مدلسازی ساختاری فرآیند انتقال در محیطهای متخلخل با استفاده از مدل شبکه حفرهای
[پایاننامه]
/سید مجید عبدلی
: شیمی
، ۱۳۹۷
۱۲۱
چاپی - الکترونیکی
دکتری
مهندسی شیمی
۱۳۹۷/۰۳/۰۱
صنعتی سهند
در این رساله مدل شبکه حفرهای برای مطالعه ساختاری فرآیند انتقال در محیطهای متخلخل مورد استفاده قرار گرفته است .فرآیندهای تجزیه هیدرات متان و جداسازی آلاینده با غشا به عنوان فرآیندهایی که در محیط متخلخل روی میدهند، مورد بررسی قرار گرفتند .در هر دوی این فرآیندها، محیط متخلخل به صورت شبکهای از حفرات و مجراها در نظر گرفته شده است که با تعیین فشار در هر حفره، جریان در مجراها مشخص میشود .سپس بسته به نوع فرآیند مورد بررسی، معادلات حاکم در کل شبکه حل میشوند .برای اعتبارسنجی مدل ارائه شده، نتایج حاصل در بخش هیدرات از مدل به علت نبود دادههای آزمایشگاهی با نتایج مقالات دیگر و در بخش غشا با دادههای آزمایشگاهی مقایسه گردید .نتایج حاکی از آن بود که مدل ارائه شده با تطابق خوبی قادر به پیشبینی فرآیندهای مختلف در محیطهای متخلخل مختلف را دارا میباشد .به همین منظور بعد از اعتبارسنجی با دادههای موجود، عملکرد پارامترهای تاثیر گذار دیگر بر روی هر یک از فرآیندها مورد ارزیابی قرار گرفت .در فرآیند تجزیه هیدرات، تاثیر نحوه توزیع هیدرات در محیط متخلخل به عنوان اصلیترین پارامتر در کنار اثر اشباع اولیه هیدرات، توزیع اندازه حفرات و شکل سطح مقطع مجراها در فشارهای مختلف بر روی میزان اشباع گاز آزاد شده از هیدرات و میزان بازیابی آن مورد بررسی قرار گرفت .نتایج نشان داد که توزیع غیریکنواخت، بالا بودن اشباع اولیه هیدرات، اندازه حفرات بزرگتر در کنار اختلاف فشار اعمالی بالا تاثیر مثبتی بر روی میزان گاز استخراجی از مخزن هیدرات را دارند .بهطوریکه ۷ برابر شدن اشباع اولیه هیدرات، ۹ برابر شدن اختلاف فشار اعمالی و ۱۰۰ برابر شدن اندازه حفرات باعث افزایش میزان گاز بازیابی شده به ترتیب در حدود ۶/۵ برابر، ۵ برابر و ۳۵ درصد میشوند .همچنین تغییر شکل سطح مقطع مجراها از دایرهای به مثلثی باعث افزایش تراوایی( نفوذ پذیری) سیستم میشود.در فرآیند غشایی، اثر اختلاف فشار اعمالی به عنوان تاثیر نیروی محرکه، اثر ضخامت غشا و توزیع اندازه حفرات به عنوان تاثیر مورفولوژی غشا و اثر اندازه مولکولی غشا به عنوان تاثیر اندازه آلاینده مورد بررسی قرار گرفت .مشاهده شد اختلاف فشار بالا، اندازه حفرات بزرگتر، اندازه مولکولهای ریزتر منجر به افزایش شار عبوری از غشا میشوند .همچنین غشاهای نازکتر مقاومت کمتری در برابر حرکت جریان آب ایجاد کرده و باعث افزایش شار عبوری میشوند .به طوریکه ۲۰ درصد افزایش در اندازه حفرات و ۴۰ درصد کاهش در اندازه مولکولها به ترتیب باعث افزایش شار عبوری در حدود دو برابر و ۴۰ درصد میشوند .همچنین افزایش ۵۰ درصدی در ضخامت باعث کاهش شار تا حدود ۳۰ درصد میشود.