عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر پارامتر های عملیاتی بر قطر حباب در بیو راکتور هوا بالابر و در شرایط سه فازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1370.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60753
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمد مردانلو
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- در این تحقیق پس از ساخت یک ستون هوابالابر لوله هم محور، به مطالعه ی نحوه ی توزیع اندازه حباب ها و قطر متوسط حباب ها در این ستون در مقیاس نیمه صنعتی حاوی پنج سیال متفاوت شامل آب، محلول 6/3% از اتانول درون آب، محلول 5/10% اتانول درون آب، محلول 50% اتیلن گلایکول به همراه 25/5% اتانول درون آب و اتیلن گلایکول خالص در شرایط دو فازی و سه فازی با بررسی نحوه ی تأثیر شرایط عملیاتی(اثر سرعت ظاهری هوادهی در لوله ی بالابر(Ugs)، ارتفاع مایع بالای لوله بالابر(htc) و غلظت جامد(CS)) و خواص سیال با استفاده از روش تصویربرداری پرداخته شده است. هم چنین در این تحقیق سعی شده است که از دو مقیاس جهت پی بردن به میزان بزرگ نمایی شیشه- به دلیل متفاوت بودن میزان بزرگ نمایی شیشه در جهت محور ارتفاع و محور شعاعی- و محاسبه ی اندازه ی دقیق تر اندازه ی حباب درون بالابر استفاده شود. بر اساس نتایج این تحقیق، مشاهده شده است نقش سرعت هوادهی به عنوان مهم ترین شرط عملیاتی در سامانه های حاوی سیالات با ویسکوزیته ی نزدیک به آب، با کاهش کشش سطحی کم رنگ تر می شود. هم چنین نتایج نشان داد که در سامانه های ویسکوز تداخل بین حباب ها در سرعت های پایین تر نسبت به سامانه های با ویسکوزیته ی پایین بیش تر رخ می دهد. طبق نتایج بدست آمده، مشاهده شد که حضور فاز جامد و افزایش غلظت فاز جامد سبب ایجاد رفتاری متفاوت در سامانه های ویسکوز (سامانه هایی با ویسکوزیته بزرگ تر از 51/6 سانتی پواز) نسبت به سامانه های حاوی سیالات با ویسکوزیته ی نزدیک به آب شده است. به طوری که اضافه کردن فاز جامد به سامانه دو فازی و افزایش غلظت فاز جامد سبب شکست حباب ها و کاهش اندازه ی متوسط حباب در سامانه های ویسکوز شده است. این در حالی است که با افزایش غلظت فاز جامد در سامانه های با ویسکوزیته ی نزدیک به آب افزایش اندازه ی حباب ها مشاهده شده است. با بررسی نحوه ی تغییرات قطر متوسط حباب بر حسب ارتفاع مایع بالای لوله ی بالابر مشاهده شده است که در عدم حضور فاز جامد این تأثیر در سرعت های زیر 78/0 سانتی متر بر ثانیه از گاز که حبابی از ناودان وارد بالابر نمی شود، بی تأثیر است. هم چنین در سامانه های سه فازی تغییرات این متغیر بر روی قطر متوسط حباب ها بی تأثیر است. در نهایت با استفاده از گروه های بدون بعد روابطی را جهت پیش بینی اندازه ی حباب در سامانه های دو فازی و سه فازی ارائه گردیده است که با توجه به توافق بسیار خوب با متوسط خطاهای مناسب با داده های تجربی، این روابط جهت تخمین اندازه ی حباب متوسط و مورد ارزیابی قرار دادن مشخصات هیدرودینامیکی درحین عملیات پیشنهاد گردیده است
- Abstract
- The design of gas-liquid and gas-liquid-solid processes requires a detailed knowledge of bubble distributions and average bubble size diameter, since they determine the mass transfer. In this study, bubble size distribution and average bubble size in a pilot plant concentric airlift bioreactor, containing different liquids with wide range of viscosity and surface tension values sparged with air, in two and three phase conditions as the cold model of immobilization systems, were investigated. For these systems, the effects of important operating parameters (superficial gas velocity (Ugs), height of top clearance (htc), solid concentration (CS)) on the bubbles size distribution and average bubbles size diameter were studied. Bubble size distributions were determined by image processing technic. Beside, in this study, two scales for determining the effect of glass magnifying on bubbles size, were used. The results showed that effect of superficial gas velocity, as the most important operating parameter; on average bubble size became weaker with decreasing of surface tension. In addition, the interaction between bubbles with increasing of liquid viscosity became more significant. Also, it was found that presence of solid phase caused different treatment of viscose liquids (liquids with higher viscosity than 6.51cp) in contrast to non-viscose liquids (liquids with viscosity near to 1 cp). The results showed that the effect of top clearance height had no rule in three phase systems and in low superficial gas velocities (Ugs?0.78cm/s) of two phase flows due to absence of complete gas recirculation regime. Additionally new correlations with reasonable accuracy were obtained for prediction of sauter mean bubble diameter in homogenous regime.
