هدف از این تحقیق مدلسازی همزمان انتقال جرم و حرارت ذرات مرطوب در خشک کن بستر سیال ناپیوسته می باشد، بطوریکه توزیع رطوبت و دما در داخل ذره و همچنین در فاز گازی خشک کن بدست می آید. جهت توصیف فرآیند از مدل دو فازی گاز-جامد استفاده شده و تغییرات خواص فیزیکی ذرات جامد و جریان هوا در طی فرآیند خشک شدن در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل غیر خطی حاصل از مدلسازی توسط روش عددی تفاضل محدود، با استفاده از نرم افزار متلب و برای خواص فیزیکی نخودسبز حل شده اند. نتایج حاصل از مدلسازی ریاضی با داده های آزمایشگاهی مقایسه شدند و توافق خوبی بین آنها مشاهده شد. به علت اثر متقابل بین ذرات جامد و جریان هوا، دما و رطوبت هوا به میزان چشمگیری در طول بستر تغییر کرده و روی انتقال جرم و حرارت در داخل ذرات تأثیر می گذارد. در مدلسازی انتقال حرارت در داخل ذرات از دو مدل ظرفیت فشرده لامپ و مدل دمای گسترش یافته استفاده شد، که با توجه به کوچک بودن مقدار عدد بایو حرارتی، پروفایل دمایی در داخل ذرات جامد یکنواخت (مدل لامپ) می باشد.

خشک کن های پاششی یکی از مهم ترین انواع خشک کن ها می باشند که کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله: صنایع غذایی، داروئی و شیمیایی دارند. با وجود بررسی های بسیاری که بر روی این خشک کن ها صورت گرفته، عملکرد این نوع خشک کن ها هنوز از مباحث مهم و مورد توجه محققان است. بنابراین مدل سازی ریاضی و شبیه سازی فرایند خشک شدن قطرات در خشک کن های پاششی می تواند گامی مهم در شناخت هر چه بیشتر این نوع خشک کن-ها باشد. هدف اصلی این تحقیق، مدل سازی خشک کردن مواد در یک خشک کن پاششی در جریان همسو می باشد. بدین منظور مدلی جهت پیش بینی رفتار خشک کن ارائه شده است که میتوان به وسیله آن عملکرد خشک کن را در شرایط مختلف عملیاتی پیش بینی کرد. در این مدل سازی، معادلات انتقال جرم، انتقال حرارت و انتقال مومنتوم روی قطرات و جریان هوای داغ نوشته شده است و سپس این معادلات به صورت همزمان توسط یک برنامه matlab حل شدند. جهت بررسی صحت نتایج مدل، نتایج به دست آمده از مدل با داده های تجربی بدست آمده از یک خشک کن پاششی صنعتی مورد مقایسه قرار گرفته اند. پس از اطمینان از مدل پیشنهادی، تأثیر تغییرات پارامترهای جریان های ورودی به خشک کن، بر خصوصیات محصول خروجی مورد بررسی قرار گرفتند.

هدف از این تحقیق بررسی تجربی و پیش بینی سینیتیک انتقال جرم در فرایند آبزدایی اسمزی مواد بوده است. در این راستا بررسی تجربی بر روی قطعات تیغه ای و استوانه ای سیب در محلول آب و ساکاروز و همچنین نمونه های کروی گوجه گیلاسی در محلول آب و نمک صورت گرفت. غلظت های محلول ساکاروز 40،30 و 50 درصد وزنی، دماهای محلول40،30 و 50 درجه سانتی گراد و زمان های انجام فرایند بین صفر تا 6 ساعت بودند. جهت بررسی انتقال جرم در حین آب زدایی اسمزی سیب و تخمین رطوبت از دست رفته و جامد جذب شده تعادلی ، از مدل آزورا استفاده شد. با استفاده از حل تحلیلی قانون دوم فیک و غلظتهای تعادلی بدست آمده، ضرایب نفوذ موثر آب و ساکاروز در سیب محاسبه شدند. در نمونه های سیب ، چروکیدگی در حین فرایند آبزدایی اسمزی بررسی شد و مقادیر ضرایب نفوذ برای نمونه های سیب با در نظر گرفتن چروکیدگی نیز محاسبه شدند. با مقایسه مقادیر نفوذ با و بدون در نظر گرفتن چروکیدگی، مشاهده شد که مقادیر نفوذ با احتساب چروکیدگی از حالتی که از این پدیده صرف نظر شود، کمتر است. همچنین در فرایند آبزدایی اسمزی نمونه های کروی گوجه گیلاسی در محلول آب و نمک غلظت های محلول نمک 10، 18 و25 درصد وزنی، دماهای محلول 30، 40 و 50 درجه سانتی گراد و زمان های انجام فرایند بین صفر تا 5 ساعت بودند. آزمایش های مربوط به گوجه گیلاسی با دو روش پیوسته و ناپیوسته به منظور مقایسه این دو روش انجام شد. مقادیر غلظت های تعادلی و ضرایب نفوذ همانند نمونه های سیب با مدل آزورا و حل معادله فیک بدست آمدند. با مقایسه این دو روش این نتیجه حاصل شد که روش پیوسته خطاهای ناشی از پراکندگی داده ها را کاهش داده است اما روش دقیقی برای بررسی سینیتیک انتقال جرم نمی باشد.

آبزدایی اسمزی ، فرآیندی است که در آن با غوطه وری مواد غذایی از جمله میوه و سبزیجات در یک محلول تغلیظ شده با فشار اسمزی بالاتر، آب از درون ماده ی غذایی به صورت جزئی خارج و به درون محلول اسمزی نفوذ می کند. در واقع آبزدایی اسمزی فرآیندی جهت خارج کردن بخشی از آب بافت گیاهی یا حیوانی می باشد که با غوطه ور کردن ماده غذایی در یک محلول هایپرتونیک مناسب صورت می گیرد[ponting, 1973]. در این فرآیند دیواره های سلول ماده ی غذایی به عنوان یک غشا نیمه تراوا عمل نموده و به علت وجود گرادیان غلظت بین محلول اسمزی و مایعات داخل سلولی نیروی محرکه ی لازم برای خروج آب از ماده ی غذایی ایجاد می شود. هدف اصلی و بنیادین آبزدایی اسمزی مواد، کاهش محتوای آب در جهت به حداقل رساندن میزان واکنش های شیمیایی و تسهیل در توزیع و همچنین ذخیره سازی مواد غذایی است. کاهش رطوبت، بخش عمده و اصلی عملیات آبزدایی مواد غذایی می باشد. نیروی محرکه لازم جهت حذف آب، از اختلاف فشار اسمزی درون مواد غذایی و محلول اسمزی اطراف آن تامین می شود. آبزدایی اسمزی محبوب ترین و کارآمد ترین راه برای کاهش رطوبت و حفظ کیفیت، رنگ، عطر و طعم مواد غذایی تحت شرایط محیط می باشد[escriche, etal . 2000]. این فرآیند در دمای محیط نیز موثر است و از آن می توان به عنوان یک مرحله مقدماتی پیش از فرآیند های خشک کردن استفاده نمود. همچنین، نظر به اینکه تغییرات نامحسوسی در خواص ظاهری و کیفیت محصولات غذایی ایجاد می کند، اغلب در تهیه و تولید محصولات غذایی جدید از میوه و سبزی مورد استفاده قرار می گیرد. 1-2. نگرش کلی بر روش توسعه یافته لامپ در طراحی ها و عملیات فنی و مهندسی همواره نیاز به مدلسازی یک فرآیند به عنوان ابزاری برای پیش بینی و انجام محاسبات وجود دارد. تعداد بسیار کمی از سیستم های معادلات دیفرانسیلی وجود دارند که راه حل های دقیق تحلیلی برای آنها قابل استفاده می باشد و حتی در برخی موارد، استفاده از این راه حل ها به دلیل پیچیده گی بسیار ناکارآمد می باشند. در نتیجه روش های تقریبی جهت تحلیل و بررسی مسائل ناپایای انتقال حرارت و جرم توسعه یافته اند، این روش ها عبارتند از : روش های عددی، تقریب چند جمله ای ، اختلال تکین و روش تعامد تطبیقی [rice, r. g., et.al, 1994]. روش های تقریبی اغلب به منظور ساده سازی معادلات حاکم بدون ایجاد خطای قابل ملاحظه ای در نتایج، حتی اگر استفاده از روش تحلیلی امکان پذیر باشد اعمال می شوند و این مسئله عمدتا به دلیل زمان بر بودن و پیچیدگی روش تحلیلی می باشد. در تجزیه و تحلیل مسائل ناپایای انتقال حرارت و همچنین سایر سیستم های پیچیده حرارتی به منظور ساده سازی و کاهش تعداد متغیرهای مستقل، از روش های مختلف مدل لامپ بهره گرفته می شود. که بدین سبب انتگرال گیری و یا متوسط گیری از معادلات دیفرانسیلی جزئی چند بعدی در یک یا چند مسیر فضایی اعمال می گردد[alhama, f., et.al. 2001]. در مدل کلاسیک لامپ، توزیع دما در ماده یکنواخت فرض شده و این فرضیه بدین معنی است که این روش تنها به مواد جامد بسیار کوچک یا موادی که هدایت گرمایی بالایی دارند و یا در معرض محیط همرفتی ضعیف قرار دارند، محدود می گردد[holman, j. p., 1981]، مسائلی با عدد بایوت(bi=hs/k) کمتر از?/0. مدل پیشرفته لامپ به منظور غلبه بر این محدودیت توسعه یافته است. در مدل توسعه یافته لامپ، از روش هرمیت و روش تقریب چند جمله ای استفاده می شود تا میزان متوسط دما و شار گرمایی محاسبه گردد. هر چند مطالعات بسیاری در خصوص استفاده از مدل های لامپ چه در حالت کلاسیک و چه در حالت پیشرفته آن انجام گرفته است، لیکن موضوعات مورد بررسی درحوزه انتقال حرارت بوده و تا کنون تحقیقات اندکی در زمینه ی کاربرد مدل لامپ در مسائل ناپایای انتقال جرم صورت گرفته است [keshavarz, et.al., 2006; ge su, et.al, 2009; dantas, et.al, 2006]. 1-3. اهداف تا کنون تحقیقات بسیار کمی در زمینه ی کاربرد مدل لامپ در مسائل ناپایای انتقال جرم صورت گرفته است. خشک کردن اسمزی، فرآیندی است که در آن با غوطه وری ماده ی مورد نظر در محلولی با فشار اسمزی بالاتر از آن، آب از درون ماده به صورت جزئی خارج می شود. در واقع این فرآیند را می توان با دقت بیشتر یک فرآیند غلظتی در نظر گرفت تا فرآیند خشک کردن. این فرآیند حتی در دمای محیط نیز موثر است و در آن انتقال جرم تقریبا در شرایط هم دما صورت می گیرد. بنابراین آبزدایی اسمزی را به عنوان یک فرآیند کنترل کننده ی انتقال جرم در نظر گرفته و مدلسازی ریاضی آن تنها با توسعه معادلات انتقال جرم مناسب صورت می گیرد. از اهداف این پژوهش عبارتند از 1. بررسی تجربی مکانیسم انتقال جرم در فرآیند آبزدایی اسمزی چند نمونه ماده در محلول های آب و نمک و همچنین آب و ساکاروز. 2. مدلسازی ریاضی فرآیند انتقال جرم در مواد توسط یک مدل لامپ گسترش یافته بر اساس روش تقریب یک چند جمله ای پارابولیک. 3. مدلسازی ریاضی فرآیند انتقال جرم در مواد توسط یک مدل لامپ گسترش یافته بر اساس روش تقریب یک چند جمله ای توانی. 4. پیش بینی متوسط تغییرات غلظت رطوبت و مواد حل شونده با استفاده از مدل های ریاضی لامپ پیشرفته و مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی مذکور نسبت به روش حل دقیق تحلیلی معادله دیفرانسیلی جزئی حاکم بر مسئله و همچنین نسبت به نتایج تجربی به دست آمده از فرآیند آبزدایی اسمزی نمونه ها.

در این تحقیق، مدل های ریاضی مختلف جهت پیش بینی رفتار یک ذره جامد منفرد طی فرآیند خشک نمودن در شرایط ثابت محیطی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور اعتبارسنجی مدل های ارائه شده از داده های خشک شدن قطعات استوانه ای هویج در سیستم مختصات استوانه ای و ذرات کروی نخودسبز در سیستم مختصات کروی استفاده شده است. ابتدا مدل های لامپد معرفی شده اند و اعتبار هریک از آنها در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس مدل های گسترش یافته براساس معادلات بقای جرم و انرژی یک بعدی (شعاعی) و شرایط مرزی مختلف، با درنظرگرفتن چروکیدگی وتغییرات خواص فیزیکی جسم جامد طی فرآیند خشک نمودن، جهت پیش بینی تغییرات دما و توزیع رطوبت درون ماده ارائه شده اند. معادلات مربوط به هریک ازاین مدل ها به روش عددی تفاضلات محدود ضمنی و به کمک یک برنامه کامپیوتری در نرم افزار matlab حل شده اند. نتایج مدل های ارائه شده با یکدیگر و نیز با داده های تجربی مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که درنظرگرفتن چروکیدگی ماده در مدل ریاضی و شرط غیر تعادلی بر روی سطح ماده جامد خشک شونده منجر به نتایج بهتری در مقایسه با داده های تجربی می گردد

خشک کردن یکی از راه های مدرن نگهداری از محصولها می باشد.اهمیت این موضوع از یک سو و اهمیت صرفه جویی در مصرف سوخت از سوی دیگر طراحی سیستمی جهت خشک کردن مواد غذایی با انرژی خورشیدی را اقتصادی و مهم جلوه می دهد . بشر در دوران زندگی خویش همواره از انرژی خورشید بهره برده است. به طور کلی مزایای استفاده از انرژی خورشید را می توان قابلیت تجدید پذیری ، تمیز و رایگان بودن آن نام برد. در این تحقیق، مدل ریاضی جهت پیش بینی رفتار ماده طی فرآیند خشک شدن در خشک کن خورشیدی با تابش مستقیم مورد بررسی قرار گرفته است .سپس مدل ریاضی براساس معادلات بقای جرم و انرژی یک بعدی و شرایط مرزی مختلف جهت پیش بینی تغییرات دما و توزیع رطوبت درون ماده ارائه شده اند. معادلات مربوطه ، به روش عددی تفاضلات محدود ضمنی و به کمک یک برنامه کامپیوتری در نرم افزار matlab حل شده اند. اعتبار مدل با مقایسه میزان رطوبت متوسط اندازه گیری شده حاصل از انجام آزمایشات نسبت به رطوبت متوسط پیش بینی شده توسط مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است.

بستر سیال سه فازی جامد ، مایع ، گاز در سال های اخیر ظهور کرده و رشد چشمگیری داشته به طوریکه یکی از پرکاربردترین تجهیزات در عملیات های سه فازی می باشد.اکثر این نوع تجهیزات در صنایع شیمیایی ، پالایش،پتروشیمی ، فرایند های پتروشیمی ، دارویی و صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرند در بستر سیال سه فازی ،فاز مایع و گاز را از میان مواد جامد کروی شکل با یک سرعت مطلوب عبور می دهند تا زمانیکه ذرات جامد به صورت معلق درآیند.ذرات جامد در بستر سیال به وسیله یک سطح متخلخل(توزیع کننده صفحه ای فاز گاز) پشتیبانی می شوند. همچنین سرعت جریان گاز در حال عبور از توزیع کننده موجب انتقال مومنتوم به دیگرفازها ازجمله جامد می شود در این پایان نامه به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)به بررسی هیدرودینامیکی یک سیستم بستر سیال سه فازی پرداخته شده است.این مطالعه شامل بررسی اثر پارامترهایی نظیر سرعت فاز گاز،شرایط فیزیکی جزء سوم(فلز جامد) بر ماندگی فازهای جامد و گاز ،بررسی پروفایل سرعت های همه فازها، فشار استاتیکی قطره فشار جزعی قطره روی دیواره و جریان های انرژی می باشد. یک ستون بستر سیال سه فازی که به ارتفاع 1متر و قطر 20سانتیمتر که حاوی فاز مایع می باشد به طوریکه فاز جامد با جزء حجمی های متفاوت درون فاز مایع پخش شده و فاز گاز با سرعت های مختلف از درون یک پخش کننده فاز گاز(اسپارژر) به قطر 2 سانتیمتر وارد ستون می شود.نتایج حاکی از این می باشند که با افزایش سرعت فاز گاز از 02/0تا 08/0متر بر ثانیه ،میزان ماندگی فاز جامد کاهش پیدا می کند و ماندگی فاز گاز با افزایش همراه است. همچنین بررسی شعاعی ماندگی فازها حاکی از آن است که میزان ماندگی در مرکز ستون بیشتر از دیواره ها می باشد که این تغییر در ماندگی فاز گاز بیشتر است.سرعت شعاعی در ستون های باقطر کوچکتر بیشتر از ستون های با قطر بزرگتر است.

رسوب آسفالتین به طور عمده تحت تاثیر بازیابی نفت خام است و خواص نفت خام را تغییر می دهد. بنابراین برای پیش بینی رسوب آسفالتین دو مدل ترمودینامیکی و مقیاس گذاری در مطالعات مختلف ارائه شده است. در تحقیق حاضر سه مدل برای پیش بینی میزان رسوب آسفالتین ارائه شده است، دو مدل هوشمند و یک مدل مقیاس گذاری. مدل های هوشمند حاضر از نوع شبکه عصبی هستند. در مدل های هوشمند از پارامترهای تاثیر گذار بر رسوب آسفالتین همچون فشار، نسبت رقیق سازی و وزن مولکولی سیال تزریقی استفاده شده است. در ابتدا مدل شبکه عصبی برای پیش بینی رسوب آسفالتین مورد استفاده قرار گرفته است. در دیگر مدل هوشمند، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه-سازی پیکربندی شبکه عصبی استفاده شده است که با این کار نتایج شبکه عصبی بهبود بخشیده شده است. دیگر مدل ارائه شده مدل مقیاس گذاری بهبود یافته است. در این کار، رسوب آسفالتین بصورت تابعی از فشار، نسبت رقیق سازی و وزن مولکولی سیال تزریقی و به صورت تابع غیر خطی از دو متغیر چگالی نفت و میزان رزین به آسفالتین موجود در نوع نفت می باشد. برای نشان دادن دقت مدل ها، داده های مختلف آزمایشگاهی حاصل از نفت های مختلف (سبک، متوسط و سنگین) در آزمایشگاه به کار گرفته شده است. نتایج پیش بینی مدل ها با داده های نفت ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است که در آن شبکه عصبی توانایی پیش بینی میزان رسوب آسفالتین را با دقت قابل قبولی ( 97/0r2~) را دارا بوده است. با بهینه سازی پیکربندی شبکه عصبی با الگوریتم ژنتیک، مقدار خطای پیش بینی شبکه به مقدار قابل توجهی بهبود یافت ( 99/0r2~). از طریق مدلسازی مقیاس گذاری تعمیم یافته ارائه شده نیز نتایج قابل قبولی ( 95/0r2~) با سایر مدل های ارائه شده حاصل شده است.

استخراج از جامدیکیازپرکاربردترینوقدیمیترینفرآیندهایجداسازیدرمهندسیشیمیمیباشدکهبهروشهایگوناگونصورتمیپذیرد.دراینتحقیقازیکبسترثابت و همچنین ظرف همزندار ناپیوستهجهتاستخراجبیکربناتپتاسیمازذراتمتخلخلاستوانهایشکل پلی آمید به وسیلهآبمقطربهعنوانحلالاستفادهشده است. برای استخراج در بستر ثابت، از دو روش ترکیب مفاهیم سرعت و تعادل و روش تبدیل بستر ثابت به زیرلایه های کوچکتر بستر سیالی استفاده شده است.مقایسه نتایج مدل ارائه شده با داده های تجربی نشان داد که روش اول با میزان خطایrmse میانگین 0241/0 از دقت کمتری در مقایسه با روش دوم با خطای میانگین 0095/0 برخوردار است. همچنین در این مطالعه تعداد لایه های مناسبی که فرض بستر سیالی استفاده شده در روش دوم را دقیق تر می کند نیز بدست آمده است. جهت مدل سازی فرایند استخراج در ظرف همزندار ناپیوسته نیز دو روش ارائه شده است که شامل مدل استفاده از ضریب انتقال جرم حجمی و مدل نفوذ در حجم محدود از محلول می باشد.در مدل نفوذ در حجم محدود ضریب تفکیک بیکربنات پتاسیم بدست آمده و با حالت توزیع مساوی آن در فاز مایع و جامد، که در تحقیقات دیگر استفاده شده، مقایسه شده است. نتایج نشان داد که در روش استخراج در ظرف همزن دار ناپیوسته، مدل دوم (با در نظر گرفتن ضریب تفکیک) دارای خطای میانگین 0875/0 است که در مقایسه با مدل اول با خطای میانگین 3304/0 دقیق تر است. همچنین در این تحقیق ضریب نفوذ موثر و غلظت تعادلی بیکربنات پتاسیم مورد نیاز در مدل های مذکور به روش تجربی بدست آمده است.

در این تحقیق فرایند خشک شدن یک ماده به صورت منفرد و توده ای در خشک کنهای بستر ثابت و سیالی از منظر ترمودینامیکی مدل سازی شده است. مدل پیشنهادی مربوط به ماده منفرد با داده های تجربی حاصل از خشک کردن سیب زمینی کروی و برگ سبز چای و برای توده مواد با داده های حاصل از خشک کردن نخود فرنگی و چای مورد بررسی و اعتبار سنجی قرار گرفت. نمونه های کروی سیب زمینی و نخود فرنگی در سه دمای 40، 50 و 60 درجه سانتیگراد و همچنین برگ های سبز چای در سه دمای 35، 45 و 55 درجه سانتی گراد در داخل یک خشک کن آزمایشگاهی در بازه زمانی 0 تا 140 دقیقه خشک شده و داده های مربوط به محتوای رطوبت، دمای سطح نمونه ها و دمای هوای خروجی از خشک کن استخراج گردیدند. مدل پیشنهادی با برقراری موازنه جرم و انرژی بر پایه معادلات ترمودینامیکی، تغییرات دمای نمونه، دمای هوای خروجی، رطوبت نمونه ها، رطوبت هوای خروجی و همچنین آنتروپی تولید شده و اکسرژی را پیش بینی می کند. نتایج نشان می دهند که تغییرات سرعت هوای ورودی تاثیر کمی بر سرعت خشک کردن مواد دارد اما افزایش قطر و مقدار جرم نمونه اولیه مدت خشک کردن را طولانی تر می نماید. دمای سطح نمونه ها در ابتدا سریعاً افزایش یافته سپس در انتهای فرایند به دمای گاز می رسد. دمای هوای خروجی نیز با خشک شدن مواد و گذشت زمان افزایش و به دمای هوای ورودی میرسد. نتایج نشان می دهند که رطوبت هوای خروجی با گذشت زمان ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد و در انتهای فرایند به رطوبت هوای ورودی می رسد. آنتروپی تولیدی ابتدا به سرعت افزایش یافته و سپس با خشک شدن ماده سیر نزولی پیدا می کند. اکسرژی همانند انرژی در طول زمان خشک کردن افزایش می یابد. مقایسه نتایج مدل با داده های تجربی نشان دهنده اعتبار مدل پیشنهادی است. درصد خطای نسبی متوسط مدل ماده منفرد نسبت به داده های تجربی برای برگ چای (رطوبت و دما) به ترتیب برابر 6/5 و 1/3 برای رطوبت و دمای پیش بینی شده و برای سیب زمینی برابر 3 و 9/3 بدست آمد. مقدار خطای نسبی مذکور برای توده نخود فرنگی (بستر سیال) به ترتیب 6/4 و 1/6 و برای چای (بستر ثابت) 1/3 و 7/2 حاصل شد.

در این تحقیق یک مدل ریاضی جهت پیش بینی رفتار خشک شدن مواد در یک خشک کن بستر ثابت ناپیوسته ارائه شده است. مدل ریاضی براساس معادلات بقای جرم و انرژی در مواد خشک شونده و همچنین هوای خشک کننده بدست آمده است. معادلات ریاضی بدست آمده توسط یک برنامه کامپیوتری که در محیط نرم افزار متلب نوشته شده حل شدند و از این طریق تغییرات دما و رطوبت ماده و نیز دما و رطوبت هوای خروجی از خشک کن با زمان بدست آمدند. همچنین مدل مذکور تغییرات دما و رطوبت را در طول بستر پیش بینی می نماید. جهت اعتبار سنجی مدل پیشنهادی ، نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی حاصل از خشک کردن برگ های سبز چای در یک خشک کن بستر ثابت مقایسه شدند که این مقایسه نشان دهنده نزدیکی قابل قبول نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی و در نتیجه اعتبار مدل پیشنهادی است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که خشک شدن برگ سبز چای در تمام شرایط در رژیم خشک شدن با سرعت نزولی است. مقدار خطای متوسط نسبی (mre) برای رطوبت، بین داده های تجربی و مدل در سه دمای oc 35، oc45 وoc 55 به ترتیب برابر 53/7 ، 63/11 و 63/5 درصد است. همچنین در این پژوهش مقدار ضریب نفوذ رطوبت در برگ سبز چای محاسبه گردید که عددی در محدوده 11- 10 و m2/s12-10 است.

پدیده جذب سطحی آلاینده های آلی از آب با استفاده از کربن فعال، به طور عمده تحت تاثیر عوامل مختلفی است که این عوامل به سه دسته خواص جاذب استفاده شده، نوع آلاینده و شرایط آزمایش تقسیم می شوند. در این پژوهش، ابتدا متغیرهای تاثیر گذار بر این پدیده شناسایی گردید، سپس داده های آزمایشگاهی مورد نیاز از مقالات مختلف جمع آوری شد. در ادامه از شبکه خودباوری بیژین به عنوان ابزاری جهت مدلسازی جذب سطحی استفاده گردید. ابتدا شبکه با استفاده از دو الگوریتم امید – بیشینه سازی و شیب نزولی آموزش و سپس نتایج حاصل از آن با یکدیگر مقایسه گردید که حاکی از برتری نسبی الگوریتم امید – بیشینه سازی بود. سپس جهت تشخیص حساسیت نسبت به نمونه برداری، انتخاب مجموعه داده های آزمون و آموزش 10 بار تکرار شد و درصد انحراف مطلق برای هر 10 مرتبه محاسبه گردید که مقدار میانگین درصد انحراف مطلق 03/6 محاسبه شد. همچنین از روش شناسی سطح پاسخ برای به دست آوردن مدلی ریاضی برای پدیده جذب سطحی و بهبود شبکه استفاده گردید. در ادامه شبکه بهبود یافته با روش شناسی سطح پاسخ اجرا شد و نتایج حاکی از آن بود که این تغییر بر روی الگوریتم امید – بیشینه سازی بی تاثیر و بر روی الگوریتم شیب نزولی تاثیر مثبت داشت. در ادامه معادله به دست آمده، توسط الگوریتم ژنتیک بهبود بخشیده شد و مقادیر حاصل از پیش بینی آن در شبکه به کار برده شد. مقدار میانگین درصد انحراف مطلق برای دو الگوریتم امید – بیشینه سازی و شیب نزولی در شبکه اولیه، به ترتیب برابر با 96/1 و 4/2 درصد بود. با بهبود شبکه توسط روش شناسی سطح پاسخ این مقدار به 95/1 درصد رسید و با کاربرد الگوریتم ژنتیک مقدار 81/1 درصد به دست آمد.

امروزه نشت نفت به آبهای آزاد دنیا و ایجاد لکههای نفتی به علت مسایل و مشکلات زیست محیطی و اقتصادی به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. روش جذب نفت توسط جاذب یک روش فیزیکی میباشد که با توجه به انتخاب نوع جاذب میتواند بسیار مناسب و ارزان باشد . برای پیش بینی میزان جذب لکههای نفتی توسط جاذبها، تاکنون برخی مدلهای سینتیکی موجود نظیر ایزوترم جذب فرندلیچ و لانگمویر هم توسط برخی محققین مورد بررسی قرار گرفته است اما این مدلها فقط در مواقعی که جذب سطحی رخ میدهد قادر به تخمین میزان جذب بوده، و بیشتر در مباحث انتقال جرم در سطوح کاربرد داشته و از عمومیت چندانی جهت تخمین میزان جذب نفت بر حسب نوع جاذب، برخوردار نیستند. نادر مدلهای موجود در این زمینه اختصاص به مدلهای هوشمند دارد که عموما منحصر به یک یا تعداد محدودی جاذب خاص میباشند. همچنین تاکنون مدل ریاضی جامعی در زمینه حذف آلودگی های نفتی که در برگیرنده انواع جاذب باشد ارائه نشده است. بنابراین در تحقیق سعی شده تا مدل هوشمندی ارائه شود که تا حد قابل توجهی محدودیتهای مدلهای قبلی را نداشته باشد. این مدل هوشمند مدل خودباوری بیژین نام دارد. مدل فوق، قادر به تخمین میزان جذب نفت بر اساس انتخاب خواص نفت و خواص جاذب میباشد. همچنین مدل فوق قادر به پیشنهاد جاذب و میزان کارآیی آن به اپراتور میباشد. در مدل ارائه شده ظرافت جاذب، دانسیته نفت، ویسکوزیته نفت، میزان آلودگی نفتی و نوع جاذب، متغیرهای والد و میزان نفت جذب شده متغیر مولد میباشد. به منظور آموزش و آزمون مدل بیژینی، مجموعهای از دادههای مربوط به جذب نفت از مقالات مختلف جمعآوری شد. این مجموعه شامل 813 سری داده برای هشت جاذب مشخص میباشد. ارتباط بین متغیرهای مدل بیژینی با استفاده از روش شناسی سطح پاسخ نیز مورد بازبینی قرار گرفت که بعد از تایید ارتباط بین متغیرها، یک تابع چندجملهای بین متغیرها با استفاده از روش فوق حاصل گردید. ضرایب چند جملهای تابع فوق با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک مورد بهینه سازی قرار گرفت. از تابع بدست آمده، از روش شناسی سطح پاسخ الگوریتم ژنتیک به عنوان یک ابزار تولید دادههای آزمایشگاهی به جای انجام آزمایش، برای برخی جاذبها استفاده - شد. به کمک این ابزار مدل بیژینی بهبود یافته ارائه گردید که در آن از متغیرهای والد کاسته شد. مجموعهای از دادههای جذب نفت )حدود 91 % کل دادهها( برای برخی از جاذبها که اطلاعات کمی از آنها در دسترس است، ساخته شد. از ویژگی مدل بهبود یافته بیژینی این بود که با افزودن این مجموعه دادههای تولید شده جدید به دادههای قبلی جهت آموزش شبکه، نه تنها از دقت مدل برای تخمین میزان جذب نفت برای دادههای قبلی کاسته نشد، بلکه مدل، قادر به تخمین میزان جذب نفت، برای جاذبهای جدید ) که اطلاعات کمی از آنها در دسترس است( نیز میباشد. خطای مدل بیژینی بهبود یافته برای جذب لکههای نفتی سبک، 9% میباشد. / متوسط و سنگین

در این تحقیق، خشک شدن یک ذره منفرد در هوا با شرایط ثابت توسط مدل های لامپ ساده و توسعه یافته و همچنین روش گسترش یافته، شبیه سازی شده است. در مدل های پیشنهادی با حل همزمان معادلات بقا جرم و انرژی، توزیع رطوبت و دمای ماده در حین خشک شدن پیش بینی می گردند. مدل لامپ توسعه یافته که ساده تر از مدل های توزیع یافته است بر اساس روش تقریب چند جمله ای(polynomial approximation) و همچنین روش تقریب هرمیت(hermit approximation) پیشنهاد شده و با توجه به مقادیر معلوم رطوبت و دمای اولیه ماده، رطوبت و دمای ماده در هر لحظه در حین خشک شدن مشخص می گردد. نتایج حاصل از مدل با نتایج حاصل از حل دقیق تحلیلی مقایسه می گردند. در مدل های لامپ کلاسیک ساده دما و رطوبت ماده در کل جسم به صورت یکنواخت و فقط به صورت تابعی از زمان بیان می گردد. در نتیجه این نوع مدل ها تقریبی بوده و فقط برای اجسام کوچک مورد استفاده قرار می گیرند. در روش های لامپ توسعه یافته این محدودیت برطرف می گردد. در این تحقیق به منظور اعتبار سنجی مدل های ارائه شده نتایج حاصل از مدل هابا نتایج حاصل از روش دقیق تحلیلی مقایسه شده اند. جهت حل مدل ها از خصوصیات فیزیکی هویج در مختصات استوانه ای و کارتزین و نیز از خصوصیات فیزیکی نخودسبز جهت مقایسه مدل ها و نیز میزان خطای هر مدل برنامه ای در محیط matlab نوشته شد که این برنامه دما و رطوبت پیش بینی شده توسط مدل های تقریبی لامپ ارائه شده را با نتایج حاصل از مدل دقیق تحلیلی مقایسه می کنند. نتایج این تحقیق نشان می دهند که در سیستم های کارتزین(تیغه) و استوانه ای روش های p.a و هرمیتh11/h00 و در سیستم کروی روش های p.a و هرمیتh21/h00 جواب های یکسان و دقیق تر از مدل های تقریبی دیگر در مقایسه با روش دقیق تحلیلی به دست می دهند. همچنین روش لامپ ساده دارای بیشترین خطاست. همچنین نتایج نشان می دهند که مدل های لامپ در پیش بینی دما دقیق تر از پیش بینی رطوبت عمل می کنند. مقدار خطای نسبی روش هایh21/h00,p.a در مختصات کروی به ترتیب 0.257334 و0.183354 درصد و خطای نسبی روش هایh11/h00,p.a در مختصات استوانه ای به ترتیب 0.00958 و 0.00958 و در مختصات کارتزین 0.171514 و 0.043614 می باشند.

استخراج اجزا با حلال از منابع زیستی، کاربردهای فراوانی در صنایع غذایی، دارویی و غیره دارد. مطالعه ی انتقال جرمی که در این فرایندها رخ می دهد از جهت طراحی های مهندسی حائز اهمیت است. در پژوهش حاضر، انتقال جرم در نفوذ نشاسته، پروتئین و رطوبت حین فرایند لیچینگ نشاسته از سیب زمینی مورد مطالعه قرارگرفته است. آزمایش ها با غوطه وری نمونه های سیب زمینی در آب مقطر به عنوان حلال در سه دمای 30، 45 و c°55 انجام گرفت و مقدار کاهش نشاسته و پروتئین و همچنین میزان جذب رطوبت در بازه های زمانی مختلف بین صفر تا نهایتاً پنج ساعت، با روش های افزودن معرف، رنگ سنجی و وزن سنجی اندازه گیری شد. به منظور بررسی بهتر فرایند، آزمایش ها به دو صورت انجام گرفت: بار اول تیغه ها به صورت تکی در حجم زیادی از آب قرار گرفتند و مرتبه ی دوم تعداد زیادی نمونه در حجم محدودی آب نسبت به نمونه ها، غوطه ور شدند. در هر مورد مدل های ریاضی متفاوتی برای پیش بینی سینتیک انتقال جرم حل شونده و رطوبت پیشنهاد شد. در هر یک، ابتدا ضرایب نفوذ با برازش حل تحلیلی قانون دوم نفوذ فیک به دست آمدند. سپس یک مدل دوپارامتری دیگر بر اساس مدل ایجاد شده توسط آزورا، به کار گرفته شد. در انتها دو مدل تقریبی چندجمله ای سهمی گون و توانی برای پیش بینی تغییرات غلظت متوسط مواد در فرایند لیچینگ از ماده تک به کار گرفته شدند. نتایج تمامی مدل ها توسط مقایسه ی گرافیکی و آماری با داده های تجربی اعتبار سنجی شدند. نتایج نشان داد که تمامی مدل ها موافقت خوبی با داده های آزمایشگاهی دارند. مدل های تقریبی سهمی گون و دوپارامتری از ساده ترین روابط برخوردار هستند و با دقت قابل قبولی می توان از آن ها در فرایندهای نفوذ در جامدات غوطه ور در سیال استفاده نمود. مدل تقریبی توانی از بالاترین دقت نسبت به حل تحلیلی برخوردار است، ولی شکل پیچیده ای برای استفاده دارد که با توجه به این مسئله ساده سازی هایی محدود به زمان های ابتدایی و یا انتهایی فرایند نیز انجام گرفت. همچنین نشان داده شد که ضرایب نفوذ و مقادیر تعادلی جامد استخراج شده و رطوبت جذب شده در لیچینگ از انبوه تیغه ها دارای مقادیر کمتری نسبت به حالت ماده تک هستند که این امر به-خاطر پایین آمدن پتانسیل شیمیایی انتقال جرم در این حالت می باشد.

تا کنون برای خشک کن های نوار نقاله ای چند گذر مدل سازی ارائه نشده است و بیشتر تحقیقات انجام شده بر روی خشک کن های نوار نقاله ای یک مرحله ای بوده است. در این پروژه مدل سازی ریاضی مناسبی برای خشک کن های نوار نقاله ای چند گذر ارائه شده است. در این مدل سازی از روش های عددی اختلاف محدود و نرم افزار متلب استفاده شده است. در این پروژه انواع خشک کن های نوار نقاله ای معرفی و تشریح شدند و اثر پارامتر های مختلف نظیر رطوبت و دمای مواد جامد و هوای جاری در خشک کن نوار نقاله ای در طول فرآیند خشک شدن مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از تئوری استفاده از چند خشک کن بستر سیال به جای یک خشک کن بستر ثابت، خشک کن نوار نقاله ای شش گذر مورد استفاده در صنایع چای، مدل سازی شده است و متغیر های مهم جهت به دست آوردن محصول با کیفیت و استاندارد در نقاط مختلف خشک کن تعیین گردیدند. پارامتر های تاثیر گذار در فرآیند خشک کردن نظیر ضریب نفوذ و رطوبت تعادلی برای چای با انجام آزمایشات، محاسبه شدند و تابع بیانگر این پارامتر ها با استفاده از نرم افزار متلب با ضریب همبستگی به ترتیب 981/0 و 991/0 به دست آمدند. مدل سازی ارائه شده دارای دقت خوبی است و میانگین خطای نسبی آن 51/9 درصد است. نتایج نشان می دهد که شدت فرآیند خشک شدن چای در خشک کن نوار نقاله ای، با دمای هوای ورودی رابطه مستقیم و با سرعت حرکت مواد رابطه عکس دارد. همچنین پارامتر های سرعت هوا در خشک کن و رطوبت هوای ورودی به کوره روی فرآیند بی تاثیر هستند.

هدف از این تحقیق مدل سازی همزمان انتقال جرم و حرارتبرگ های سبز چای در خشک کنسینی دارچندمرحله ایمی باشد، بطوریکه توزیع رطوبت و دما در داخل ذره و همچنین در فاز گازی خشک کن بدست می آید. جهت توصیف فرآیند از مدل دو فازی گاز-جامد استفاده شده و تغییرات خواص فیزیکی ذرات جامد و جریان هوا در طی فرآیند خشک شدن در نظر گرفته شده است. به منظور بهبود دقت مدل، دو خاصیت فیزیکی برگ های سبز چای، ضریب نفوذ موثر و محتوی رطوبت تعادلی به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری و مدل سازی شد. معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاصل از مدل سازیخشک کن توسط روش عددی تفاضل محدود، با استفاده از نرم افزار متلب و برای خواص فیزیکی برگ سبز چای حل شده اند. نتایج حاصل از مدل سازی ریاضی با داده های آزمایشگاهی مقایسه شدند و توافق خوبی بین آن ها مشاهده شد. همچنین در این کار تاثیر سرعت و دمای هوای ورودی، تعداد ذرات موجود بر روی سینی ها بر روی نرخ خشک کردن بررسی شد که مشاهده شد با افزایش دمای ورودی، افزایش سرعت هوای ورودی و کاهش تعداد ذرات بر روی سینی ها، نرخ خشک کردن افزایش می یابد.

در این تحقیق به بررسی جذب سطحی یون فلزی مس در سیستم نا پیوسته توسط خاک اره خام، اصلاح شده و تراشه چوب اصلاح شده درخت نراد توسط کلسیم هیدروکسید پرداخته شده است و اثر پارامترهایph ، زمان تماس، غلظت اولیه یون مس و دما مورد توجه قرار گرفته است، همچنین جزئیات سطح جاذب، گروههای عاملی موجود در جاذب و سطح ویژه آنها به ترتیب توسط آنالیزهای bet,ftir,sem مورد بررسی قرار گرفته اند. در مطالعه اثرph بالاترین میزان جذب مس به ترتیب برای خاک اره خام، خاک اره اصلاح شده و تراشه چوب اصلاح شده برابر 16/93، 64/96 و 04/87 درصد در محلولی با غلظت اولیه 25 میلی گرم بر لیتر و 30 گرم بر لیتر جاذب و با زمان تماس 24 ساعت، در ph=5 بدست آمد. با افزایش زمان تماس بین جاذب و محلول میزان جذب افزایش یافته و پس از گذشت 300 دقیقه به تعادل رسیده است. در بررسی اثر غلظت اولیه مس در محدوده 100-5 میلی گرم بر لیتر، ph=5 و زمان تماس 5 ساعت، نتایج نشان داده که با افزایش غلظت مس درصد جذب کاهش یافته است. در آزمایشات مربوط به اثر دما مشاهده شده که با افزایش دما میزان جذب نیز افزایش یافته که دلیلی بر گرماگیر بودن فرآیند جذب می باشد و با بدست آمدن تغییرات منفی در اترژی آزاد گیبس برای هر سه جاذب در دمای 25 درجه سانتیگراد خود به خودی بودن فرآیند جذب نشان داده شده است. در بررسی سینتیکی اثر زمان تماس، از تطابق با سه مدل شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ درون ذره ای مشاهده شده که نتایج برای هر سه جاذب به خوبی (r^2>0/99) با مدل سینتیکی شبه درجه دوم برازش شده اند و از نتایج بررسی مدل نفوذ درون ذره ای مشاهده شده است که مرحله نفوذ درون ذره کنترل کننده فرآیند می باشد. همچنین در بررسی اثر غلظت اولیه مس در محلول و برازش داده های تجربی با استفاده از همدما های لانگمویر، فروندلیچ، تمکین، ردلیش پترسون و با توجه به مقادیرr^2 بدست آمده، همدما ی فروندلیچ برای هر سه جاذب بیشترین سازگاری را داشته است.

هدف از انجام این پژوهش اشنایی با تکنولوژی نانو فیلتراسیون برای شیرین سازی اب می باشد.تکنولوژی شیرین سازی به روش نانو فیلتراسیون روشی مناسب برای حذف املاح دو ظرفیتی است که عموما عامل تشکیل رسوبهایی همچون کربنات کلسیم.سولفات کلسیم و سولفات منیزیم در سیستم های شیرین سازی است و به کمک این تکنولوژی و با حذف این املاح علاوه بر کاهش میزان نمک اب میتوان از این تکنولوژی به عنوان یک تکنولوژی پیش تصفیه برای روشهای حرارتی استفاده نمود

در این تحقیق، فرایند آبزدایی اسمزی توده مواد در یک اسموراکتور ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا انتقال جرم در فرایند آبزدایی اسمزی ساقه کرفس در محلول آب و نمک (nacl) مورد بررسی تجربی قرار گرفت. آزمایش ها در سه غلظت10، 18 و 25 درصد وزنی/ وزنی و سه دمای 35، 45وc ?55 انجام گرفتند. به منظور انجام آزمایشات، سه برش با ابعاد متفاوت از ساقه کرفس در نظر گرفته شد. برای هر یک از برش ها، آزمایشات در نسبت حجمی ماده به محلول اسمزی برابر 1:3 انجام شد. به منظور مدلسازی ریاضی فرایند، نیاز به فرض شکل های هندسی مشخص برای برش های مذکور بود. به این ترتیب برش اول که به صورت نازک تهیه شده بود، با هندسه تیغه نامحدود در نظر گرفته شد. با توجه به ساختار نامتقارن ساقه کرفس، در نظر گرفتن یک شکل هندسی خاص برای دو برش دیگر ممکن نبود؛ به این ترتیب دو هندسه فرضی استوانه ای و مکعب مستطیلی برای هر دو برش در نظر گرفته شد. مدل دو پارامتری آزورا برای محاسبه مقادیر تعادلی حذف آب و جذب نمک استفاده شد. تعیین مقادیر ضرایب نفوذ رطوبت و نمک و پیش بینی سینتیک انتقال رطوبت و نمک، با استفاده از حل تحلیلی قانون دوم فیک صورت گرفت. تمامی مدل ها توسط مقایسه ی گرافیکی و آماری با داده های تجربی اعتبار سنجی شدند. نتایج نشان داد که مقادیر پیش بینی شده آب از دست رفته و جامد جذب شده، توسط مدل های مورد نظر و برای برش های مختلف، هماهنگی خوبی با داده های تجربی دارند. همچنین با افزایش دما، غلظت محلول اسمزی، زمان و کاهش نسبت حجمی ماده به محلول، مقادیر تعادلی اّب از دست رفته و جامد جذب شده و ضرایب نفوذ آنها افزایش پیدا می کند. شایان ذکر است که ضرایب نفوذ رطوبت و نمک در جهت های متفاوت دارای مقادیر متفاوتی بوده و در جهت سطوح برش خورده (در محدوده 9-10×972/0-9-10×663/3 متر مربع بر ثانیه) بیشتر از سایر جهت ها (در محدوده 10-10×031/1-10-10×919/ 6 متر مربع بر ثانیه) بدست آمد.

چکیده ندارد.