مهندسی شیمی ایران
سال:1394 | دوره:14 | شماره:80 |تعداد مقالات:9

نانو سیالات، سوسپانسیونی از ذرات جامد با اندازه و ابعاد نانومتر در سیال مبنا هستند. بارزترین خصوصیت نانوسیال ها، افزایش خواص گرمایی، مانند ضریب انتقال گرمای جابجایی نسبت به سیال پایه است. در این پژوهش، نانو ذرات آلومینیم اکسید و مس اکسید در سیال پایه اتیلن گلایکول در درصد وزنی 0.1-1 تهیه شده است. ضریب انتقال گرمای جابجایی اجباری نانوسیال در جریان آشفته در مبدل دو لوله ای و مبدل صفحه ای در مقیاس آزمایشگاهی اندازه گیری شد و ضریب انتقال گرمای جابجایی اجباری به دست آمده در این آزمایش، با نتایج حاصل از کار سایر پژوهشگران مقایسه شده و تاثیر پارامترهای غلظت نانوذرات و دمای آزمایش نیز بررسی شده است. نتایج به دست آمده، افزایش چشمگیر ضریب انتقال گرمای جابجایی نانوسیال، به میزان دست کم 2 و حداکثر 50 درصد، نسبت به سیال پایه را در نمونه های مختلف نشان می دهد. نتایج این را هم نشان می دهند که با افزایش دما و غلظت نانوذرات، ضریب انتقال گرمای جابجایی نانوسیال نسبت به سیال پایه نیز، افزایش می یابد. آزمایشات مشخص کردند که نتایج تجربی در دماهای پایین با نتایج ناشی از نظریه مطابقت دارند اما در دماهای بالاتر و با افزایش غلظت نانوذرات در سیال پایه، اختلاف آنها روند افزایشی خواهد یافت.

هدف از این تحقیق، بررسی ریاضی تجمیع مدل های همدمای جذب در یک معادله 5 پارامتری است. این معادله می تواند همدماهای لانگمویر، فرندلیچ، هیل، ردلیچ - پترسون، سیپس، تات، کوبله - کوریگان، خان و رادکه - پرازنیتز را در قالب یک معادله بیان کند. معادله یادشده، به کمک نرم افزارهای تحلیلی عددی رایج، با داده های تجربی برازش شده و نتایج به دست آمده با مقادیر مربوط به شکل ناخطی سایر همدماها مقایسه شده است. برای یافتن بهترین همدما از جهت تطبیق بهتر با داده های تجربی، از روش های تحلیل خطا، همچون مجموع مربعات و ضریب همبستگی بهره گرفته شد. از میان داده های تجربی به کار رفته در این بررسی، بهترین نتایج مربوط به داده های آزمایش جذب آنیلین، فنل، متیلن آبی و کادمیم است؛ که نشان می دهد معادله یادشده، با داشتن کمترین مجموع مربعات خطا و بیشترین ضریب همبستگی، برای تطبیق نتایج تجربی معادله مناسبی است. نتایج به دست آمده افزایش تعداد پارامترهای یک معادله را در برازش بهتر داده های تجربی تایید می کند.

تبلور و رسوب ترکیبات واکسی به بروز مشکلات زیادی در مراحل تولید، انتقال، ذخیره سازی و انجام فرایندهای مختلف مربوط به نفت خام و یا فراورده های آن منجر می شود. در این مقاله اثر مشتقات فولرن بر ساختارهای بسپاری از نوع پلیمری، آسفالتین و واکس استخراج شده از نفت خام در کاهش نقطه ریزش و بهبود رفتار شارش شناختی نفت خام واکسی به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که مشتق فولرن با ماده افزودنی بسپاری موجب کاهش بیشتر نقطه ریزش نفت خام در کلیه غلظتها می شود. همچنین، نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان می دهند که در یک دما و تنش برشی ثابت افزایش غلظت ماده افزودنی موجب کاهش گرانروی می شود. در حالی که در غلظت و تنش برشی ثابت کاهش دما موجب افزایش گرانروی می شود. نتایج نشان می دهند که تنش برشی بر کاهش گرانروی تاثیر چشمگیری می گذارد.

کاهش اندازه کلوخه های ذرات فلزی بر کیفیت احتراق موثر است. از آنجا که با کاهش اندازه ذرات، خواص ماده و رفتار توده آن ها تغییر می کند، پژوهش های بسیاری روی نانوذرات و کاربردهای آن در زمینه های مختلف، از جمله چندسازه های پر انرژی، انجام شده اند. مطالعات نشان می دهند که سازوکارها کلوخه ای شدن به خواص اختصاصی ذرات اولیه بستگی ندارد و به دمای اشتعال ذرات فلزی نسبت به دمای تجزیه ماتریس بسپاری و سایر پرکننده ها وابسته است. بر این اساس، نانو ذرات فلزی بدلیل افت دمای اشتعال آن ها نسبت به میکرو ذرات، بر کیفیت کلوخه ها، و به واسطه اندازه کوچکترشان، بر کمیت کلوخه ها اثر می گذارند. برای کنترل این پدیده باید در خلال فرایند، از روش های مناسب برای پراکنش نانو ذرات بهره گرفت و نیز با پوشش دادن ذرات از تشکیل کلوخه های بزرگ جلوگیری کرد.

اندازه گیری و تعیین مقدار مواد آلاینده در آب اهمیت زیادی دارد. در سال های اخیر، به فناوری جداسازی بر اساس نانوذرات مغناطیسی، توجه بسیاری شده است. اصلاح سطح این نانوذرات باعث می شود به صورت گزینشی در استخراج به کار گرفته شوند و برای نمونه های با بافت های پیچیده نیز مناسب باشند. اصلاح سطح نانوذرات مغناطیسی باعث افزایش پایداری آن ها و جلوگیری از اکسایش آن ها نیز می شود. در این مقاله، کاربرد نانوذرات مغناطیسی اصلاح شده با مواد فعال در سطح برای جداسازی و پیش تغلیظ آلاینده ها در نمونه های آبی ارائه می شود. بهره گیری از نانوذرات مغناطیسی، علاوه بر کم هزینه بودن و بازده بالا، مشکلات استخراج فاز جامد قدیمی مانند فشردن جاذب در ستون و وقت گیر بودن و حجم زیاد حلال مصرفی، را ندارد.

در این مقاله شبیه سازی عملکرد واکنشگاه لوله ای با بستر ثابت کاتالیست، به منظور تولید انیدرید فتالیک با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بررسی شده است. به این منظور بر اساس سینتیک واکنش های مورد نظر، معادلات تغییرات درصد تبدیل انیدرید فتالیک و نیز معادلات تغییرات دما در طول واکنشگاه با اعمال شرایط مرزی، در نرم افزار FEMLAB مدلسازی شده است. به منظور اعتبارسنجی و پیش بینی درصد تبدیل محصول مطلوب و نیز مکان تشکیل نقطه داغ در طول واکنشگاه، نتایج شبیه سازی با مقادیر عملیاتی واحد تولید انیدرید فتالیک پتروشیمی فارابی مقایسه شد، که حاکی از دقت مناسب شبیه سازی به کار رفته است. توزیع دما و میزان تبدیل انیدرید فتالیک در طول واکنشگاه به ازای پارامترهای عملیاتی متفاوتی از قبیل دبی خوراک، غلظت خوراک، دمای ورودی و دمای دیواره بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که مکان تشکیل نقطه داغ، به علت بالا بودن آهنگ واکنش در ابتدای راکتور است. دمای حمام نمک عامل مهمی در بهره برداری از واکنشگاه اکسایش ارتوزایلن است به طوری که حتی با افزایش 1oC دمای حمام نمک، سرعت واکنش بالاتر می رود و در نتیجه درصد تبدیل ارتوزایلن نیز افزایش می یابد.

کمبود عرضه انرژی اولیه، امنیت انرژی، حفاظت از محیط زیست و اثرگذاری بر تغییرات اقلیم، چالش های پیش روی آینده انرژی جهان خواهند بود که در جهت پاسخ به تقاضای انرژی، چگونگی مهار انتشار کربن، بیش از هر چیز اهمیت دارد. در همین راستا، از مدلسازی سیستم های انرژی به منظور پیش بینی روند جاری سیستم های انرژی و بررسی آثار بلندمدت اعمال سیاست های مختلف بر هر سیستم استفاده می شود. در میان مدل های ارائه شده، مارکال یک مدل سیستم انرژی برای ارزیابی سیاستگذاری های این بخش است که می تواند در سطح ملی، ایالتی یا محلی اعمال شود. این مدل که در این تحقیق بررسی شده است، این قابلیت را دارد که روابط پیچیده یک سیستم انرژی و حالت رقابتی بین منابع و فناوری های بخش های تبدیل و مصرف را با در نظر گرفتن آثار زیست محیطی آنها به خوبی در خود جای دهد.

با وجود مزایای مبدل های پوسته - لوله ای، پائین بودن بازده گرمایی، از بزرگترین مشکلات این دستگاه های تبادل گرمایی محسوب می شود. در این مقاله تلاش می شود تا با ارائه الگوریتمی ساده به صورت کمی تاثیر فناوری های جدید بهبود انتقال گرما در طراحی مبدل های گرمایی پوسته - لوله ای بررسی شود. برای این منظور، ابتدا خواص گرمایی (ناسلت) و ضریب اصطکاک سیال خالص، نانوسیال آب - آلومینیم اکسید و لوله در حالت استفاده از آشفته ساز، از نوع نوار پیچ خورده تعیین و سپس از روش طراحی مبدل گرمایی به روش الگوریتم سریع و از طریق رمزنویسی در محیط نرم افزار MATLAB، یک مبدل گرمایی طراحی و پارامترهای آن بررسی شده است. در این مطالعه، تاثیر کاربرد این فناوری به صورت مجزا، تلفیقی و افزایش غلظت نانوذرات در نانوسیال بر روی پارامترهای طراحی نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که استفاده از آشفته ساز به تنهایی و استفاده هم زمان از آشفته ساز و نانوسیال چگونه و به چه میزان می تواند موجب تغییر در پارامترهای طراحی مبدل نمونه و سرانجام کاهش در سطح مورد نیاز مبدل شود.

در سال های اخیر استفاده از نانو الماس برای بهبود خواص مکانیکی، گرمایی و سایشی بسپارهای مختلف، مورد توجه ویژه قرار گرفته است. در این مقاله مروری تشکیل الماس و نانوالماس در طبیعت، تولید مصنوعی نانو الماس و سنتز و تهیه نانو چندسازه های بسپاری آن با توجه به مطالعات و تحقیقات انجام شده مختصرا بررسی شده اند. تحقیقات نشان داده اند که در بیشتر این نانو چندسازه ها، خواص مکانیکی، گرمایی و سایشی با افزوده شدن نانو الماس بهبود پیدا کرده است. مثلا، با افزودن 5% نانو الماس، استحکام کششی پلی وینیل الکل از 95 مگاپاسکال به 124 مگاپاسکال و مدول کششی آن از 3.7 گیگاپاسکال به 10.6 گیگاپاسکال افزایش یافته است. در نانو چندسازه های اپوکسی نیز افزودن نانو الماس، استحکام کششی را به میزان 20% افزایش داده است. افزودن 5% نانو الماس دمای تخریب گرمایی آلیاژ پلی پروپیلن و الاستومر اتیلن پروپیلن دی ان مونومر را نیز به مقدار 46 درجه سلسیوس افزایش داده است. افزایش تنها 1% نانو الماس به الاستومر پلی یورتان و 3% به لاستیک موجب بهبود خواص مکانیکی، گرمایی و سایشی فیلم های آنها شده است.