عنوان پایان‌نامه
مدلسازی و بررسی تأثیر غلظت نانو ذرات بر اندازه قطرات در ستون های پالس افقی به همراه انتقال جرم
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K17;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70205
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدامین اخلاق خوب
- استاد راهنما
- حسین ابوالقاسمی
- چکیده
- چکیده یکی از پارامترهای مهم و موثر در استخراج مایع- مایع، توزیع اندازه قطرات است. اندازه متوسط قطرات، سطح لازم برای انتقال جرم را مشخص می کند. به طور کلی اندازه قطره به پارامترهایی مانند خواص فیزیکی فازها، مشخصات هندسی تجهیزات، پارامترهای عملیاتی از قبیل شدت ضربه و شدت جریان فازها، ماندگی یا هلدآپ و حضور نانوذرات بستگی دارد. در این تحقیق تأثیر حضور نانو ذرات بر اندازه متوسط قطره‌ها در یک دستگاه استخراج مایع- مایع ضربه‌ای (پالس) افقی در دیسپرژن های مایع- مایع تولوئن/ استون/ آب، بوتیل استات/ استون/ آب موردبررسی قرارگرفته است. آزمایش‌ها در دو بخش کلی صورت گرفته است. در بخش اول آزمایش‌ها، اندازه متوسط قطره‌ها بدون حضور نانوذره برای سه سیستم تولوئن/ استون/ آب، بوتیل استات/ استون/ آب و نرمال بوتانول/ استون/ آب بررسی گردید. در بخش دوم آزمایش‌ها، از نانوذره سیلیس با درصدهای مختلفی استفاده گردید و توزیع اندازه قطره‌ها در دو سیستم تولوئن/ استون/ آب و بوتیل استات/ استون/ آب به دست آمد. همچنین برای هر بخش از آزمایش‌ها، تأثیر پارامترهای هیدرودینامیکی مانند سرعت پالس، و کسر حجمی فازهای پراکنده و پیوسته بر اندازه متوسط قطره‌ها موردبررسی قرار گرفت. به‌منظور پیش‌بینی و تعیین اندازه متوسط قطره‌ها، برای هریک از بخش‌های آزمایش، یک رابطه تجربی ارائه گردید و به‌منظور نشان دادن تأثیر حضور غلظت نانو ذرات، این مقادیر به‌عنوان پارامتری مستقل و جدید به رابطه پیشنهادی اضافه گردید. برای رابطه دو بخش آزمایش ها میزان میانگین خطای نسبی داده ها به ترتیب 23/18 و 23/12 درصد می باشد. به‌طور کلی اندازه قطرات با افزایش دبی فازهای پراکنده و پیوسته افزایش‌یافته و این افزایش در مورد دبی فاز پراکنده محسوس‌تر می‌باشد. با افزایش شدت پالس و کاهش کشش بین سطحی فازها قطر میانگین قطرات به میزان قابل‌ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. حضور نانو ذرات بیشترین تأثیر را بر اندازه و توزیع قطرات داشته و به‌شدت موجب ریزتر شدن قطرات شده است.
- Abstract
- Abstract: Drop size distribution is one of the important parameters in the liquid-liquid extraction. Mean drop size determined the necessary area for mass transfer. In general, drop size depende on the parameters such as physical properties of the phases, the geometry of the equipment operating parameters such as the pulse intensity and flow rate of two phases, holdup and presence of nanoparticles. In this study, the effects of nanoparticles on the mean drop size in a pulse extraction column In dispersion of liquid-liquid toluene / acetone / water, butyl acetate / acetone / water has been studied. The experiments were conducted in two parts. In the first stage of experiment, the mean size of droplets without the presence of nanoparticles for three systems, toluene / acetone / water, butyl acetate / acetone / water and butanol / acetone / water was investigated. In the second stage of experiment, the silica nanoparticles with different percentages were used and droplet size distribution in the systems, toluene / acetone / water and butyl acetate / acetone / water was obtained. Also, for each section of the experiment, the effect of hydrodynamic parameters such as pulse velocity, and volume fraction of the dispersed and continuous phases on the mean drop size were studied. In order to predict and determine the mean size of the droplets, for any part of the experiment, an empirical relationship was developed and in order to show the effect of the presence of nanoparticles, as values of independent parameters were added to the equation. For the relationship of two section of the experiment Average Absolute Relative Error are 18.23 and 12.23% respectively. In general, the size of the droplets are increase by increase of dispersed and continuous phase rate and the increase in the flow rate of the dispersed phase is more tangible. By increase the pulse intensity and decreases interfacial tension droplets are become smaller. Nanoparticles have the greatest impact on the size and distribution of droplets and and causes droplets are smaller.
