عنوان پایان‌نامه
بررسی ضرایب انتقال جرم در استخراج مایع -مایع در ستون های ضربه ای پر شده با حضور ذرات نانو
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1248.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56792
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- انسیه حسینی مقدم
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان, حسین بهمنیار
- چکیده
- ضریب انتقال جرم یکی از پارامتر های اساسی در طراحی ستون های استخراج مایع مایع می باشد. در این پژوهش به بررسی ضرایب انتقال جرم در استخراج مایع مایع در ستون های ضربه ای پر شده وهمچنین بررسی اثر نانو ذرات بر روی این ضرایب پرداختیم. برای این منظور از سیستم شیمیایی کروزین –اسید استیک – آب استفاده نمودیم. کروزین به عنوان فاز پراکنده ، آب به عنوان فاز پیوسته و اسید استیک به عنوان جزء حل شونده (ماده انتقالی) با درصد حجمی %3 مورد استفاده قرار گرفت. برای ایجاد ضربه در این ستون از یک دستگاه مولد ضربه که به تازگی طراحی شده است ، استفاده می نماییم .برای بررسی اثر شدت ضربه بر روی پارامترهای هیدرودینامیکی ستون و ضرایب انتقال جرم ، با ثابت نگه داشتن فرکانس و تغییر دامنه ضربه شدت ضربه را افزایش می دهیم . برای این منظور آزمایشات را در شدت ضربه های 7/0 ،3/1 ، 7/1 و2/2 cm/s انجام می دهیم. همان طورکه انتظار داشتیم با افزایش شدت ضربه قطر قطرلت کوچک تر شد. همچنین مشاهده شد با افزایش شدت ضربه ضریب انتقال جرم روند کاهشی و بعد افزایشی دارد به این دلیل که با ایجاد ضربه به دلیل کوچک شدن قطر قطرات ضریب انتقال جرم کاهش می یابد ، با افزایش شدت ضربه به دلیل ایجاد تلاطم بیشتر ضریب انتقال جرم افزایش می یابد. به منظور بررسی حضور ذرات نانو بر روی ضریب انتقال جرم از نانو ذرات سیلیکا با درصد حجمی های 01/0 ، 05/0 و 1/0 استفاده نمودیم . مشاهده شد با افزودن نانو ذرات ضریب انتقال جرم به دلیل افزایش قطر قطرات ، افزایش می یابد. و سپس با افزودن غلظت این ذرات به 05/0 % حجمی به دلیل کاهش قطر قطرات کاهش می یابد. با افزایش غلظت نانو ذرات 1/0 % حجمی با وجود کوچک شدن قطرات به دلیل حرکت براونی نانو ذرات ، ضریب اتنقال جرم افزایش می یابد. با مقایسه ضرایب انتقال جرم تجربی با معادلات نیومن ، کرونیگ برینک و هندلس بارون مشاهده شد که افزودن نانو ذرات باعث نزدیک تر شدن ضرایب انتقال جرم تجربی به معادله هندلس بارون می شود به دلیل وجود حرکات براونی نانو ذرات
- Abstract
- Mass transfer coefficient is one of the basic parameters in design of the liquid- liquid extraction columns. In this study, the influence of nanoparticles on mass transfer coefficients and also the effect of nanoparticles on these coefficients have been investigated in liquid-liquid extraction in pulsed packed columns. For this purpose, we used the chemical system Kerosene - acetic acid - water. Kerosene as the dispersed phase, water as the continuous phase and acetic acid as a solute (the transition) with a 3 volume percent was used. Pulsation was obtained via a newly designed pulsator. To investigate the effect of pulse intensity on the hydrodynamic parameters and mass transfer coefficients, at constant frequency pulse intensity will change by changing pulse amplitude. For this purpose experiments do at the pulsations of 0.7, 1.3, 1.7 and 2.2 cm / s. With increasing pulse intensity droplet diameter was reduced. with increasing pulse intensity initially the Mass transfer coefficient decreases and then these coefficients increases in higher pulse intensity. To investigate the effect of nanoparticles on the mass transfer coefficient used from Sio2 Nanoparticles. The nanofluids used were prepared by dispersing SiO2 nanoparticles of 0.01, 0.05 and 0.1 volume percent in kerosene as base fluid using ultrasonication.. Was observed that the presence of nanoparticles in concentration of 0.01vol%, the mass transfer coefficient increases to due to an increase in droplet diameter. And then with increasing concentration of nanoparticles to 0.05vol% ,mass transfer coefficient decreases to due to reduction of droplet diameter. With increasing concentration of nanoparticles to 0.1vol%, the droplet diameter slightly is reduced , but to due to increase Brownian motion of nanoparticles ,the mass transfer coefficient increases. By comparing the experimental mass transfer coefficients with the equations of Newman, Kronig & Brink and Handlos & Baron was observed that with the addition of nanoparticles, experimental mass transfer coefficients to be close Handlos & Baron equation. This can be attributed to the Brownian motion of nanoparticles.
