Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany,Nasrin Etesami
محسن نصراصفهانی (استاد مشاور) نسرین اعتصامی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maedeh Pahlevaninezhad
مائده پهلوانی نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
Separation processes and mass transfer is so prevalent in the industry. Gas absorption is one of the most important separation processes. Numerous research have been carried out to increase the efficiency of absorption processes which include mechanical methods, adding surfactant, microparticles and nanoparticles to liquid phase, and using external fields. In this study, mass transfer coefficient of the carbon dioxide absorption in the Fe 3 O 4 / water nanofluid was investigated in presence of different magnetic fields at a falling film system. Vertical tubes with 8,10,14 mm inner diameter and 90 cm length were used to cause laminar, transition and turbulent flow respectively. Two parallel premanent magnets were used to apply perpendicular stationary magnetic field to flow direction. Also a solenoid with maximum 720G intensity was used to apply alternative and stationary field parallel to flow motion. Magnetic nanofluid in low concentration ( 0.05 Vol.%) was examined. The results show that mass transfer coefficient enhances with nanoparticle concentration up to 0.05 Vol.%. Mass transfer coefficient for Fe 3 O 4 / water in turbulent flow (211%) is higher than laminar flow (13.7%). Applying magnetic field slightly increases mass transfer coefficient of base fluid (water), while in magnetic nanofluid decrease mass transfer rate. Maximum reduction in mass transfer coefficient of nanofluid under perpendicular stationary magnetic field, parallel stationary magnetic field and alternative magnetic field was 62%, 49% and 42% respectively. Increasing in residence time of the nanofluid under magnetic field, results in further reduction in the mass transfer coefficient. In this study, two methods were employed for measuring mass transfer coefficient; the first method is calculation of the CO 2 bubble length variations in the falling film column and the second method is titration. Comparison of results show that the trend of variation of mass transfer coefficients are similar in both methods but in the titration method, mass transfer coefficient is higher than that of in the first method up to 11.78% in the laminar flow and 24.5% in turbulent flow. Keywords: Gas absorption, mass transfer coefficient, carbon dioxide, magnetic nanofluid, magnetic field, falling film system.
فرآیندهای جداسازی و انتقال جرم در صنعت بسیار پرکاربرد است، در این میان فرآیند جذب گازها، از فرآیندهای مهم جداسازی می باشد. پژوهش های گسترده ای جهت افزایش بازده این فرآیند؛ مانند روش های مکانیکی، افزودن مواد فعال کننده سطحی، میکروذرات و نانوذرات به فاز مایع و درنهایت اعمال میدان خارجی انجام شده است. در این پژوهش به بررسی ضریب انتقال جرم در فرآیند جذب گاز کربن دی اکسید در نانوسیال آب/ Fe 3 O 4 در حضور میدان مغناطیسی، در یک سامانه فیلم ریزان می پردازد. در این راستا جهت ایجاد فیلم ریزان، از لوله هایی عمودی با سه قطر داخلی 8، 10 و 14 میلی متر، با طول 90 سانتی متر استفاده شد که هر لوله رژیم متفاوتی از جریان آرام، بحرانی و متلاطم را ایجاد می کند. از قطعات آهن ربایی ثابت، جهت اعمال میدان مغناطیسی ثابت عمود بر حرکت سیال استفاده شده؛ همچنین از یک سیم لوله جهت اعمال میدان مغناطیسی متناوب و ثابت موازی با حرکت سیال با حداکثر شدت 720 گوس استفاده شد. نانوسیال آب/ Fe 3 O 4 با غلظت های 001/0، 005/0، 01/0، 025/0 و 05/0 درصد حجمی، با رقیق کردن نانوسیال غلیظ 3% وزنی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که استفاده از نانوسیال سبب افزایش ضریب انتقال جرم شده و این افزایش در جریان متلاطم (211%) بیش از جریان آرام (7/13%) است. همچنین با افزایش غلظت، میزان انتقال جرم افزایش می یابد. گرچه اعمال میدان مغناطیسی سبب افزایش کمی در انتقال جرم سیال پایه می شود ولی در مورد نانوسیال مغناطیسی، اعمال میدان مغناطیسی سبب کاهش سرعت انتقال جرم می شود. بیشترین میزان کاهش مربوط به اعمال میدان مغناطیسی ثابت عمود بر حرکت سیال (62%)، پس از آن میدان مغناطیسی ثابت موازی با حرکت سیال (49%) و درنهایت میدان مغناطیسی متناوب (42%) می باشد. به علاوه افزایش مدت زمان ماند نانوسیال تحت میدان مغناطیسی، سبب کاهش بیشتری در ضریب انتقال جرم می شود. بنابراین به کارگیری نانوسیال به تنهایی، اثرگذارتر از استفاده هم زمان از نانوسیال و میدان مغناطیسی می باشد و اعمال میدان مغناطیسی به تنهایی جهت افزایش میزان جذب در سیال پایه اثرگذار می باشد. همچنین بررسی تاثیر پایدارکننده بیانگر آن بود که ضریب انتقال جرم در نانوسیال بدون پایدارکننده بیشتر از ضریب انتقال جرم در نانوسیال حاوی پایدارکننده می باشد. در این پژوهش از دو روش جهت اندازه گیری ضریب انتقال جرم استفاده شد، یک روش محاسبه تغییرات طول حباب در ستون فیلم ریزان و روش دیگر تیتراسیون می باشد. مقایسه دو روش نشان می دهد که روند تغییرات در هر دو روش یکسان است، با این تفاوت که در روش تیتراسیون، کل میزان جذب اتفاق افتاده اندازه گیری می شود و به همین دلیل مقدار ضرایب انتقال جرم به‌طور متوسط 78/11% در جریان آرام و 5/24% در جریان متلاطم، بیشتر از روش اول می باشد. کلمات کلیدی: جذب گاز، ضریب انتقال جرم، کربن دی اکسید، نانوسیال مغناطیسی، میدان مغناطیسی، سامانه فیلم ریزان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی