تعیین چیدمان بهینه برجهای تقطیر از عوامل موثر در کاهش هزینه عملیات جداسازی با تقطیر به حساب می اید. در این پایان نامه روشی جهت تعیین چیدمان بهینه ارایه گردیده است. برای تعیین این چیدمان ابتدا باید محدوده مورد بررسی انتخاب گررد سپس از بین حالت های موجود در این محدوده حالت بهینه انتخاب می گردد. در این پایان نامه محدوده مورد بررسی حالت ای پایه جداسازی می باشند و جداسازی نیز غیر کامل فرض شده است.علاوه بر آن فرض ایده ال بودن اجزا نیز جذف شده است . بعد از انخاب محدوده مورد بررسی حالت های مختلف ممکن تولید می گردند سپس برای هر حالت طراحی کل چیدمان به منظور رسیدن به محصولات مطلوب انجام می گیرد این طراحی با استفاده از نتایج شبیه سازی برجهای تقطیر صورت می گیرد. بعد از مشخص شدن این طراحی جواب حاصل با توجه به هزینه های عملکرد و ساخت بهینه می گردد. این هزینه ها بااستفاده از روابط موجود در مراجع محاسبه گردیده اند. بعد از بهینه سازی هر چیدمان جواب بهینه شده ذخیره می شود و بعد از رسیدن به آخرین چیدمان چیدما بهینه با مقایسه هزینه ها میشخص می گردد. بنابراین جواب نهایی علاوه بر تعیین چیدمان بهینه حاوی اطلاعات طراحی و عملکرد و همچنین تخمین هزینه چیدمان نیز می باشد سایر اطلاعات مربوط به شبیه سازی برجها مانند پروفیل دما و غلظت داخل برج نیز در جواب نهایی قابل دسترسی است. در پایان نامه در شش فصل تدوین گردیده است در فصل اول چیدمان خای مختلف ممکن برای یک جداسازی معلوم مورد بررسی قرار گرفته اند. علاوه بر آن الگوریتمی جهت تولید چیدمان ممکن برای جداسازی یک مخلوط n جزیی با فرایند تقطیر ذکر شده است. در فصل دوم کارهای قبلی صورت گرفته جهت تعیین چیدمان بهینه و همچنین قوانین میانبر و ابتکاری موجود برای تخمین هزینه های مربوط به فرایند تقطیر پرداخته شده است شبیه سازی برج تقطیر به روش موضوعی است که در فصل چهارم مورد توجه قرار گرفته است در فصل پنجم کارهای انجام گرفته در این پروژه توضیح داد شدهاست و بخش های مختلف برنامه کامپیوتری و وظیفه هر قسمت عنوان شده اند که در فصل ششم نتایج مربوط به اجرای برنامه برای شرایط مختلف مورد برررسی قرار گرتفه است. برنامه کامپیوتری به زبان c.net کد نویسی شده و شامل حدود شش هزار خط کد برنامه می باشد.

چند سالی است که شبیه سازی هیدرودینامیکی برج های سینی دار و نتایج حاصل از آن که شامل پیش بینی پدیده های ویژه در این برج ها نیز می شود مورد توجه مهندسان شیمی و شرکت های مهندسی شیمی دنیا قرار گرفته است اما متاسفانه هنوز آنطور که لازم است راجع به این موضوع نتایج موثقی در دست نیست و نمی توان بطور دقیق نسبته به نکات مثبت و منفی این مدل ها اظهار نظر نمود به همین خاطر لازم است که بصورت دقیق تری به بررسی مدل های هیدرودینامیکی پرداخته شود. در این پایان نامه ابتدا بطور مختصر برج های سینی دار و اهداف اصلی شبیه سازی هیدرودینامیکی معرفی می گردند سپس به رژیم های جریانی موجود بر روی سینی و مکانیزم های عبور مایع از روی بند خروجی اشاره و مدل هاو رابط موجود برای شدت جریان عبوری مایع از روی بند خروجی و ارتفاع مایع بر روی سینی معرفی می گردند در این قسمت همچنین یک الگوریتم بهینه برای طراحی برج های سینی دار مجهز به سینی های غربالی ارایه می شود که از روابط آن می توان در شبیه سازی و پیش بینی پدیده های ویژه بهره گرفت. در قسمت بعدی به معرفی مدل های پویای برج پرداخته می شود. نحوه ارایه و بررسی این مدل ها به گونه ای است که در ابتدا مدل های ساده تر معرفی می شوند و سپس پیچیدگی های مربوط به روابط هیدرولیکی برج به آنها افزوده می گردد درادامه نرم افزار حاصل از انجام این پایان نامه که در میحط برنامه نویسی delphi نوشته شده است معرفی می شود ونتایج بدست آمده از آن وارایه و تحلیل می گردد در پایان با جمع بندی مطالب ارایه شده پیشنهاداتی جهت بهبودنتایج حاصله و ادامه کار تحقیتقاتی در این زمیه ارایه می گردد.

در این کار ابتدا مطالعه جامعی ر مفاهیم، شناخت، مکانیسم و کاربردهای خشک کن انجمادی شده است. سپس مدلهای ریاضی قبلی خشک کن انجمادی بررسی شدند. در بخش اصلی ابتدا برای مقایسه دفع رطوبت پیوندی در مرحله اولیه خشک کردن در شرایط حرارتی مختلف برای اشکال هندسی تیغه ای، استوانه ای و کروی شکل مدلسازی انجام شده است تا اهمیت شکل هندسی و نوع شرایط حرارتی بر مقدار دفع رطوبت پیوندی مشخص شود. در اینحالت نتیجه گرتفه شد که مقدار دفع رطوبت پیوندی به ترتیب در نمونه کروی استواته ای و تیغه ای شکل بیشتر است. در ادامه با مدلسازی در محیط خشک کن پارامترهای کلیدی و اثر شرایط عملیاتی در طراحی بر مبنای کاهش هزینه ها بررسی شدند. سپس با انجام مدلسازی دقیقتر در حالت ناپایا حل تحلیلی برای معادلات مدل انجام شد. در نهایت برای سیستم استوانه ای مدلساز ی انجام شد که با بکار بردن تغییر متغیرهای خاصی معادلات جدید با استفاده از روش crank-nicolson گسسته شدند. در تمام حالات از نرم افزار matlab برای نوشتن برنامه محاسبات استفاده اشده است. از مهمترین نتایج محاسبات به مواردی اشاره شده است که عبارتند از زمان خشک شدن ارتباط مستقمی با مربعی ضخامت جسم دارد. به دلیل کنترل شوندگی فرایند با انتقال جرم وارتباط معکوس ضریب انتقال جرم با فشار با افزایش فشار در محیط خشک کن زمان خشک شدن کمتر شده است. به دلیل افزایش جرم توسط نفوذ گرمایی یا اثر sorret زمان خشک شدن کمتر شده است. در محدوده های کم تغییر فاز زمان و خشک شدن کمتر ولی در محدوده های بیشتر بدلیل تجمع جرم و حرارت زمان خشک شدن بیشتر شدند در انتها پیشنهاداتی برای کارهای تحقیقاتی آینده ارایه شده است.

در این تحقیق ، شبیه سازی برج های جذب گاز co2 و h2s همراه گاز طبیعی توسط محلول های آمین به روش انتقال جرم و بر اساس مدل rate-based ارایه و مورد بررسی قرار گرفته است. در این مدل از تئوری دو فیلمی در انتقال جرم استفاده و تعادل فیزیکی –شیمیایی فقط برای جزء h2s در فاز مایع در نظر گرفته شده است. در حل ریاضی مدل، مشکل ترین و زمانبرترین قسمت مربوط به تعیین پروفیل غلظت h2s و co2 در فیلم مایع است که اکثرا برنامه شبیه ساز را با مشکل مواجه و خروجی برنامه را مختل (عدم همگرایی خروجی) و یا با خطای بالا ارایه می نماید. در این کار با استفاده از معادلات خطی و روش حل ماتریسی آنها، بر این مشکل فایق و نتایج مطلوب ومعتبری به دست آمده است. در این مدل سعی شده از هر گونه فرضیات که موجب کاهش دقت و توانایی مدل می شود خودداری گردد و حتی الامکان شرایط مدل با واقعیت موجود تطابق و تشابه کامل داشته باشد. در فیلم و فاز مایع h2s به دلیل آنی بودن واکنش آن با آمین، در هر نقطه، در تعادل ترمودینامیکی قرار دارد. جهت به دست آوردن داده های دقیق عملیاتی، یک سیستم جذب و دفع که شامل دو دستگاه برج با قطر 20 اینچ و تعداد 7 سینی روزنه ای به انضمام دستگاه ها و تاسیسات فرآیندی مربوطه طراحی، ساخت و در آزمایشگاه نصب شده است. این برنامه جهت شبیه سازی برج های جذب h2s و co2 پالایشگاه های خانگیران و اهواز-یک و برج جذب نیمه صنعتی استفاده شده و نتایج خروجی آنها با داده های صنعتی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته و نزدیکی و مطابقت بسیار بالایی بین خروجی مدل و داده های صنعتی مشخص شده است. در ضمن تاثیر جریان فرعی آمین بر مدل ارایه شده و همچنین عملکرد برج جذب و محل بهینه تزریق جریان فرعی آمین به برج و عوامل موثر بر آن بررسی گردیده است. در این بررسی جریان فرعی آمین تاثیر پارامترهایی از جمله، مقدار جریان گاز ورودی، مقدار کل جریان آمین، مقدار جریان آمین فرعی، غلظت h2s در گاز ورودی ، درصد وزنی آمین در محلول و فشار برج بر روی عملکرد برج جذب و نیز سینی بهینه محل تزریق آمین فرعی مورد بررسی قرار گرفته است. برای نتیجه گیری بهتر از مدل ارایه شده و نتایج به دست آمده از برج جذب نیمه صنعتی از نرم افزار hysis در خاتمه استفاده شده است.

ماندگی یکی از پارامترهای مهم در محاسبات افت فشار، تعیین خوردگی خطوط انتقال جریان های دو فازی و هم چنین طراحی تجهیزات متصل به خطوط انتقال می باشد. جمع آوری داده های آزمایشگاهی از ضروریات مطالعات ماندگی است. لذا در تحقیق حاضر دستگاهی برای اندازه گیری ماندگی آب-هوا طراحی و ساخته شد. بخش آزمایش دستگاه 3m طول و %3m قطر دارد. زاویه بخش متحرک از 0 تا 40 (شیبدار بالارو) تغییر نمود. در حالت افقی الگوهای جریان مشاهده شده عبارتند از: لایه ای، لایه ای/ موجدار، توپی لخته ای و در حالت شیبدار بالارو الگوهای جریات توپی، لخته ای، حلقوی/حبابدار، حلقوی/لخته ای، لخته ای/ موجی لخته ای/ حبابی دیده شدند. پس از پایداری جریان، ماندگی مایع (آب) با ایزوله کردن بخش آزمایش بوسیله دو شیر سریع بسته شونده اندازه گیری شده است. آزمایشات نشان می دهند تغییرات دبی آب و هوا و هم چنین تغییر زاویه خط لوله بر ماندگی موثر هستند. سپس مدلی تجربی برای اندازه گیری ماندگی مایع در خطوط لوله افقی و شیبدار بالارو ارائه گردید. مدل تجربی ارائه شده با سایر مدلهای تجربی ماندگی در خط لوله افقی و شیبدار بالارو در الگوهای مختلف جریان و زوایای متنوع مقایسه شد.نتیجه مقایسه نشان می دهد مدل ارائه شده در حالت افقی کمتر از 12% و در حالت شیبدار کمتر از 15% از داده های آزمایشگاهی انحراف دارد. علاوه بر مطالعات تجربی، مدل مکانیزمی وانگ وایز که مربوط به محاسبه ماندگی جریان لایه ای در خط لوله افقی می باشد با ارائه رابطه جدیدی برای ضریب اصطکاک سطح مشترک بهبود داده شد. علاوه بر این مدل مکانیزمی برای محاسبه ماندگی جریان لخته ای در خط لوله افقی ارائه شده است. این مدل مقدار ماندگی جریان لخته ای را مستقیماً با حل روابط بدست آمده محاسبه می نماید. مدل مکانیزمی ارائه شده مطابقت خوبی با داده های آزمایشگاهی دارد و خطای آن کمتر از 4% می باشد .