عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر میدان الکتریکی بر هیدرودینامیک بستر سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1815.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78907;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1815.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78907
- تاریخ دفاع
- ۲۴ مرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمد توحیدی وحدت
- استاد راهنما
- رضا ضرغامی
- چکیده
- در این مطالعه، از میدان الکتریکی متناوب خارجی جهت بهبود کیفیت سیالیت نانوذرات تیتانیوم‌اکسید استفاده شده است. میدان الکتریکی به وسیلهی دو الکترود موازی از جنس مس، که به فاصله ی 5 سانتی متر از یکدیگر قرار گرفتند به بستر اعمال گردید. یکی از الکترودها به زمین و دیگری به منبع تغذیه‌ی فشار قوی متصل شد. منبع تغذیه توانایی تولید ولتاژی تا سقف 5 هزار ولت را دارا می‌باشد، از این رو این امکان به وجود آمد که میدان الکتریکی متناوبی در بازه‌ی صفر تا یک کیلوولت بر سانتی متر به بستر اعمال گردد. از تیتانیوم‌اکسید آب دوست که به طور کلی در رژیم سیالیت حبابی کلوخه سیال می‌شود، جهت انجام آزمایش‌ها استفاده گردید. تمامی آزمایش‌ها به صورت جداگانه و به وسیلهی دو نوع گاز سیال ساز، نیتروژن خالص و نیتروژن حاوی بخار ایزوپروپانول، انجام شدند. به منظور ارزیابی هیدرودینامیک بستر سیال در حضور میدان الکتریکی افت فشار بستر سیال، سیگنال فشار بستر و اندازه‌ی کلوخه ها اندازه‌گیری گردیدند. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش شدت میدان الکتریکی متناوب حداقل سرعت سیالیت، اندازه‌ی حباب و اندازه‌ی کلوخه‌ها کاهش مییابد. میدان الکتریکی به سبب دوقطبی هایی که در ذرات ایجاد می‌کند و این دوقطبی‌ها با فرکانسی مشابه فرکانس جریان متناوب می‌چرخند، تمایل ذرات برای چسبیدن به یکدیگر را کاهش می‌دهد. تأثیر ویژگی های سطحی بر سیالیت نانوذرات تیتانیوم‌اکسید آب دوست بررسی شد. نتایج آشکارکننده ی این موضوع است که پیوند هیدروژنی نقشی مهم در کاهش نیروی بین ذرات و در نتیجه اندازه ی کلوخه ها بازی می کند. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد با افزودن ایزوپروپانول به گاز ورودی، به دلیل تغییری که در خواص سطحی ذارت به وجود می‌آید (تغییر ناشی از جذب مولکول‌های ایزوپروپانول بر روی سطح نانوذرات)، سرعت حداقل سیالیت، اندازه‌ی حباب و اندازه‌ی کلوخه‌ها در یک میدان الکتریکی مشخص نسبت به قبل کاهش مییابد. علاوه‌براین تخلخل بستر در سرعت حداقل سیالیت و تخلخل کلوخه‌ها محاسبه گردید. نتایج محاسبات نشان می‌دهد که با افزایش شدت میدان الکتریکی، تخلخل بستر در سرعت حداقل سیالیت افزایش و همچنین تخلخل کلوخه ها کاهش مییابد. که می توان این اتفاق را به کاهش تمایل ذرات برای چسبیدن به یکدیگر در حضور میدان الکتریکی نسبت داد.
- Abstract
- Alternating electric field was used as an external assistance method to enhance the quality of fluidization of nanoparticles. The electric field was applied to the bed using two parallel electrodes, one grounded and the AC voltage applied to the other. Varying electric field strength in the range of 0-1 kV/cm was used in the experiments. Hydrophilic TiO2 nanopowder, which was fluidized in the ABF regime, was used as bed material. The bed was fluidized with either pure nitrogen or nitrogen containing isopropanol vapor. Bed pressure drop, pressure fluctuations and size of agglomerates were measures and analyzed in order to investigate the hydrodynamics of fluidized nanoparticles in the presence of alternating electric field. It was found that increasing the alternating electric field strength decreases the minimum fluidization velocity, bubble size and agglomerate size. Adding isopropanol vapor to the fluidizing gas decreased the minimum fluidization velocity, bubble size and agglomerate size, compared to fluidization with dry nitrogen, at the same field strength. Voidage of the bed at minimum fluidization and the voidage of agglomerates were also calculated. It was shown that increasing the alternating electric field strength increases the voidage of the bed at minimum fluidization and decreases the voidage of agglomerates. Adding isopropanol vapor to the fluidizing gas increased the voidage of the bed at minimum fluidization in comparison to fluidization with dry nitrogen. Keywords: Fluidization; Electric field; Pressure Fluctuations; Nonoparticles
