Skip to main content
SUPERVISOR
نوید مستوفی (استاد مشاور) رحمت ستوده قره باغ (استاد راهنما) مسعود حق شناس فرد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farhad Karimi
فرهاد کریمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Experimental study of the hydrodynamics of a fluidized bed of nanoparticles equipped with magnetic field
Fluidization quality of beds containing alumina and iron oxide nanoparticles in the agglomerate bubbling fluidization (ABF) was improved by applying a combination of vibration and magnetic field. Pressure fluctuations were measured and analyzed by fast Fourier transform (FFT), recurrence plot (RP) and recurrence quantitative analysis (RQA). Results of FFT showed that the wall vibration creates a periodic signal at 100 Hz which is not originated from the bed hydrodynamics. RP of pressure fluctuations before and after applying the assisting forces showed that the white areas in the plot decrease in size, which indicates an increase in the contribution of meso-structures such as agglomerates and small bubbles. The transition in the equilibrium bed hydrodynamics, between the condition in which assisting forces are not applied and condition in which they are applied, was tracked. It was shown by the determinism of pressure fluctuations that when the iron oxide nanoparticles exist alongside with alumina nanoparticles, this transition to the new equilibrium condition was reached in a shorter time. Determinism of pressure fluctuation of beds containing iron oxide decreased after applying the assisting forces. This trend confirms that large bubbles start to disappear and become substituted by smaller structures when magnetic field is applied to the bed. In this condition, the interphase contact efficiency increases and the bed becomes closer to the agglomerate particle fluidization (APF) regime. Recurrence quantification analysis (RQA) and wavelet transform were used to determine the frequency range of various flow structures in the bed at three scales (macro-, meso-, and micro-scales). Comparing the determinisms of sub-signals with and without of the external field showed that in the presence of magnetic field, breakage of larger agglomerates occurs faster than re-agglomeration of small agglomerates into larger ones. Power spectral density function (PSDF) of the pressure fluctuations showed that, when the external magnetic field is applied, the power and the frequency range of the pressure signal of macro-structures do not change noticeably. However, the power of meso-structures signal increases and its frequency range is widened toward higher frequencies which confirm that the number of small bubbles and agglomerates are increased in the bed. Also, the PSDF analysis showed that applying the external field significantly increase the share of the meso-structures in the bed, which confirmed the RQA results. Keywords: nanoparticle; Fluidized bed, magnetic field, pressure fluctuations, recurrence quantification analysis, wavelet transform;
نانوذرات همواره به صورت کلوخه در دسترس قرار دارند که تحت تأثیر نیروهای محیطی تغییر شکل و اندازه پیدا می کنند. کلوخه‌های نانوذرات بسیار متخلخل هستند و این تخلخل موجب سیالیت حبابی نانوذرات در بسیاری از موارد می شود. در این تحقیق کیفیت سیالیت بستر حبابی کلوخه ها با استفاده از میدان مغناطیس و لرزش بطور همزمان بهبود پیدا کرد. نوسان های فشار اندازه گیری و به کمک روش هایی در حوزه فرکانس و نمودار های تکرار و تحلیل های کمی آن مورد بررسی قرار گرفتند. تحلیل نمودار طیف فرکانس نشان داد که لرزش دیواره، یک سیگنال قدرتمند متناوب با فرکانس 100 هرتز ایجاد می نماید. مقایسه نمودارهای تکرار قبل و بعد فعال شدن میدان نیز نشان داد نواحی سفید این نمودار ها کوچکتر می شود که به توسعه ساختار مزو با افزایش تعداد کلوخه ها و حباب های کوچک تعبیر شد. انتقال وضعیت تعادلی بستر سیال از حالت بدون میدان تا با میدان توسط پارامتر قطعیت رصد شد و مشخص شد آن هنگام که نانوذرات اکسید آهن در بستر وجود دارد زمان انتقال به حالت تعادل جدید کوتاه تر است، همچنین قطعیت سیگنال فیلتر شده از فرکانس لرزش بستر روند نزولی طی می کند. کاهش میزان قطعیت با فعال شدن میدان بدلیل افزایش پدیده های غیرتناوبی و در نتیجه پیشروی به سمت سیالیت ذره ای کلوخه ها در بستر سیال است. تحلیل کمی نمودارهای تکرار و آنالیز موجک برای تعیین محدوده فرکانسی ساختارهای بستر (ماکرو، مزو و میکرو) بکار رفت. این روش مستقل از حضور یا عدم حضور میدان نتایج مشابه ای در تعیین محدوده فرکانسی ساختارهای بستر بدست داد. مقایسه قطعیت اجزاء سیگنال قبل و بعد از فعال شدن میدان نشان داد، با فعال شدن میدان خرد شدن کلوخه ها سریعتر از تشکیل مجدد آن ها از کلوخه های کوچکتر اتفاق می افتد. تحلیل طیف فرکانس و انرژی ساختارهای معین شده نتایج تحلیل قطعیت را تائید کرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی