عنوان پایان‌نامه
بررسی پارامتر های عملیاتی روی هلد آپ فازگاز در یک بیو راکتور هوابالا در شرایط سه فازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1392.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61250
- تاریخ دفاع
- ۲۱ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- امیر عباسیان
- استاد راهنما
- حسین ابوالقاسمی
- چکیده
- در طراحی بیوراکتور¬ بالاخص بیورآکتور¬های هوابالابر، متغیرهایی نظیر قطر متوسط حباب، ضریب انتقال جرم، موجودی فازگاز و... مطرح می¬شوند. در این تحقیق موجودی فاز گاز در دبی ورودی 15 تا 360 لیتر بر ساعت با سه ارتفاع متفاوت سیال جداکننده، درون یک بیوراکتور هوابالابر در مقیاس نیمه صنعتی و پر شده با ذرات پالپ جامد PVC به قطر تقریبی 2/0 تا 4/0 میلیمتر و غلظت جرمی 0%، 1%، 3%، 5%، 7% و 9% محاسبه گردید. به منظور بررسی اثر کشش سطحی از آب و دو محلول آب-الکل با کشش سطحی72،55وmN/m40 و نیز برای مشاهده اثر گرانروی سیال از آب، محلول آب-اتیلن گلایکول و اتیلن گلایکول خالص که به ترتیب گرانروی1،51/6 وmPa.s14 دارند استفاده گردید. نتایج نشان داد که در زمان اجرای عملیات، دبی فاز گاز ورودی مهمترین عامل کنترل موجودی آن می¬باشد، کشش سطحی پایین و گرانروی بالای سیال موجب افزایش موجودی فاز گاز شده و در سیستم اتیلن گلایکول، افزایش پالپ جامد سبب افزایش موجودی فاز گاز بر خلاف سایر سیستم ها که اثر کاهشی دارند می¬گردد. در نهایت با استفاده از روابط تجربی گذشته، داده-های آزمایشگاهی و اعداد بدون بعد رینولدز، مورتن و اونسورگ رابطه¬ای بی¬بعد با 94/0=R^2 ارائه شد که در مقایسه با روابط موجود از دقت بالاتری برخوردار بوده و برای اولین بار زمان ورود حباب به ناودان ضمن محاسبه¬ی موجودی فاز گاز در حالت دو و سه فازی پیش¬بینی گردید.
- Abstract
- In the design of bioreactors, specially airlift bioreactors, variables including mean bubble diameter, mass transfer coefficient, gas holdup, etc. are important to consider. In this research, gas holdup is calculated within gas inflow of 15 to 360 liters per hour and three different heights of fluid in the separator inside an airlift bioreactor in a semi-industrial scale filled with PVC solid pulp grains with approximate diameters of 0.2 to 0.4 mm and mass densities of 0%, 1%, 3%, 5%, 7% and 9%. In order to investigate the effects of surface tension, water and two water-ethylic alcohol solutions with surface tensions of 72, 55 and 40 mN/meter are used. To survey effects of fluid viscosity, we used water, water-ethylene glycol solution and pure ethylene glycol with viscosities of 1, 6.51 and 14 mPa.s respectively. The results showed that gas inflow is the most important factor for controlling the holdup during the operation, and lower surface tension and higher fluid viscosity cause an increase in gas holdup. It is also conceived that increasing the viscosity of solid pulp results in holdup expansionin ethylene glycol system unlike other systems which have reducing effects on holdup. Finally, using former empirical equations,experimental data and dimensionless numbers of Reynolds, Morton and Ohnesorge, we offered a dimensionless equation with R^2=0.94 and higher accuracy in comparison with available equations that for the first time predicts the moment of bubble entrance into the down comer in addition to calculation of gas holdup in two-phase and three-phase states.
