در این پایان نامه، هدف بررسی ماندگی گاز در ستون حبابی و ارائه مدل هیدرودینامیکی برای پیش بینی آن با در نظر گرفتن اثر سرعت گاز و دیگر پارامترها می باشد. مدلی که ارائه خواهد شد، می تواند در انتخاب، طراحی و افزایش مقیاس راکتورهای با چنین ویژگیهایی به کار برده شود. در مدل اول، ماندگی گاز در سه ستون حبابی با قطرهای داخلی 0/1، 0/15 و 0/38 متر، مجهز شده به صفحه سوراخ دار در سیستم هوا-آب و در شرایط دمای محیط و فشار اتمسفریک و در رژیم جریان همگن محاسبه می شود. در مدل دوم، ماندگی گاز در یک ستون حبابی با قطر 0/1 متر، با شرایط مشابه مدل اول، محاسبه می شود. نتایج حاصل از مدل اول نشان می دهد که با افزایش سرعت ظاهری گاز ورودی ماندگی گاز به طور خطی افزایش می یابد. با افزایش قطر ستون حبابی خطای بین مدل و داده های تجربی کاهش می یابد که این کاهش خطا به دلیل کاهش تاثیر دیواره ستون حبابی بر ماندگی گاز می باشد. در مدل دوم نیز با بهینه سازی توزیع های شعاعی سرعت گاز و مایع، توزیع شعاعی ماندگی گاز به دست می آید و با انتگرال گیری از توزیع شعاعی ماندگی گاز، ماندگی گاز در کل ستون حبابی حاصل می شود.

در پژوهش انجام گرفته با استفاده از تحلیل اگزرژی به بررسی عملکرد ایستگاه تقویت فشار پرداخته شده است. هدف بهینه سازی عملکرد ایستگاه تقویت فشار با استفاده از تحلیل اگزرژی در جهت کاهش مصرف انرژی می باشد. تحلیل اگزرژی روشی ترمودینامیکی است که با استفاده از آن بازگشت ناپذیری-های سیستم به صورت کمی محاسبه می شود. کمپرسورهای مورد استفاده در ایستگاه جهت غلبه بر افت فشار به وجود آمده در امتداد خط لوله به کار گرفته شده اند. کمپرسورها با سرعت های متغیر قادر به تراکم گاز می باشند. با تغییر سرعت کمپرسور، مقدار سوخت مصرف شده در محفظه ی احتراق توربین نیز متعاقباً تغییر می کند. عمل تراکم منجر به افزایش دمای گاز متراکم شده می شود در نتیجه استفاده از کولر های هوا جهت خنک سازی آن اجتناب ناپذیر می باشد. برای بررسی عملکرد ایستگاه به منحنی مشخصه توربین و کمپرسور نیاز است که برای هر کمپرسور و توربین منحصربه فرد می باشد. در ادامه به تحلیل و بررسی ده چیدمان ممکن جهت یافتن بهترین حالت بهینه از لحاظ میزان مصرف سوخت و بازگشت ناپذیری سیستم پرداخته شده است. برای این منظور ایستگاه تقویت فشار آبپخش واقع بر بزرگترین خط لوله ی انتقال گاز ترش جهان ، انتخاب شده است. با توجه به ترش بودن گاز انتقالی و تأثیر آن بر روی رفتار حقیقی گاز، با استفاده از تئوری حالات متناظر و کمک گرفتن از نوعی معادله ی ساده شده ی ویریال رفتار حقیقی گاز مدل سازی شده است. نتایج حاصل از مدل سازی بیانگر این است که بازده اگزرژتیک هر توربوکمپرسور شدیداً به شرایط عملیاتی کمپرسور و نسبت تراکم خواسته شده وابسته است. نتایج مدل سازی منجر به تعیین بهترین آرایش برای ایستگاه مورد نظر گردید. بهترین آرایش دارای دو کمپرسور سری به انضمام کولرهای هوا بوده که دارای بازده اگزرژتیک 59/99% ، تخریب اگزرژی 941/104 مگاوات و کاهش 87/55% در مصرف سوخت نسبت به پرمصرف ترین آرایش می-باشد. از دیگر عوامل تأثیر گذار بر روی بازده اگزرژتیک ایستگاه تعداد کمپرسورهای مورد استفاده است. چیدمان بهینه وابسته به نسبت تراکم مورد نظر و مقدار جریان رسیده به ایستگاه می باشد. همچنین در بخشی پایان نامه حاضر ملاحظات اقتصادی مسئله نیز در نظر گرفته شده است. این مهم با برآورد قیمت تمام شده ی قطعات اصلی مورد استفاده در ایستگاه و همچنین تأثیر بهینه سازی در مصرف سوخت سیستم و مقایسه ی بین چیدمان های مختلف انجام شده است.

در این تحقیق عملکرد غشاء نانوفیلتر ne4040-90 برای حذف کلروفرم به عنوان ترکیب شاخص تری¬هالومتان¬ها و برموفرم از آب آشامیدنی مطالعه شده است. تغییرات درصد حذف این ترکیبات و فلاکس (flux) آب تصفیه شده با فشار و غلظت خوراک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده¬ی افزایش فلاکس آب تصفیه شده با افزایش فشار بوده است. همچنین درصد حذف این ترکیبات با افزایش فشار کاهش یافته است. علاوه بر این با افزایش غلظت خوراک، میزان درصد حذف کلروفرم و برموفرم نیز افزایش یافته است. مشاهده شده است که غلظت خوراک، تأثیری بر فلاکس آب تصفیه نداشته است. به نظر می¬رسد این مطلب به دلیل ماهیت آزمایشات که حذف غلظت¬های بسیار کم این ترکیبات از آب را بررسی می¬کند، باشد. در فصل چهارم نتایج آزمایش با استفاده از دو مدل نفوذ- جابجایی و مدل ترکیبی نرنست- پلانک و تئوری فیلم مدلسازی شده است. که در مدلسازی با استفاده از مدل نفوذ- جابجایی میزان خطای بدست آمده کم¬تر است.

در این پایان نامه هدف مطالعه آزمایشگاهی ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال دوفازی آب و هوا می باشد. برای انجام این کار ابتدا دستگاه آزمایشگاهی که بتواند تغییرات ضریب انتقال حرارت را در شار حرارتی ثابت برای سیال دوفازی اندازه گیری کند طراحی و ساخته شد. در قسمت اصلی این دستگاه آزمایشگاهی، هفت عدد سنسور pt100 روی بدنه لوله ای که اطراف آن شار حرارتی ثابت تولید می شود، به کار برده شد و دو عدد سنسور دیگر از همین نوع برای اندازه گیری دمای ورودی و خروجی سیال در قسمت آزمایش استفاده شد. یک مخزن جدا کننده آب و هوا و همچنین یک مبدل حرارتی برای خنک کردن سیال خروجی از قسمت آزمایش به کار برده شد. بعد از اندازه گیری دبی آب و هوا، جریان وارد یک صفحه مدور شده و باهم مخلوط شده و وارد قسمت آزمایش شدند. برای ساخت نانو سیال ابتدا پودر نانو ذره اکسید آلومینیم با آب مقطر مخلوط شده و بعد از مشخص شدن ph بهینه نانو سیال، برای پایداری نانوسیال، نانوسیال در دستگاه التراسونیک قرار داده شد. در آزمایش های انجام شده مشخص شد که در دبی های پایین آب و هوا نانو ذرات ضریب انتقال حرارت را افزایش می دهد و هر چقدر مقدار نانو ذرات بیشتر شود ضریب انتقال حرارت بیشتر افزایش پیدا می کند ولی در دبی های بالای مایع، نانو سیال تاثیر چندانی بر ضریب انتقال حرارت ندارد و همچنین مشخص شد یکی از راه های افزایش ضریب انتقال حرارت، دوفازی کردن سیال می باشد. برای این کار هوا وارد سیال شد و مشخص شد که نانو سیال می تواند ضریب انتقال حرارت را افزایش دهد. اگر دبی مایع ثابت باشد با افزایش دبی هوا دو ترم نانوسیال و تغییر الگوی جریان ضریب انتقال حرارت را افزایش می دهد.