عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر پارامترهای عملیاتی روی اندازه قطر در یک ستون استخراج ضربه ای افقی-عمودی از نوع سینی دار
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1773.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76544;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1773.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76544
- تاریخ دفاع
- ۲۳ خرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- پوریا امانی
- استاد راهنما
- محمد اسماعیلی
- چکیده
- مطالعات نشان می‌دهد که ستون‌های افقی و عمودی استخراج هر یک مزایا و معایب خود را دارند. ستون مورد استفاده از نوع ضربه‌ای سینی‌دار افقی-عمودی می‌باشد تا بتوان با بررسی پارامترهای تأثیرگذار بر روی انتقال جرم در این ستون‌ها به یک برداشت درست از تلفیق ستون‌های افقی و عمودی و تأثیر آن بر روی میزان انتقال جرم دست‌یافت. در این پروژه به‌طور مشخص تأثیر پارامترهای عملیاتی از قبیل دبی حجمی فازهای پیوسته و پراکنده و همچنین تأثیر شدت ضربه بر روی اندازه متوسط قطره که از مهم‌ترین پارامترهای تأثیرگذار بر روی انتقال جرم است، موردبررسی قرار گرفت. سیستم‌های موردبررسی آب/تولوئن، آب/بوتیل استات و آب/نرمال بوتانول به همراه 3درصد حجمی استون به عنوان عامل انتقال جرم می‌باشد تا بتوان یک بازه وسیع از کشش سطحی را پوشش داد و به‌نوعی تأثیر کشش سطحی و پارامترهای دیگری مانند ویسکوزیته و دانسیته سیال‌های فرایندی را نیز مشخص کرد. این‌طور به دست آمد که شدت ضربه با اندازه قطره رابطه عکس دارد و با افزایش شدت ضربه قطرات کوچک‌تری را شاهد خواهیم بود. اما اندازه قطرات با دبی جریان‌ها رابطه مستقیم دارد. مشاهده شد که با افزایش دبی جریان‌ها، اندازه قطرات افزایش نامحسوسی را خواهند داشت. عامل تأثیرگذار دیگر کشش سطحی بود که این‌طور به دست آمد با افزایش کشش سطحی قطرات به میزان قابل‌توجهی بزرگ‌تر خواهند شد. انتقال جرم از فاز پراکنده به پیوسته نیز باعث افزایش ناچیزی در اندازه قطره در ستون مورد ازمایش شد. در انتها با استفاده از روش آنالیز ابعادی، برای بررسی میزان تأثیر هر یک از پارامترهای عملیاتی روابطی برای پیش‌بینی اندازه قطره در قسمت افقی و عمودی ستون به دست آمد که میانگین خطای 5.79% و 3.48% را برای قسمت‌های افقی و عمودی ستون از خود نشان می‌دهد. همچنین روابطی برای پیش‌بینی میزان توزیع اندازه قطره نیز به دست رسید که با خطای میانگین بین 6.9% تا 14.4% تطابق قابل قبولی را با داده‌های تجربی از خود نشان دادند.
- Abstract
- Investigations on liquid-liquid extractors show that the horizontal and the vertical extraction columns have their own advantages and disadvantages. In this study, a novel type of extractors entitled "the horizontal-vertical pulsed sieve-plate column (HVPSPC)" has been implemented in order to study the hydrodynamic of the setup by evaluating the operating parameters which affect mass transfer in such columns. In this study, the effects of operating parameters including the pulsation intensity and flow rates of the continuous and the dispersed phases on the mean drop size and drop size distribution were investigated in a HVPSPC. The systems used in this study were toluene-water, butyl acetate-water and butanol-water with 3% volumetric fraction of acetone as the mass transfer agent in order to cover a wide range of interfacial tension. In this way, the effect of physical parameters such as interfacial tension, viscosity and density can also be evaluated. It was achieved that the mean drop size have inverse relationship with the pulsation intensity. With increasing the pulsation intensity, the drop sizes decrease. However, the drop size has a direct relationship with the phase flow rates that as the flow rates of both phases increase, the mean drop size increases. Another effective parameter was interfacial tension; by increasing the interfacial tension of the binary system, larger drops will form in the system. Mass transfer from the dispersed to the continuous phase also led to an insignificant increase in drop sizes. Finally, for prediction of mean drop diameter, the single correlation is derived to apply in all six liquid systems for each horizontal and vertical section of the column, in terms of operating parameters and physical properties of the liquid systems by dimensional analysis methods. The Average Absolute Relative Error (AARE) for this correlation was found to be about 3.48% and 5.79%, respectively. Moreover, for prediction of drop size distribution, among four recommended functions presented in the literature, only the log-normal probability density function was suitable for representing the experimental drop size distributions. The two fitted parameters are given in terms of the dimensionless numbers, with the AARE from 6.9% to 14.4% for optimized constant. Keywords: Horizontal-vertical pulsed column, Drop Size, liquid extraction, drop size distribution
