دانلود مقاله مطالعه مکانیسم انتقال حرارت جوشش محلول های نمکی سولفات کلسیم

word قابل ویرایش
43 صفحه
5700 تومان

مطالعه مکانیسم انتقال حرارت جوشش محلول های نمکی سولفات کلسیم
مقدمه:
جوشش یکی از پدیده های مهم فیزیکی است که در فرآیندهای صنعتی به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته و می گیرد . در پدیده جوشش ، حضور حباب ها ،‌مایع در حال جوش و نیز سطح جامد حرارت دهنده به عنوان سه فاز گاز ، مایع ، و جامد ایجاد محیطی می کند که از دیدگاه ترمو.دینامیک و نیز مکانیک سیالات ناهمگن خوانده می شود که این نا همگنی موجب پیچیدگی های فوق العاده این مکانیسم با سایر مکانیسمهای انتقال حرارت ـ مانند هدایت و جابجایی می شود . در نتیجه ناهمگن بودن محیط انتقال حرارت جوشش ، مسیرمدل سازی ریاضی و شبیه سازی این پدیده و نتیجتا پیش بینی ضریب انتقال حرارت جوش با موانع متعددی مواجه شده است .

در فرآیند جوشش ، پیچیدگی حاصل از ناهمگنی محیط موجب می شود تا به دنبال پاسخ به هر مجهولی ، مجهول یا مجهولات دیگری متولد گردد . بر این اساس به نظر می رسد پدیده انتقال حرارت جوشش تا مدت های مدیدی به موازات سایر علوم مورد مطالعه و پژوهش های باقی بماند .
در فرآیند جوشش ، همزمانی مکانیسم های مختلف ، سبب بالا رفتن قابل ملاحضه ضریب انتقال حرارت جوشش د رمقایسه با دیگر مکانیسم های شناخته شده انتقال حرارت گردیده است . این فرآیند ها عبارتند از :
– جابجایی اجباری

– تبخیر لایه فیلم مایع اطراف حباب ها
– انتقال حرارت توسط جذب گرمای لازم برای تبخیر سیال و تشکیل حب

اب [۱]
– میکروکنوکسیون در زیر سطح حباب های تشکیل شده
از این رو مکانیسم جوشش همواره به عنوان یک مکانیسم مناسب جهت انتقال بارهای حرارتی سنگین در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرارگرفته و می گیرد . در اینجا می توان به راکتورهای اتمی ، دستگاههای تهویه و تبرید ، برج های جذب و تقطیر و همچنین دیگ های بخار به عنوان نمونه های متداولی از کاربرد فرآیند جوشش در مقیاس صنعتی اشاره نمود .

فرآیند انتقال حرارت جوشش مایعات خالص با سه مکانیسم مختلف توجیه می شود که عبارتند از :
– فرآیند های مکانکی
– خواص شیمی ـ فیزیکی سطح جامد حرارت دهنده
– هیدرودینامیک جریان چند فازی
دستگاه اندازه گیری ضریب انتقال حرارت جوشش استخری

این وسیله آزمایشگاهی از اجزاء مختلفی تشکیل شده است که امکان اندازه گیری و ثبت ضریب انتقال حرارت در شرایط جابجایی آزاد و نیز جوش استخری را در گستره وسیعی از شارهای حرارتی تا ۵۰۰۰۰۰ واتبر متر مربع فراهم می کند . عنصراصلی آن یک دستگاه گرمکن الکتریکی استوانه ای است کهدر وضعیت افقی درون مخزن اصلی جوش تعبیه شده است و تولید حرارت می کند .
شار حرارتی q :
از آنجا که گرمکن موجود در سیستم ، توان الکتریکی را به انرژی حرارتی تبدیل می کند، مقدار شار حرارتی را می توان به صورت زیر محاسبه کرد .

سطح انتقال حرارت ،‌A:
مقدار سطح انتقال حرارت توسط شرکت سازنده گرمکن الکتریکی داده شده و مقدار آن معلوم است و نیازی به محاسبه ندارد .
دمای توده سیال TB :

دمای توده سیال را می توان با استفاده از یک دستگاه ترموکوپل ، اندازه گیری نمود . زوج سیم های خروجی از ترموکوپل به ترمینال های data acuiesition system متصل می شود که این سیستم با لحاظ نمودن دمای محیط به کمک یک دستگاه ترمیستور ، دمای توده سیال را محاسبه می کند .
دمای سطح انتقال حرارت TW

دمای سطح انتقال حرارت مشکل ترین پارامتر قابل اندازه گیری در سیستم محسوب می شود . همانطور که پیشتر شاره شد ، ترموکوپل جاسازی شده در سطح گرمکن الکتریکی در فاصله معنی داری از سطح انتقال حرارت قراردارد و لازم است دمای واقعی سطح انتقال حرارت با انجام محاسباتی تصحیح شود . از آنجا که این فاصله بسیار کم است می توان از معادله یک بعدی انتقال حرارت استفاده کرد که در زیر آمده است :
داده های آزمایشگاهی

داده های آزمایشگاهی از بانک های اطلاعاتی معتبر جمع آوری شده است همانطور که داده های خام نشان می دهد ، در شار حرارتی ثابت ، ضریب انتقال حرارت جوشش با افزایش زمان کاهش می یابد که این کاهش را می توان باافزایش ضخامت رسوب سولفات کلسیم روی سطح انتقال حرارت ودر نتیجه افزایش مقاومت حرارتی مرتبط دانست .

بحث و پیش بینی مکانیسم تشکیل رسوب
همانطور که قبلا اشاره شد نمک سولفات کلسیم از جمله نمک هایی است که نسبت به دما حلالیت منفی است . این حلالیت منفی موجب می شود در مجاورت سطح انتقال حرارت که دمای آن بیشتر از دمای توده سیال است . حداکثر حلالیت موضعی سولفات کلسیم کاهش یابد نا جایی که از حد اشباع فراتر رود.
مدل سازی ریاضی

در مدل پیشنهادی حاضر ، از آنجا که رسوبات تشکیل شده از نوع کریستالی هستند . از تابع زدایش رسوب صرف نظر میگردد ، تابع زدایش در شارهای حرارتی بسیار بالا مطرح می شود .
محاسبه nb
مقدار رسوب تشکیل شده در واحد سطح ـ زمان را می توان از تقیم مستقیم شدت جریان جرمی تشکیل رسوب بر واحد زمان ، بر سطح کل انتقال حرارت به دست آورد :

پیش بینی افت فشار در شوینده های و نتوری :
بررسی تاثیر فیلم مایع و ورود مجدد قطرات
مقدمه :
شوینده های ونتوری ( venture scrubbers) بعنوان یکی از دستگاههای جدا کننده ذرات جامد و گازهای آلاینده از گازهای خروجی صنایع ، نزدیک به نیم قرن مورد استفاده بوده اند . راندمان بالا در جذب ذرات ریز ، هزینه اولیه پایین ، هزینه نگهداری کم ، عدم وجود قسمت های متحرک ، قابلیت استفاده جهت جذب ذرات جامد و گازهای آلاینده بطور همزمان و حجم کم سیستم از جمله امتیازات این دستگاه بشمار می رود . از طرف دیگر افت فشار نسبتا بالادر مقایسه با سیستم هایی نظیر سیگنولها و فیلترهای الکتریکی از معایب این دستگاهها بشمار می آید . بطوریکه مقدار این پارامتر در شوینده های ونتوری د رمحدوده ۱۰۰ تا ۱۵۰۰ میلیمتر آب قرار دارد . یه دلیل وسعت محدوده ذکر شده از افت فشار ، معمولا شوینده های ونتوری به سه دسته انرژی پایین ، انرژی متوسط وانرژی بالا تقسیم بندی می شوند . شوینده های ونتوری انرژی بالا معمولا دارای راندمان جداسازی بالای ۹۸% برای ذرات با قطر یک میکرون می باشند .

افت فشار در شوینده های ونتوری
اساسا افت فشار گاز در یک شوینده ونتوری ناشی از عواملی نظیر انتقال ممنتم گاز به قطرات ، افت اصطلاکی گاز ، با فیلم مایع در بخش های گلوگاه و واگرا می باشد . بشترین سهم دراین میان مربوط به افزایش ممنتم قطرات می باشد . لذا کاملا طبیعی است که با افزایش میزان مایع تزریقی شاهد افزایش افت فشار از یکسو و همزمان شاهد افزایش راندمان جداسازی به دلیل افزایش تعداد وسطح قطرات شوینده باشیم . به همین دلیل همواره باید در نظر داشت که میزان راندمان جداسازی در یک شوینده ونتوری در ارتباط مستقیم با میزان افت فشار میزان راندمان جداسازی بیشتر می گردد.

مدل ریاضی افت فشار
بمنظور مدلسازی ریاضی افت فشار در یک شوینده ونتوری آلمانی به طول DX که نمایانگر حالت کلی ساختاری شوینده ونتوری می باشد . مطابق شکل (۲) درنظر گرفته می شود .
۱- محاسبه میزان ورود مجدد قطرات و نشست آنها (E)
در این مطالعه بمنظور محاسبه میزان ورود قطرات از فیلم مایع به فاز گاز از روابطی که اخیرا ارائه گردیده است استفاده می گردد .
۲- محاسبه میزان مایع موجود در فاز گاز (mds)
میزان مایع موجود در فاز گاز بصورت قطرات ریز همراه گاز در حرکت می باشند . برابر با مقدار تزریق اولیه مایع منهای میزان فیلم تشکیل شده منهای میزان نشست مجدد قطرات بر روی فیلم می باشد . ذکر ای نکته ضروریست که میزان نشست مجدد بدلیل ایجاد تعادل درمیزان ورود مجدد و نشست مجدد قطرات در طول ونتوری از نقطه نظر مقدار برابر با میزان ورود قطرات درنظر گرفته شده است .
نتایج:
در شکل های (۳) ، (۴) و (۵) نتایج به پیش بینی تغییرات فشار در طول ونتوری برای سرعت های متفاوت در گلوگاه و نسبت مایع به گازهای مختلف نشان داده شده است .

تولید پودر آب انار با استفاده از خشک کن پاشنده
مقدمه
حفظ و نگهداری محصولات غذایی با توجه به رشد جمعیت و کمبود مواد غذایی بسیار مورد توجه قرار گرفته است و روز به روز بر اهمیت آن برای جلوگیری ازاتلاف مواد غذایی و طولانی نمودن زمان نگهداری آنها به دلیل رشد صادرات و به دست آوردن بازارهای پایدار ، افزوده می شود . از جمله راههای جلوگیری از اتلاف مواد مازاد محصول و افزایش طول عمر آن ، خشک کردن مواد غذایی می باشد . با این کار علاوه بر اینکه زمان ماندگاری محصول طولانی می گردد ، محصول تولیدی فضای کمتری اشغال نموده و به تبع آن هزینه های حمل و نقل و انبار داری آن بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد .
مواد و روش ها
افزودنی هایی که جهت کمک به پودر کردن آب انار مورد استفاده قرار گرفت عبارتند از:
۱- دکسترین صنعتی تهیه شده از آلمان
۲- مالتودکسترین با DE 6و۱۰و۱۵ که از fluka خریداری شد .
۳- شربت گلوکوز با DE حدود ۱۳ تهیه شده از کارخانه دکستروز ایران
۴- استنارات روی ، جهت ایجاد حالت پودر سیال که از merck تهیه شده است .
نمونه ها قبل از تزریق به خشک پاششی به نسبت های معین با افزودنی مورد نظر مخلوط و هموژن شده و جهت اطمینان از نداشتن هیچگونه لرد ( ذرات معلق آبمیوه ) که در اتمایزر ایجاد مشکل و گرفتگی می کند از پارچه صافی عبور داده شدند .
نتایج و بحث
نتایج حاصل از آنالیز درجدول ۴ آورده شده است .
پس از انجام آرمایشات اولیه برای پودر نمودن آب انار مشخص گردید دکسترین در هیچ یک از شرایط به کار رفته ، نتایج قابل قبولی نمی دهد . لذاین افزودنی به عنوان کمک پودر کننده برای این آبمیوه قابل استفاده نیست .
دراین راستا شرایط عملیاتی بهینه تعریف گردید که عبارتند از : عدم چسبندگی به دیواره خشک کن و به تبع آن بازدهی بالا ، بزرگ بودن نسبت آبمیوه به مالتود گسترین که سبب ایجاد طعم مناسبتر می گردد .
نتیجه گیری
ملاحظات اقتصادی ( افزودنی و بازدهی ) و بررسی آنالیز پودرهای حاصل و نیز خواص ارگانولیتیکی آنها نشان داد که بهترین نتیجه به وسیله استفاده از ملتود گسترین با DE-6 به عنوان کمک پودر کننده حاصل می شود و مناسب ترین نسبت fj/md که از چسبندگی به دیواره خشک کن پاششی جلوگیری گرده و ماکزیمم راندمان را نیز داشته باشد . ۳۵/۶۵ می باشد . همچنین مقدار ۳/۰% از استنارات روی جهت حفظ حالت پودری آزاد پس از بسته بندی بهینه تشخیص داده شد .

بررسی روش های تولید سیمان های زودگیر با مقاومت اولیه بالا
مقدمه:
در بسیاری از کشورها به منظور اینکه بتوان مصالحی بوجود آورد که به کارهای تعمیراتی ساختمان سرعت بیشتری بخشد ، تحقیقات مستمری انجام شده است . بسیاری از کاربردها مانند باند فرودگاه ها ، جاده های شلوغ ، بزرگراهها ، تعمیر ذخایر آب و غیره نیازمند سیمانی است که زود گیر بوده و در زمان کمی مقاومت مورد نیاز را کسب کند . دراین راستا تلاش های بسیاری جهت سیمان زودگیر و زود سخت شونده درجهان صورت گرفته است .
زودگیری و مقاومت اولیه در سیمان می تواند از طریق یک و یا ترکیبی از روش های زیر بدست آید :
۱- با استفاده از فرآیند پخت و تولید ترکیب خاصی از فازهای میترالی
۲- تهیه مخلوط هایی چند جزئی از سیمان پرتلند ، سیمان پرآلومبن و گچ
۳- کنترل ترکیب میترالی و میزان نرمی سیمان پایه پرتلند
پارامترهایی که بر گیرش و سخت شدن تاثیر می گذارند عبارتند از : ترکیب شیمیایی و میترالی ( درصد قلیایی ها ، so3,Al2o3)و فرآیند پخت و مخصوصا تاثیر ان بر واکنش پذیری آهک آزاد ، نرمی کلینکر ، دمای عمل آوری و میزان هوازدگی [۱]
روش های تولید سیمان زودگیر و زود سخت شونده
۱- با استفاده از فرآیند پخت و تولید ترکیب خاصی از فازهای مینرالی
۱-۱ دسته اول
این دسته از سیمان ها از اضافه کردن یک مخلوط از کانی سازها نظیر سولفات کلسیم و هالیدهای کلسیم ( کلرید کلسیم ، فلوئوراید کلسیم ) به مواد خام بر آلومینای سیمان پرتلند تهیه می گردند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 43 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد