عنوان پایان‌نامه
مدل سازی و بهینه سازی احتراق گاز طبیعی پیش آمیخته با هوا در راکتورهای بستر سیال کم عمق
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی – فرآوری و انتقال گاز
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1484.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64686
- تاریخ دفاع
- ۱۱ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- سمیرا محمدخانی
- استاد راهنما
- رحمت ستوده قره باغ
- چکیده
- از‌آنجائی‌که کار با بسترهای سیال در دمای بالا با توجه به مشکلات عملیاتی متعدد سخت بوده و مستلزم رعایت نکات ایمنی می‌باشد، لازم است از روش‌های محاسباتی برای پیش‌بینی عملکرد این راکتورها استفاده نمود. هدف از انجام این پروژه بررسی مدل‌های موجود در ارتباط با احتراق گاز طبیعی در راکتورهای بستر سیال کم‌عمق به‌منظور ارائه مدلی جهت پیش‌بینی عملکرد راکتور و مقایسه¬ی خروجی مدل با داده‌های تجربی در‌دسترس است. هم¬چنین با استفاده از الگوریتم ژنتیک، رابطه¬ا¬ی برای بدست آوردن دمای تغییر حالت سوختن متان از حبابی به پایدار با داشتن سایر پارامترهای مورد نیاز در سوختن متان پیش¬آمیخته با هوا در بسترهای سیال کم¬عمق ارائه شده است. از مدل ارائه شده می توان در نرم افزار Aspen HYSYS و Aspen Plus برای شبیه‌سازی رآکتورهای غیر‌ایده‌آل بسترهای سیال کم‌عمق استفاده کرد. در این پژوهش بستر مورد نظر به دو فاز حباب و امولسیون تقسیم¬ شده است. رفتار فاز امولسیون در یک رآکتور مخلوط شونده و رفتار فاز حباب در یک رآکتور پلاگ درنظر گرفته شده است. در رآکتور مخلوط شونده به¬دلیل اختلاط شدید مواد، معادله¬ی انرژی درنظر گرفته نشده است و دما در سرتاسر آن یکسان فرض شده است. اما در رآکتور پلاگ معادله¬ی موازنه¬ی انرژی و تغییرات دما اعمال شده است. هم¬چنین انجام واکنش در هر دو فاز اعمال شده¬است. با نوشتن معادلات موازنه جرم و انرژی برای فاز حباب و معادلات موازنه جرم برای فاز امولسیون برای همه¬ی اجزاء شرکت کننده در واکنش¬ احتراق درون بستر و حل همزمان سیزده معادله¬ی حاصل با روش عددی صریح خط با کدنویسی در نرم¬افزار متلب مدلسازی انجام شده است.
- Abstract
- Since working with fluidized beds in high temperature is so difficult and needs lots of safety considerations, we have to use calculation methods to model and predict the behavior of these reactors. The purpose of this project is to study all of models related to combustion of natural gas in shallow fluidized beds in order to present a model to predict the performance of the reactor and compare its output with the available experimental data. Also, a correlation for determining the temperature of methane combustion mode change from bubbling to stable by using genetic algorithm has been provided. This model can be used in Aspen HYSYS and Aspen Plus for simulation of non-ideal shallow fluidized bed reactors. In this project, the gas passing through the fluidized bed is divided between bubble and emulsion phases. The gas through bubbles is considered to undergo plug flow, and its movement through the emulsion phase is considered as a CSTR. The hydrodynamic of both phases are characterized by generalized steady-state mass balance equations for both bubble and emulsion phases in each stage and the energy balance just for the bubble phase. Since the rigorous mixing in the emulsion phase is assumed, the energy balance for this phase isn’t required. The reactions take place in both emulsion and bubble phases. Finally, thirteen equations were obtained from modeling the bed, solved by MATLAB software.
