عنوان پایان‌نامه
مدلسازی رفتار غشاهای الیاف میان تهی تازه شکل گرفته در فاصله ی هوا در فرآیند نخ تابی خشک - مرطوب
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1211.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 55843
- تاریخ دفاع
- ۱۰ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- محسن غیاثی
- استاد راهنما
- مجتبی شریعتی نیاسر, محمد علی آرون
- چکیده
- فرآیند نخ تابی محلول خشک- مرطوب مهمترین روش برای ساخت غشاهای الیاف میان تهی است. در این روش محلول پلیمری و سیال میانی به صورت همزمان از قالب نخ تاب اکسترود شده و الیاف میان تهی تازه شکل گرفته وارد فاصله هوا (یا داخل محیط گازی خنثی) و سپس وارد حمام انعقاد می شوند. تحقیق اخیر نشان می دهد که فاصله هوا (طول بین خروجی قالب نخ تاب و حمام انعقاد) به شدت بر خواص جداسازی و مورفولوژی غشاهای الیاف میان تهی تاثیر می گذارد. در این پایان نامه، رفتار هیدرودینامیکی الیاف میان تهی تازه شکل گرفته در فاصله هوا به صورت مدل ریاضی آنالیز شده است. برای این هدف، معادلات پیوستگی و حرکت برای هر دو محلول پلیمری و سیال میانی به صورت همزمان نوشته شده اند. معادلات حاصل با استفاده از فرضیات معقول ساده سازی شده اند و سپس دستگاه معادلات دیفرانسیل پیچیده و غیرخطی حل می شود (استفاده اخنلاف محدود). نتایج مدل نشان می دهد که سرعت های محوری سیال میانی و بیرونی در فاصله هوا با افزایش فاصله محوری از خروجی نخ تاب افزایش می یابد. بعلاوه مدل نشان می دهد که سطح آزاد الیاف میان تهی و سطح فصل مشترک سیال درونی/بیرونی به سمت داخل حرکت می کنند (راستای r). جالب است که قطر داخلی و خارجی الیاف میان تهی در انتهای خط نخ تاب (پیش بینی شده با مدل) با نتایج آزمایشگاهی تطابق دارد. لازم به ذکر است که این مدل برای محلول های پلیمری ویسکوزیته زیاد و کم ویسکوز (ساخته شده به وسیله دو پلیمر متفاوت) بررسی و نتایج مدل با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است.
- Abstract
- Dry-wet solution spinning is the most common process for hollow fiber fabrication. In this method polymeric solution and bore fluid are co-extruded through a spinneret die and the emerging nascent hollow fiber enters into the air (or into the inert gas environment) and then enters into the coagulant. The recent research shows that the air gap length (the length between spinneret die and coagulation bath) affect separation and morphological properties of hollow fibers drastically. In this thesis, hydro-dynamical behavior of the nascent hollow fibers in the air gap was analyzed mathematically. For this purpose, continuity and momentum equations were applied for both polymer solution (dope) and bore fluid (bore) simultaneously. The resultant equations were simplified using reasonable assumptions and then the complex and nonlinear system of differential equations were solved numerically (using finite difference method). The modeling results showed that the bore and dope axial velocities increase in the air gap as the distance from the spinneret outlet increases. In addition, model showed that the hollow fiber free surface and bore-dope interfacial surface were moved inwardly (in r direction) during the air gap. It was interesting that the hollow fiber inner and outer diameter sat the end of spin line (predicted by model) were accordance with experimental results. It is necessary to note that this model was applied for low and high viscose polymeric solutions (prepared by two different polymers) for further investigation and the model results were compared with experimental results.
