 بار و دمای نهایی دو درجه سانتی‌گراد، زمان القاء برای تشکیل هیدرات توسط آب خالص 377 دقیقه محاسبه شد، هنگامی که از نانوسیالات با غلظت بسیار کم (گرم محلول/ گرم نانو ذره) 4-10×66/2 استفاده شد زمان القا برای نانو سیالات 2ZrO، 2TiO، ZnO و CNT به‌ترتیب 82%، 9%، 6/10% و 9/59% نسبت به آب خالص کاهش پیدا کرد. به‌دلیل ساده و ارزان بودن سنتز ZnO از این نانو ذره در دو غلظت 4-10×33/5 و 4-10×66/8 نیز استفاده شد که زمان القاء به‌ترتیب 8/26% و 8/91% نسبت به آب خالص کاهش پیدا کرد. همچنین با تزریق 50 میلی‌لیتر از نانوسیال در فشار اولیه 60 بار و دمای نهایی دو درجه سانتی‌گراد، میزان گاز ذخیره شده در هیدرات با معادله‌ی پنگ رابینسون محاسبه گردید و گاز ذخیره شده برای نانوذرات ZnO،2ZrO و CNT به‌ترتیب 41%، 32% و 37% نسبت به آب خالص افزایش یافت. همچنین در یک غلظت ثابت (گرم محلول/ گرم نانو ذره) 4-10×54/18 از نانوسیال ZnO هیدرات متان در سه دمای متفاوت (2،1 و3 درجه سانتی‌گراد) تشکیل و مشاهده شد که با افزایش دما زمان القاء به‌شدت افزایش می‌یابد.
- Abstract
- Gas Hydrates are crystalline solids in which gas molecules are trapped among water molecules. Hydrates are known for damages caused by this phenomenon in the industry. Hydrate formation could have some positive aspects as well, such as gas storage and transfer. However lower volume of gas transferred by this method in comparison to other method of transformation, plus time consuming process of hydrate formation, are two common problems associating with this issue. In this study an attempt was made to improve the induction time and the volume of gas trapped by using CNT, ZnO, TiO2 and ZrO2 nano-particles. In the initial volume of 120 ml of fluid and pressure 60 bar and the temperature of 1°C, induction time for hydrate formation by water was 377 minutes, When the nano-fluid at very low concentrations 2.66×10-4 (g nano-particle/g solution) were used, induction time for CNT, ZnO, TiO2 and ZrO2 was dropped by 59.9%, 10.6%, 9% and 82% respectively. For ZnO nano-particles at concentrations of 5.33×10-4 and 8.66×10-4, induction time was reduced by 26.8% and 91.8% respectively. As 50 ml of Nano-fluid is injected at initial pressure of 60 bar and a temperature of the fluid in the 2°C, the amount of gas stored in hydrates were calculated with the Peng-Robinson equation. Gas storage for nano-particles CNT, ZrO2, and ZnO increased 37%, 32% and 41% respectively compared to pure water.
