عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی زنجیره ای واحد گرا برای فرایند تولید سوخت زیستی در راکتور بستر سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1588.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68809
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- هما حسن زاده شهریور
- استاد راهنما
- رحمت ستوده قره باغ
- چکیده
- سوخت های فسیلی به علت محدودیت منابع آن ها رو به اتمام بوده و میلیون ها سال زمان برای تولید مجدد آن ها مورد نیاز است. همچنین احتراق این سوخت ها مشکلات زیست محیطی بسیاری از جمله گرم شدن کره ی زمین و باران های اسیدی به وجود می آورد. علاوه براین تولید گازهای سمی حین احتراق این سوخت ها منجر به مشکلات فراوان برای سلامتی انسان ها می شود. افزایش روز افزون خواستار انرژی و همچنین این مشکلات، دانشمندان را برآن داشت تا به دنبال جایگزین کردن سوخت های پاک به جای سوخت های فسیلی باشند. امروزه هیدروژن به عنوان سوختی پاک بسیار مورد توجه قرار گرفته است چرا که فراوان ترین عنصر در جهان می باشد و در هر چیز قابل رشدی از جمله زیست توده یافت می شود. زیست توده (یکی از فراوان ترین منابع تجدید پذیر) یکی از بزرگترین منابع انرژی جهان می باشد، که مزایای بسیاری از جمله مصرف دی اکسید کربن موجود در اتمسفر حین فرآیند فتوسنتز گیاهان را دارا می باشد. علاوه بر این زیست توده از بزرگترین حامل های انرژی بوده که منجر به پایداری سیستم انرژی می شود. منابع متعددی برای این ماده ی اولیه در جهان وجود دارد که می توان برای تولید انرژی از آنها بهره برد: محصولات و ضایعات کشاورزی، باقیمانده های صنعتی و گیاهان و ... . در این تحقیق یک مدل ریاضی برای شبیه سازی راکتور بستر سیال در تولید هیدروژن ارائه شده است. هدف از انجام این پروژه شبیه سازی فرآیند با روش زنجیره ای واحدگرا بوده که در آن از دو زیر مدل استفاده شده است:زیر مدل هیدرودینامیک و زیر مدل واکنش. مدل هیدرودینامیکی بر پایه ی مدل دوفازی دینامیک و مدل واکنش از منابع استخراج گردیده است. راکتور بستر سیال به دو بخش تقسیم شده است: ناحیه متراکم و منطقه ی آزاد. ناحیه متراکم از نظر طولی به چند قسمت تقسیم شده است که در هر بخش جریان گاز در حباب به صورت راکتور لوله ای و جریان گاز در امولسیون به صورت راکتور مخلوط شونده در نظر گرفته شده است. همچنین منطقه ی آزاد نیز به صورت راکتور لوله ای مدل شده است. یک سری از نتایج آزمایشگاهی برای اعتبار سنجی مدل از منابع استخراج گردیده و انطباق خوبی بین نتایج حاصل از مدل و نتایج آزمایشگاهی مشاهده شده است. از این مدل برای پیش بینی راکتور های بستر سیال غیر ایده آل می توان بهره برد.
- Abstract
- Today fossil fuels are going to be finished since their resources are limited and it takes million years to be produced again. Also their combustion products cause environmental problems such as global warming and acid rain and some of these products are toxic so cause health problems. The increasing energy demands and these problems make scientists to try to replace this energy system by clean fuels. Hydrogen as a clean fuel gets a lot of interest today because it is the most plentiful gas in the world and it is found in all growing things like biomass. Biomass (one of the most abundant renewable resources) is one of the largest sources of energy in the world. It has a lot of advantages for example it is renewable and also it uses CO2 during the process of plant photosynthesis and it is the most important energy carrier that leads the energy system to be sustainable. There are some different biomass resources that can be used in order to produce energy: agricultural crops and wastes, industrial and trees’ residues. In this research a mathematical model for the simulation of a fluidized bed reactor for bio-hydrogen production was introduced. The aim was to simulate the process with sequential modular approach, in which two sub-models were used: the hydrodynamic and kinetic sub-model. The hydrodynamic sub-model was based on the dynamic two-phase model and the other one is derived from literatures. The fluidized bed reactor was divided into two regions: a dense bed and freeboard. The dense bed is divided into several sections. At each section the flow of the gas through is considered as the plug flow and mixed through the emulsion phase. The freeboard aria is considered as a plug flow reactor too. A set of experimental data was derived from literature to validate the model. A close agreement was observed between the model predictions and the experimental data. This model can be used for the simulation of non-ideal fluidized bed reactors.
