عنوان

بررسی تجربی و شبیه سازی فرآیند هضم بیهوازی گرمادوست در یک راکتور جریان پلاگ ‮‭PFR‬ ( با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی‮‭CFD‬)

Number

‭۱۳۹۴۵پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی تجربی و شبیه سازی فرآیند هضم بیهوازی گرمادوست در یک راکتور جریان پلاگ ‮‭PFR‬ ( با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی‮‭CFD‬)

First Statement of Responsibility

/مجید رسولی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: کشاورزی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۴‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکترا

Discipline of degree

مکانیزاسیون کشاورزی، انرژی در کشاورزی

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

بیوتکنولوژی بیهوازی رویکردی مناسب و اقتصادی برای حل مشکلاتی از قبیل تغییر آب و هوا، افزایش جهانی تقاضاای ساوخ های فسایلی، عدم تامین انرژی و استخراج مداوم از منابع محدود طبیعی میباشد که عمل آوری ضایعات را با بازیاف محصولات جانبی سودمند و سوخ های زیستی تجدیدپذیر ترکیب میکند .در این پژوهش آزمایشها در مقیاس نیمه صاانعتی روی هضاام فضااولات گاو شاایری با استفاده از یک راکتور پلاگ همزندار و با خوراکدهی نیمه پیوسته برای تعیین اثر نرخ بارگذاری مواد آلی) ‮‭)RSM‬ دما و رژیم همزدن روی بیوگاز تولیدی و بازده متان انجام شد .روششناسی سطح پاسخ ،) ‮‭)OLR‬برای طراحی و آنالیز آزمایشها و همچنین بهینه کردن نرخ خوراکدهی، دما و درجهی همزدن طی فرآیند طراحی ،) ‮‭)CCD‬تولیاد بیوگاز، بهکار برده شاااد .آزمایشها با اساااتفاده از تکنیک طراحی ترکیب مرکزی شدند .چهار مدل ریاضی درجه سه برای تخمین پاسخها بهدس آمد .بهترین مدل برای نرخ تولید بیوگاز، مدل کاهش یافتهی درجه ساوم بود .هد از فرآیند بهینهساازی، شاناساایی بیشترین بازده قابل دسترس بود، زمانی که فاکتورهای دما و همزدن حداقل باشند .در فرآیند بهینهسازی، بیشترین مقدار تولید بیوگاز و‮‭۱/۴۴۹ -۳d- kg vs.m‬ برای نرخ خوراکدهی‮‭added ۱/۰۷۱ -۱vs- ۱ m۳.kg‬ ‮‭۱‬و‮‭m۳.m‬ - باازده متاان به ترتیب ‮‭۲۱‬ ‮‭۳‬ دور در دقیقه برای ‮‭۴۱‬ دقیقه در هر ‮‭۲‬ سااع ، بهدسا آمد‮‭۹۷/۶۶‬ / . و رژیم همزدن ‮‭۹۲ C ۹/۴۰‬ ، دمای تااثیر دماا و نرخ باارگاذاری مواد آلی روی بیوگااز تولیدی و بازده متان بیشاااتر از تاثیر درجهی همزدن معنیدار بود .درک اینکاه یک فرآیند چگونه کار میکند، لازمهی طراحی و بهرهبرداری موفق از آن فرآیند میباشااد .هضاام بیهوازی یک فرآیند بیوشاایمیایی پیچیدهی چند مرحلهای اساا که شااامل یک سااری واکنشهای میانی اسا که توس گروههای مختلفی از میکروارگانیسمهای بیهوازی صورت میگیرد .در سه بعدی جف شده با واکنشها در) ‮‭)CFD‬ این پژوهش شبیهسازی بر پایهی دینامیک سیالات محاسباتی برای حل معادلات حاکم ‮‭FLUENT‬ یک راکتور نیمه پیوسااتهی پلاگ انجام شااد .از نرمافزار تجاری ‮‭۶.۳ k‬ استفاده شد .شبیهسازی جریان دو فازی گاز-مایع با استفاده از مدل چند فازی اولر و مدل آشفتگی انجاام شاااد .هیدرودینامیک و واکنشهای هضااام بیهوازی درون راکتور برای نرخهای مختلف) ‮‭)RNG‬ مورد بررسااای قرار) ‮‭)MRF‬ و رژیمهای مختلف همزدن با بهرهگیری از روش قاب مرجع چندگانه ‮‭OLR‬ گرف

Text of Note

‮‭turbulence (RNG) model. Hydrodynamics and anaerobic digestion reactions investigated for various organic loading rate (OLR) and mixing regime using multiple reference frame (MRF) model within the whole multiphase bioreactor. Finite element equations of fluid and structure were solved using fluid-structure interaction method (FSI) and direct coupling. Results of FSI analysis showed that the extremity portions of blades were under higher magnitudes of stress. Moreover increase of the mixing velocity and fluid viscosity, cause increase this stress. the minimum safety factor in the mixer structure considering the worst scenario was ۸.۱۴.It means that the structural‬ ‮‭۳۳‬ ‮‭XC and mixin regime of ۲۰.۳۲ rpm for ۱۰ min per ۲ hours. The influence of temperature and OLR on biogas production and methane yield was more significant than the influence of mixing level. Understanding how a process functions is a necessary prerequisite for successfulprocess design and operation. Anaerobic digestion is a sequential complex biochemica process that involves a series of reactions that are mediated by several different groups of anaerobic microorganisms. This research describes a simulation based on three dimensional computational fluid dynamics (CFD) coupled with reactions in a semicontinuous PFR reactor. The commercial software FLUENT ۶.۳ was employed to solve the governing equations. The gas-liquid flow was modelled using an Eulerian multiphase and k‬د ‮‭Anaerobic biotechnology is an economic and sustainable approach to solve problems such as climate change, increased global demand on fossil fuels, energy insecurity, and continuous exploitation of limited natural resources, that combines waste treatment with the recovery of useful byproducts and renewable biofuels. In this research pilot scale experiments were performed on the digestion of dairy cow manure in a semi-continuous process using a mixed plug flow reactor (MPFR) to determine the effects of organic loading rate (OLR), temperature and mixing levels on production biogas and methane yield. Response surface methodology (RSM) was applied for the design and analysis of experiments with the optimization of OLR, temperature and mixing level during the biogas production process. Experiments were designed as per the central composite design (CCD) technique. Four cubic mathematical models were derived for prediction of the responses. The best model for biogas production rate and methane yield was the reduced cubic model. The optimization study has been carried out to identify the highest yields achievable when the factors temperature and mixing are minimized. In process optimization, maximum values of biogas production an methane yield were achieved as ۰.۵۷۰ m۳.m-۳d-۱ and ۰.۱۱۳ m۳.kg-۱vs-۱added, respectively, with an OLR of ۳.۱۵ kg vs.m-۳d-۱, temperature of ۳۷.۶۶‬

رسولی، مجید

عجب‌شیرچی، یحیی، استاد راهنما

موسوی، سیدیحیی، استاد راهنما

نصرتی، محسن، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی