دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی

علیرضا همتی(دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی دانشگاه)، سیزدهم دیماه 1394 از رساله دکتری خود باعنوان « بررسی تجربی و مدل‌سازی پارامترهای هیدرودینامیکی و انتقال جرمی در یک ستون استخراج دیسک چرخان مشبک» دفاع کرد.

چکیده این رساله که راهنمایی آن را دکتر منصور شیروانی و دکتر میثم تراب مستعدی برعهده داشتند به شرح زیر است.

چکیده

در تحقیق حاضر، یک ستون استخراج دیسک چرخان مشبک (PRDC) که زیر مجموعه­ ای از ستون دیسک چرخان (RDC) شناخته می ­شود با ارتفاع فعال ستون 43/1 متر و قطر داخلی 113/0 متر با استفاده از سه سیستم پیشنهادی فدراسیون مهندسی شیمی اروپا مورد آزمایش قرار گرفت. تأثیر پارامترهای عملیاتی مانند دور روتور، دبی فاز پیوسته و پراکنده و کشش سطحی بر موجودی فاز پراکنده، اندازۀ قطره و توزیع آن، طغیان و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته و پراکنده مورد بررسی قرار گرفت. بررسی تغییرات موجودی فاز پراکنده در این ستون نشان داد که با افزایش سرعت اختلاط، دبی فاز پراکنده و دبی فاز پیوسته مقدار موجودی فاز پراکنده افزایش می ­یابد اما میزان این افزایش با دبی فاز پیوسته ناچیز است. توزیع اندازه قطره آشکار ساخت که با افزایش دور روتور، تفاوت میان منحنی ­های توزیع در سیستم های مختلف به علت اثر متمایز دور روتور در مقابل کشش سطحی، کاهش می ­یابد و دبی فازهای پیوسته اثر چندانی برشکل توزیع اندازه قطره ندارند. دو تابع توزیع احتمالی نرمال و لوگ نرمالبرای باز تولید نمودن توزیع های اندازه قطرات تجربی پیشنهاد گردید. قطر متوسط ساتر قطره با افزایش سرعت فاز پراکنده افزایش یافته اما اثر آن بسیار کمتر از اثر سرعت اختلاط می ­باشد. عملکرد انتقال جرم ستون با افزایش میزان دور روتور جهت هر دو سیستم افزایش می ­یابد اما در سرعت­ های بالای روتور (rpm360) جهت سیستم بوتیل استات-استون-آب به دلیل تولید قطرات بسیار ریز و رفتار صلب قطرات، کاهش می ­یابد. جهت پیش بینی ضریب کلی انتقال جرم فاز پراکنده از ضریب نفوذ موثر استفاده گردید. تأثیر جهت انتقال جرم بر موجودی فاز پراکنده، قطر متوسط قطره و ضریب کلی حجمی انتقال جرم مورد بررسی قرار گرفت. جهت انتقال جرم دارای یک اثر قابل توجه بر مساحت سطح مشترک و ضریب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته می ‌باشد. با بررسی طغیان مشاهده شد که ظرفیت ستون با افزایش سرعت اختلاط و کاهش کشش بین سطحی کاهش می ­یابد. سرعت مشخصه با اندازه­گیری نقطه طغیان جهت هر سه سیستم مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه جهت پیش ­بینی هر یک از پارامترهای فوق ابتدا مدل­ های ارائه شده توسط سایر محققین مورد ارزیابی قرار گرفت اما نتایج عدم انطباق مدل­ها با داده ­های حاصل از آزمایش را نشان می­ داد. بنابراین روابطی جهت پیش ­بینی پارامترهای هیدرو دینامیکی و ضرایب انتقال جرم فاز پراکنده و پیوسته مختص ستون استخراج مورد مطالعه ارائه گردید. با توجه به عدم وجود روابط مناسب جهت این نوع از ستون­ها در مراجع، روابط فوق می­تواند جهت طراحی این نوع از ستون­ها مورد استفاده قرار گیرند. خطای حاصل از کلیه مدل­ها کمتر از 02/11% به دست آمد.

واژه‌های کلیدی: ستون استخراج دیسک چرخان مشبک- موجودی فاز پراکنده- قطر متوسط ساتر قطره-توزیع اندازه قطره-طغیان- ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته و پراکنده