در کار پژوهشی حاضر معادلات حالت rk، srk و pr با تئوری دامنه متوسط کلاسیک وندروالس برای بهبود پیش بینی خواص ترموفیریکی تعادل مایع-بخار 25 گونه مختلف شیمیایی تلفیق و بکار گرفته شد. بر مبنای مدل وندروالس و روابط ترمودینامیکی یک برنامه رایانه ای تهیه و جهت محاسبه خواص ترموفیزیکی بخصوص کشش بین فازی مواد شیمیایی مختلف بکار برده شد. با استفاده از برنامه رایانه ای کشش بین فازی برای هر ترکیب شیمیایی با استفاده از مدل لی مختلف نظیر rk، srk و pr و مدل تصحیح حجمی محاسبه گردید. نتایج حاصل از مدل سازی با نتایج تجربی که توسط محققان دیگر گزارش شده مقایسه شد. از مقایسه داده های حاصل از مدل سازی و نتایج تجربی مشخص گردید که مدل rk از توانایی بهتری نسبت به سایر مدل ها برخوردار است. به منظور بهبود پیش گویی خواص ترموفیزیکی ترکیب های شیمیایی مورد مطالعه در پژوهش حاضر، تصحیح فشار بحرانی برای مدل های srk و pr در نظر گرفته شد. شایان ذکر است با استفاده از تصحیح انجام شده، مدل های srk و pr از قابلیت و توانایی لازم جهت پیش گویی خواص ترموفیزیکی بخصوص کشش بین فازی برخوردار شدند.

در کار تجربی حاضر، میزان انبساط حجمی و حلالیت برای سیستم های دوتایی دی اکسید کربن+ بنزن و دی اکسید کربن+ تولوئن در شرایط فوق بحرانی و نزدیک به حالت بحرانی توسط دستگاه pvt مطالعه گردید. دانسیته و حجم مولی فاز مایع از داده های آزمایشگاهی انبساط حجمی و حلالیت دی اکسید کربن در حلال های آلی تعیین شد. تاثیر دما و فشار در سیستم های دوتایی بر میزان انبساط حجمی حلال های آلی بررسی شد و مشخص گردید در دمای ثابت، میزان انبساط حجمی حلال های مورد آزمایش با افزایش فشار به کندی افزایش می یابد که این افزایش در فشار های بالاتر شدیدتر است. همچنین مشخص گردید تغییر ناگهانی انبساط حجمی حلال های آلی در فشارهای بالاتر اتفاق می افتد. به این ترتیب محدوده ای که انبساط حجمی حلال های آلی به طور ناگهانی افزایش می یابد، محدوده مناسب جهت تولید میکرو و نانو ذرات بوسیله فرایندهای فوق بحرانی می باشد. همچنین تاثیر فشار بر میزان حلالیت دی اکسید کربن در حلال های آلی در شرایط فوق بحرانی و نزدیک به حالت بحرانی بررسی گردید. از مطالعات صورت گرفته مشخص گردید که با افزایش فشار میزان حلالیت دی اکسید کربن در حلال های آلی افزایش می یابد. همچنین مشخص شد در فشارهای بالاتر فاز مایع غنی از دی اکسید کربن می باشد و میزان فشار مورد نظر با افزایش دما افزایش می یابد. نتایج حاصل از اندازه گیری حلالیت نشان می دهد که دی اکسید کربن به راحتی در حلال های آلی در فشارهای بالا انحلال پذیر است و فاز مایع غنی از دی اکسید کربن می باشد. مطالعات انجام شده نشان می دهد که در فشارهای بالا انبساط ناگهانی فاز مایع موجب کاهش حجم مولی به یک مقدار کمینه می شود و این شرایط عملیاتی جهت تولید میکرو و نانو ذرات مناسب می باشد. معادلات حالت peng-robinson و soave-redlich-kwong با یک پارامتر قابل تنظیم جهت پیش گویی داده های آزمایشگاهی کار تجربی حاضر و سایر سیستم های دوتایی حاوی دی اکسید کربن در مراجع به کار برده شد. نتایج حاصل از مدلسازی نشان می دهد که معادلات حالت pr و srk توانایی پیشگویی داده های آزمایشگاهی در شرایط فوق بحرانی و نزدیک به حالت بحرانی را دارا می باشد.

مطالعات نظری و آزمایشگاهی برای تعین میزان جذب گاز متان بوسیله گرانول کربن فعال (gac) و مونولیت کربن فعال (mac) در دماهای 15، 25و 35 انجام شده است. مونولیت های کربن فعال توسط مخلوط پودر کربن و رزین فنولیک تهیه گردید. برای ارزیابی میزان جذب متان از روش حجم سنجی تا فشار psia 700 استفاده شده است. میزان جذب گاز متان بر روی گرانول های کربن فعال و مونولیت ها مورد مقایسه قرار گرفته است و جذب همدمای هر جاذب در دماهای مختلف تعین گردید. نتایج نشان می دهد با افزایش میزان رزین استحکام مونولیت ها افزایش می یابد اما میزان گاز متان ذخیره شده کاهش می یابد زیرا سطح ویژه مونولیت کاهش می یابد. همچنین کاهش میزان جذب گاز متان با افزایش دما برای گرانول های کربن فعال و مونولیت های استفاده شده در این کار مشاهده گردید. شایان ذکر است مونولیت ساخته شده از کربن نوع دو (پودر کربن فعال با سطح ویژه 1150 و 30% وزنی رزین فنولیک) بیشترین میزان ذخیره سازی گاز متان را دارا می باشد. افزایش مقدار رزین تاثیر منفی بر میزان جذب متان دارد. همچنین از نتایج آزمایشگاهی مشخص گردید جاذب های گرانولی در مقایسه با مونولیتی با توجه به ویژگی های مناسب نظیر سطح ویژه و ساختار مزو و نانوحفره برای ذخیره سازی گاز متان مناسب می باشند. اما مونولیت ها دارای شکل هندسی مناسبی برای استفاده در وسایل نقلیه می-باشد، بنابراین استفاده از مونولیت ساده تر است و می توان میزان زیادی متان در شرایط مشابه ذخیره نمود.

امروزه استفاده از فناوری سیالات فوق بحرانی جهت تولید محصول با اندازه میکرو و نانو از جمله روش های نوین می باشد. از جمله پارامترهای موثر در تولید ریزذرات در مقیاس میکرو و نانو، تعیین میزان حلالیت جامدات در حلال های مختلف است. لذا پیش بینی و مدلسازی میزان حلالیت در فرایندهای تولید ریزذرات با هندسه و اندازه مناسب، امری ضروری است. در کار پژوهشی حاضر دادههای حلالیت مربوط به 30 سیستم دوتایی شامل جامد + حلال آلی در شرایط عملیاتی مختلف با استفاده از مقالات، جمع آوری شده است. میزان حلالیت جامدات در حلال های آلی با استفاده از معادله حالت pc-saft مدلسازی شده است. نتایج حاصل از مدلسازی حاکی از آن است که معادله حالت pc-saft حلالیت جامدات در سیستمهای مذکور، در محدوده دمایی 100.2 الی 336.2 کلوین و فشار یک اتمسفر را به خوبی پیش بینی می کند. خطای مطلق میانگین در این سیستم ها 0.7731 درصد است

با توجه به وجود مشکلات و پر هزینه بودن انتقال گاز طبیعی به نقاط دور دست توسط خط لوله ، امروزه از مخازن تحت فشار گاز طبیعی برای ذخیره ،انتقال و جابجایی آن استفاده می شود . به همین دلیل طراحی این نوع مخازن از اهمیت ویژه ای برخوردار است . عوامل ترمودینامیکی و مکانیکی می توانند تأثیر به سزایی در چگونگی این طراحی داشته باشند. در کار حاضر در زمینه ترمودینامیک گاز طبیعی، عواملی همچون تأثیرات افزودن هیدروژن به ترکیبات گازی مختلف و همچنین انواع روش های محاسبه ضریب تراکم پذیری که یکی از عوامل مهم در بهینه سازی مخزن می باشد، بررسی شده است. همچنین دو روش جدید و کارآمد شامل یک معادله نیمه تجربی و نیز ساخت یک شبکه عصبی مصنوعی در زمینه محاسبه ضریب تراکم پذیری ارائه شده و نتایج حاصل از آن ها برای بیش از 6000 داده تجربی با روش های موجود از جمله معادلات حالت ترمودینامیکی (pr و srk)، معادلات حالت آماری (saft، aga8 و ...)، و معتبرترین معادلات نیمه تجربی موجود، مقایسه گردیده است. یکی دیگر از عوامل مهم در بهینه سازی مخزن ذخیره سازی گاز طبیعی، عوامل مکانیکی از جمله تنش های مواد سازنده مخزن و نیز جنس این مواد می باشد که در این کار سعی شده است با بررسی کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت های مختلف و جایگزینی نیمی از فلز سازنده مخزن با این مواد، علیرغم هزینه اولیه بالاتر، بخش قابل توجهی از وزن مخزن کاهش یافته و به تبع آن باعث سهولت حمل و نقل و کاهش هزینه های جاری آن گردد.

چکیده در این تحقیق یکی از چاه های نفتی مجهز به سیستم گازرانی واقع در خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفته است، هدف از این پژوهش بدست آوردن میزان بهینه گاز تزریقی به چاه جهت تولید بیشترین میزان نفت می باشد ، به همین منظور در ابتدا می بایست معادله حالتی را از بین معادلات حالت شناخته شده انتخاب نمود که قادر باشد با کمترین میزان خطای ممکن خواص ترموفیزیکی سیال را پیش بینی نماید. با جایگذاری خواص ترموفیزیکی بدست آمده درمعادلات سیالاتی موجود می توان مناسب ترین معادله سیالاتی را که قادر به محاسبه میزان افت فشار در طول چاه با کمترین میزان انحراف از مقادیر تجربی باشد بدست آورد. معادلات pr وsrk به ترتیب دارای درصد خطای نسبی مطلق میانگین برابر 3/132%و4/676% می باشند. دو معادله فوق را بر اساس ترکیب درصد مولی آنها در فاز گاز با مقادیر تجربی مقایسه می نمایم. از مقایسه فوق مشخص می گردد معادله pr بادرصد خطای مطلق میانگین برابر0/184% دارای کمترین میزان انحراف از مقادیر تجربی می باشد لذا بهترین معادله حالت جهت انجام محاسبات خواص ترموفیزیکی چاه مورد نظر معادله pr می باشد. از مقایسه فشار حاصله از معادلات سیالاتی مختلف با مقادیر تجربی مشخص می گردد که معادلات سیالاتی hasan&kabir و hagedorn&brown به ترتیب دارای درصد خطای نسبی مطلق میانگین برابر1/425%و2/398% می باشند. با توجه به معادله حالت، خواص ترموفیزیکی و معادلات سیالاتی بدست آمده و از طریق محاسبات صورت گرفته می توان مقدار بهینه گاز تزریقی به چاه به منظور به دست آوردن بیشترین نفت تولیدی را محاسبه نمود.محاسبات نشان می دهد معادله hagedorn&brown با توجه به اینکه در تخمین میزان افت فشار دارای خطای بیشتری نسبت به معادله hasan&kabir می باشد ولی در مورد تعیین میزان بهینه گاز تزریقی دارای دقت بسیار خوبی می باشد. کلمات کلیدی: گازرانی، معادله حالت، خواص ترموفیزیکی، معادله سیالاتی، گاز تزریقی بهینه

با توجه به اهمیت خاص پدیده کشش سطحی مایعات خالص در تحقیقات علمی و تکنولوژیکی و همچنین اهمیت اندازه گیری آن و ارائه نتایج قابل قبول در محدوده گسترده ای از دما، ارائه مدلی برای پیشگویی هر چه دقیق تر کشش سطحی و ایجاد ارتباط میان این پدیده و دیگر خواص مواد همواره مطرح بوده است. از طرفی اندازه گیری این پدیده ترموفیزیکی توسط دستگاه های موجود گاهی بسیار وقت گیر و پر هزینه بوده و یا در مورد بعضی مایعات در دماهای خاص امکان پذیر نمی باشد. در این پروژه پس از معرفی وسایل و دستگاه های اندازه گیری کشش سطحی، یک مرور کلی روی مدل های ارائه شده در زمینه تخمین و پیشگویی کشش سطحی مایعات خالص صورت گرفته و نقاط ضعف و قوت آنها بررسی شده است. در پروژه حاضر سه شبکه عصبی مصنوعی با ساختار های متفاوت برای رسیدن به ابزاری قابل اعتماد و قدرتمند برای پیش بینی کشش سطحی مایعات خالص دردماهای متفاوت و فشارثابت اتمسفر طراحی شده است. مدل اول، شبکه پیشخور3 لایه ای است با الگوریتم آموزشی پس انتشارخطا و روش بهینه سازی لونبرگ مارکارد متشکل از تعداد 3120 داده متعلق به 250 مایع خالص از 7 گروه مختلف از مایعات، شامل مایعات آلی، غیر آلی (معدنی)، آلی- فلزی، مایعات آلی ارسنیک دار، مایعات آلی – برون دار، مایعات آلی- سیلیکون دار و مایعات آلی- فسفردار می باشد که به عنوان ورودی شبکه در نظر گرفته شده اند. مشخصه های ورودی شبکه در این مدل عبارتند از دمای بحرانی، tc ،فشار بحرانی، pc ، دانسیته بحرانی، ?c ، حجم بحرانی، vc ، ضریب تراکم پذیری بحرانی، zc ، ضریب بی مرکزی، ? ، دمای جوش نرمال، tb ، جرم ملکولی، mw و دمای متناظر با کشش سطحی در هر نقطه برای مایعات. مدل دوم به گونه ای طراحی شده است که می تواند در مواردی که فقط خاصیت دمای بحرانی یک ماده در دسترس باشد، به جهت سهولت در محاسبه جرم ملکولی، کشش سطحی آن ماده را در هر دمای دلخواه با سرعت بالا و تقریب نسبتا" خوبی پیش بینی کند. به این ترتیب این مدل فقط با سه پارامتر ورودی دمای بحرانی، tc ، جرم ملکولی، mw و دمای متناظر با کشش سطحی در هر نقطه برای مایعات طراحی شده است. در مدل سوم فقط از مایعات آلی به عنوان ورودی برای شبکه عصبی استفاده شده است. در این مدل نیز 9 مشخصه ورودی مدل اول در طراحی شبکه مورد استفاده قرار گرفته اند. دقت و اعتبار مدل های ارائه شده به طور ویژه با معادلات حالت و به همان نسبت با سایر مدل های تئوری مورد مقایسه قرارگرفته و نتایج نشان می دهد که از این شبکه می توان به عنوان یک جدول مرجع برای تعیین کشش سطحی مایعات خالص به صورت تابعی ازخواص فیزیکی استفاده کرد.

در این پژوهش زئولیت sapo-34 به روش هیدروترمال و با استفاده از قالب آلی tea سنتز شده است. اثر پارامترهای مختلف سنتز مانند تاثیر نسبت سیلیس به آلومینیوم، نسبت قالب آلی به آلومینیوم، دما و مدت زمان فرآیند بلورسازی بر روی درصد بلورینگی، درصد بلورینگی sapo-34، اندازه بلورها، ظرفیت جذب دی اکسید کربن و گزینش پذیری نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بهینه سازی شرایط سنتز، کاهش هزینه و زمان صرف شده، بررسی هم زمان تمام پارامترها و درک بهتر تاثیر شرایط سنتز بر روی خواص زئولیت سنتز شده، روش تاگوچی به کار گرفته شده است. از آنالیز‏های xrd و sem برای تعیین مشخصات نمونه ‏ها استفاده شده است همچنین برای تحلیل داده های xrd از نرم افزار xpowder استفاده شده است. جذب نمونه‏ ها در دستگاه جذب به روش حجم سنجی در فشار 1 تا 18 بار و دمای 293k مورد اندازه گیری قرار گرفته است. داده های بدست آمده نشان می دهد که نمونه s1 دارای درصد بلورینگی بالا بوده و در فشار 1 بار دارای گزینش پذیری 7/15 برای دی اکسید کربن نسبت به متان می باشد. نمونه s3 دارای گزینش پذیری 6/8 در فشار 1 بار و ظرفیت جذبی 3 برابر s1 می باشد. نتایج نشان می دهد که زئولیت sapo-34 می تواند انتخاب مناسبی برای جداسازی دی اکسید کربن از متان باشد.

پچ یکی از سیستم های نوین رهایش دارویی است که در آن دارو مورد نظر برای درمان بر روی بستری پلیمری بارگذاری می شود. کلیندامایسین، دارویی است که می توان از آن در درمان آکنه به شکل پچ استفاده نمود. در این تحقیق، نانوکامپوزیت های پلیمر- خاک رس به روش توزیع نانو لایه های غیرآلی مونت موریلینیت در ماتریس پلیمری (پلی وینیل الکل و کیتوسان) با روش جاسازی محلول تهیه شد و از کلیندامایسین به عنوان داروی مدل در پچ ضدآکنه استفاده شد. خصوصیات ساختاری نانوکامپوزیت های پلیمر- خاک رس سنتز شده بوسیله ی طیف سنجی مادن قرمز با تبدیل فوریه (ftir)، آزمون پراش پرتو ایکس xrd)) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مشخص گردید. اثر ترکیب درصد مواد بر تورم، نرخ انتقال بخار آب، مقاومت مکانیکی بستر نانوکامپوزیت های پلیمر- خاک رس و خاصیت چسبندگی و آنتی باکتریالی فیلم، مطالعه و در نهایت رهایش دارو از بستر پلیمری در حالت برون تنی بررسی شد. براساس مطالعات صورت گرفته، خواص مکانیکی مناسب برای کاربرد در پچ پوستی با درصدهای مساوی پلی وینیل الکل و کیتوسان قابل دستیابی است. بر این اساس، فرمولاسیون شامل 5%، 6% و 5/1% وزنی/حجمی پلی وینیل الکل، کیتوسان و مونت موریلنیت و فرمولاسیون شامل 5/2%، 3% و 5/1% وزنی/حجمی پلی وینیل الکل، کیتوسان و مونت موریلنیت) نسبت به سایر فرمولاسیون ها برای انتخاب فرمولاسیون بهینه برای بارگذاری دارو ترجیح داده می شوند. اما با توجه به نتایج تست استحکام کششی، فرمولاسیون شامل 5%، 6% و 5/1% وزنی/حجمی پلی وینیل الکل، کیتوسان و مونت موریلنیت از استحکام بالاتری برخوردار است. این فرمولاسیون از لحاظ درصد مونت موریلنیت بارگذاری شده نسبت به ماتریس از بهترین موقعیت برخوردار می باشد، چرا که هدف از بارگذاری نانوذرات استفاده از حداقل مقدار پرکن با بهترین خواص ممکن بود. بر این اساس، بارگذاری کلیندامایسین بر روی این فرمولاسیون انجام شد. فیلم های پلیمری در حضور و عدم حضور نانوذرات رس به ترتیب دارای مقادیر چسبندگی 12 و 15 گرم نیرو می باشند. می توان نتیجه گرفت که نانوذرات رس تاثیر قابل توجهی در خواص چسبندگی فیلم دارند. علاوه براین، محصول تهیه شده شامل نانوذرات رس در مقایسه با فیلم کامپوزیتی مشابه بدون نانوذرات رس خواص آنتی باکتریال بسیارخوبی را در برابر باکتری های گرم مثبت و منفی از خود به نمایش گذارد. حضور تنها 5/1% وزنی/حجمی نانوذرات رس باعث چنین بهبودی در خاصیت فعالیت ضد باکتریالی و به طور همزمان بر خاصیت مکانیکی فیلم های نانوکامپوزیتی شد. بررسی میزان رهایش کلیندامایسین از بستر پلی وینیل الکل/کیتوسان/مونت موریلنیت نشان می دهد که بارگذاری 1% دارو، رهایش مناسبی در کاربرد در پچ ضدآکنه از خود نشان می دهد.

ظرفیت گرمایی به عنوان یکی از مهمترین خواص ترمودینامیکی یک سیال می باشد که برای محاسبه سایر خواص مانند آنتالپی ،آنتروپی و انرژی گیبس و غیره مورد نیاز می باشد. به دلیل کمبود داده های آزمایشگاهی برای سیالات و نانوسیالات و همچنین پر هزینه بودن انجام این آزمایشات، مدل های عددی برای پیش بینی ظرفیت گرمایی توسعه یافتند . تمام مدل هایی که تا به امروز توسط واتسون، جووانیک، اسمیت و غیره بیان شده اند دارای ویژگی مشترکی هستند و آن ضرایب این مدل ها می باشد که برای هر سیال متغیر می باشد. در این پژوهش برای راحت کردن محاسبات و سرعت بخشیدن به انجام آنها مدل هایی برای محاسبه ظرفیت گرمایی مایعات یونی با 2205 داده و مایعات آلی با 2540 داده ارائه کرده ایم که برتری این مدل ها نسبت به سایر مدل های مشابه ثابت بودن ضرایب این معادلات برای تمام مایعات می باشد. خطای میانگین بدست آمده برای مدل پیش بینی کننده مایعات یونی 2/5 درصد و برای مدل پیش بینی کننده مایعات آلی 5/3 درصد می باشد. ضمنا با بررسی نانوسیالات و بدست آوردن مدلی مناسب برای پیش بینی ظرفیت گرمایی این دسته از مواد، از معادلات ارایه شده برای آسان تر کردن محاسبات ظرفیت گرمایی نانوسیالات با خطای تقریبا پایین بهره گرفته شده است.

در کار پژوهشی حاضر، فرآیند فعال سازی شیمیایی بر روی پودر کربن گرانولی ، با استفاده از نسبت های مختلف 1، 5/1 ،2 و 5/2 از پتاسیم هیدروکسید به عنوان عامل فعال کننده انجام گردید. سپس مونولیت های مختلف نانو حفره با استفاده از ترکیب کربن فعال شده و رزین فنولیک به عنوان چسبنده ساخته شد. فرآیند جذب و دفع گاز متان و نیز استفاده مجدد از مونولیت ها در عمل جذب و دفع گاز متان، برای نسبت های وزنی عامل فعال کننده 1، 5/1 ،2 و 5/2 و نیز مونولیت های کربن بدون فعال سازی در10 سیکل مداوم انجام شد و میزان جذب و دفع گاز متان با استفاده از روش حجم سنجی در شرایط دمای محیط اندازه گیری شد. از نتایج به دست آمده در این تحقیق مشخص شد که خواص فیزیکی جاذب ها نقش موثری در میزان جذب، دفع و فرآیند استفاده مجدد دارند. همچنین مشخص گردید مونولیت نانو متخلخل با نسبت فعال سازی 2 با توجه به مساحت سطحی بالا در میان سایر جاذب های ساخته شده داری بهترین عملکرد جذب و دفع گاز متان و همچنین فرآیند استفاده مجدد را دارا می باشد.

چکیده : یکی از روش های ذخیره سازی گاز طبیعی (متان)، روش گاز طبیعی جذب شده بر روی جاذب ( ang ) است. ذخیره ی گاز طبیعی به صورت مولکول های متان جذب شده بر روی سطح یک جامد متخلخل در فشار mpa5/3و دمای محیط یک راه مفید محسوب می شود.. بهترین جاذب هایی که تا کنون بدست آمده اند جاذب های کربنی هستند که از میان آنها مونولیت ها به علت دارا بودن دانسیته ی پرشوندگی بالا و استحکام مناسب بهترین مواد شناخته شده اند . در این تحقیق به منظور ساخت مونولیت کربنی (40%) پلیمر فنولیک رزین و هیدروکسید پتاسیم به عنوان فعال سازی شیمیایی جهت افزایش حجم میکروحفرات و به تبع آن افزایش سطح فعال جاذب استفاده گردید. جهت فعال سازی شیمیایی، مونولیت های کربنی از نسبت های وزنی مختلفی از هیدروکسید پتاسیم به کربن اعم: از 0 ، 1 ، 5/1 ، 2 و 5/2 ساخته شد و در سه دمای مختلف 20، 25، 30 درجه سانتی گراد ایزوترم های جذب و دفع گاز متان با استفاده از دستگاه جذب سطحی به روش حجم سنجی تعیین گردید. در نهایت با بررسی میزان جذب و آزاد آسازی گاز متان و با انجام آنالیز bet، نسبت بهینه ی پتاسیم هیدروکسید به کربن برابر 2 مشخص گردید. با استفاده از روش فعال سازی شیمیایی میزان سطح فعال مونولیت کربنی با نسبت 2 از m^2/gr 207/586 به m^2/gr 705/726 افزایش یافت. این افزایش در میزان سطح موجب افزایش در جذب و دفع سطحی گاز متان می شود که اطلاعات مربوط به آن در 3 دما ی 20، 25و 30 درجه ی سانتی گراد گزارش شده است.

در سال های اخیر، نانوسیالات به عنوان مواد مهندسی جدید که پتانسیل بالایی برای استفاده در فرایندهای صنعتی را دارا بوده، معرفی شده اند. مقالات بسیار زیادی به شناخت، بررسی و اثر نانو سیالات گوناگون بر فرایند انتقال حرارت پرداخته اند درحالیکه در زمینه اثر این مواد بر هیدرودینامیک و فرایند انتقال جرم در سیستم های مایع- مایع مطالعات بسیار محدودی صورت گرفته است. در این پژوهش، هیدرودینامیک و حلالیت سیستم های شیمیایی مختلف در استخراج کننده میکسر ستلر در حضور و عدم حضور نانوذرات سیلیکا مورد مطالعه قرار گرفت. در ابتدا به منظور تهیه نانوسیال پایدار، درصدهای وزنی گوناگونی از نانوذرات سیلیکا به وسیله امواج فراصوت در فاز پیوسته پراکنده گردید. سپس سوسپانسیون حاصله به همراه حلال آلی وارد میکسر ستلر شده و برای مدت زمان مشخصی با یکدیگر مخلوط شدند. در نهایت از جدایش فازی فیلم برداری شده و نمودارهای زمان جدایش بر حسب ارتفاع پراکندگی رسم گردید. با مقایسه نمودارهای بدست آمده، درصد وزنی مناسب نانوذرات، انتخاب و در بخش بعدی پژوهش مورد استفاده قرار گرفت. سپس میزان انحلال پذیری مقادیر مختلف جز حل شونده ساکارز در سیستم های شیمیایی سه تایی آب- نرمال بوتانل- ساکارز در حضور مقدار بهینه نانوذرات سیلیکا و در غیاب آن مورد بررسی قرار گرفت و نتایج زیر حاصل شد: میزان انحلال پذیری ساکارز درحضور نانوذرات سیلیکا درهر دو فاز پس ماند و تصفیه شده افزایش نشان داده است . این میزان افزایش در فاز تصفیه شده از 35/4% تا 2/7% متغیر بوده است.

ظرفیت گرمایی به عنوان یکی از مهمترین خواص ترمودینامیکی است که برای محاسبه¬ی سایر خواص مانند آنتالپی، آنتروپی و انرژی گیبس و غیره مورد نیاز می¬باشد. به دلیل کمبود داده¬های آزمایشگاهی برای گازهای خالص و ایده¬آل و همچنین پرهزینه بودن انجام این آزمایشات، مدل¬های عددی برای پیش-بینی ظرفیت گرمایی توسعه یافتند. تمام مدل¬هایی که تا به امروز توسط kobe، thinh، passut، stull و غیره بیان شده¬اند دارای ویژگی مشترکی هستند و آن ضرایب این مدل¬هاست که برای هر ماده¬ی گازی متغیر می¬باشد. در این پژوهش جهت تسهیل معادلات و تسریع محاسبات، مدل¬های مناسب با استفاده از پارامترهای قابل دسترس نظیر دما، جرم مولکولی و تعداد اتم¬ها برای 16 خانواده¬ی مختلف فاز گازی ارائه گردید. به عنوان مثال میانگین خطای مطلق به دست آمده برای مدل پیش¬بینی کننده و همچنین مدلسازی ظرفیت حرارتی گازها در شرایط ایده¬آل توسط معادلات حالت مکعبی peng-robinson (pr) و soave-(srk) redlich-kwong برای گروه گازی فنل¬ها به ترتیب %353/0، %999/0 و %038/1 مربوط به 414 داده¬ی تئوری، برای گروه گازی آلکان¬ها به ترتیب %525/0، %2/650 و %1/322 مربوط به 4045 داده¬ی تئوری و برای ایزوآلکان¬ها به ترتیب %805/0، %0/763 و %0/773 مربوط به 777 داده¬ی تئوری می¬باشد. در ضمن محاسبات با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی برای تمام گروه¬های گازی حاضر در پژوهش انجام گردید و از نتایج حاصل مشخص شد مدل شبکه عصبی مصنوعی توانایی پیش¬بینی ظرفیت حرارتی گازها به میزان میانگین خطای %0.000256 را دارا می¬باشد.

پیل های سوختی جزء مهمترین گزینه ها برای تامین انرژی وسایل نقلیه در سال های آینده هستند.یکی از مهمترین چاش ها برای استفاده انبوه از این پیل ها عدم وجود یک فناوری ایمن برای ذخیره سازی هیدروژن است.هیدروژن در شرایط عادی گاز است و فضای بسیار زیادی اشغال می کند. همچنین انرژی بالا و دانسیته بسیار پایین از خصوصیات دیگر این ماده می باشد. بنابراین برای استفاده از وزن بالایی از هیدروژن لازم است که این گاز را تا حد امکان فشرده کرد و تحت فشار نگهداری نمود. در این مدل ارائه شده هیدروژن گازی در مخازن تحت فشار بالا (به علت جرم حجمی ناچیز هیدروژن نسبت به سایر گازها)که دارای دیواره دوجداره هستند ذخیره می شود. دیواره داخلی آنها باید طوری ساخته شود که با فشار هیدروژن سازگار باشد و دیواره خارجی از ماده ای با مقاومت بالاتهیه می شود. این روش ارزان ترین شیوه جهت ذخیره هیدروژن است.

در این پژوهش چهار مدل نوین برای سیالات خالص از جمله مایعات و گازها ارائه شد که ضریب هدایت حرارتی سیالات خالص را با حداقل خطا محاسبه می کند. داده های آزمایشگاهی که برای برخی از مواد در دسترس اند، بیشتر در حالت اشباع،فشار اتمسفریک یا فشارهای پایین می باشند.علاوه بر آن فقط برای تعداد کمی از ترکیبات این ویژگی به طور گسترده پوشش داده شده است.تحت این شرایط برای توسعه ضریب هدایت حرارتی که داده های آزمایشگاهی برای آنها موجود نمی باشد و یا فقط در بعضی ازدماها موجود است، استفاده از روش هایی که به پیش بینی ضریب هدایت حرارتی می پردازند، انتخابی بدیهی می باشد. مدل های(3-1) ، (3-2) ، (3-5) و (3-6) چهار مدل نوین ارائه شده برای سیالات خالص از جمله مایعات و گازها می باشد.در این مدل ها،ضریب هدایت حرارتی سیال خالص وابسته به دمای سیال خالص(t)بر واحد کلوین k، دمای جوش سیال خالص (tb)بر واحد کلوین k و نیز وزن مولکولی سیال خالص (mw) بر واحد kg/mol می باشد.از ویژگی منحصر به فرد این مدل ها نیز می توان به ثابت بودن ضرایب برای محاسبه ضریب هدایت حرارتی تمام مایعات و به طور مشابه برای گازها اشاره کرد. از تفاوتهای اساسی چهار مدل نوین ارائه شده با مدل هایووگل، بوگل-گالیرو، گرین-کوبو،پنگ رابینسون و ... ، استفاده از جرم مولکولی و دمای جوش علاوه بر دمای سیال در فشار اتمسفریک و کاربرد آن برای تمامی مایعات و به طور مشابه برای تمام گازها با حداقل خطا می باشد. خطای مطلق مدلهای اول و دوم مایعات 1.41 و 2.17 و به طور مشابه برای گازها نیز 1.07 و 1.91 (درصد) می باشد. تعداد داده های تجربی برای مایعات 1226 و برای گازها 4014 می باشد.

کشش سطحی یکی از خواص مهم در بسیاری از واحد های فرایندی می باشد و بسیاری از صنایع به داده های کشش سطحی در زمینه های مباحث انتقال جرم ، حرارت و جریان سیالات نیاز دارند. در عین حال داده های کشش سطحی موجود فقط محدوده کوچکی از گستره وسیع مواد موجود را در بر می گیرد و اغلب اندازه گیری کشش سطحی کاری زمانبر و پرهزینه است. به این دلیل مدت های زیادی است که ارائه مدلی مناسب جهت تخمین کشش سطحی نظر محققان را به خود جلب نموده است. تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام شده که شامل روشهای تجربی، تئوری یا ترکیبی از این دو بوده است اما در این زمینه تحقیقات بیشتری مورد نیاز است. هدف اصلی این پایان نامه یافتن راهکارهایی مناسب جهت ارائه مدلی مطلوب و جامع برای تخمین کشش سطحی است. کار پژوهشی حاضر شامل سه بخش است. بخش اول شامل جمع آوری و طبقه بندی داده های کشش سطحی مواد آلی در دماهای مختلف و همچنین استخراج و جمع آوری خواص این مواد شامل جرم مولکولی ، چگالی ویژه، دما ی بحرانی ، فشار بحرانی ، حجم بحرانی ، ضریب بی مرکزی و دمای جوش می باشد. بخش دوم کار شامل بررسی انطباق برخی از روابط موجود مانند براک-برد، سستری-رائو و پیتزر با داده های کشش سطحی جمع آوری شد ه مواد و تعیین دقت این معادلات است که پس از بررسی معادلات براک-برد و سستری-رائو به ترتیب با خطای نسبی 11 و 8 درصد به عنوان مدل های مبنا انتخاب شدند. بخش پایانی شامل سه مرحله است. مرحله اول شامل تعیین مقادیر کشش سطحی این مواد در شرایط دمایی متناظر با داده های موجود با کمک معادله حالت پنگ-رابینسون می باشد که خطای نسبی حاصل از آن 7/4 درصد بود، مرحله دوم شامل ایجاد رابطه ای جامع و مطلوب به کمک روابط تجربی بود که رابطه ای مناسب با خطای نسبی 4/5 درصد حاصل شد و مرحله آخر شامل طراحی شبکه عصبی مصنوعی مناسب جهت پیش بینی کشش سطحی و یافتن تعداد عصب و متغیرهای ورودی مناسب می باشد که در این حالت نیز مدلی بسیار خوب با خطای نسبی 5/3 درصد حاصل شد. کلمات کلیدی: کشش سطحی، معادلات حالت، شبکه عصبی مصنوعی، برازش، مایعات آلی خالص

تخمین دقیق خواص انتقالی در طراحی، شبیه سازی، بهینه سازی و کنترل فرآیندهای مهندسی شیمی، بسیار مهم است. ضریب هدایت حرارتی به عنوان یکی از پارامتر های مهم در مبحث انتقال حرارت، از حدود 50 سال پیش تا به امروز مورد توجه دانشمندان و محققان بوده است؛ و همواره سعی بر تعیین روش هایی برای اندازه گیری این پارامتر بوده است. تا به امروز روش های متفاوتی جهت اندازه گیری این پارامتر ارائه شده است که در کار حاضر این روش ها با دسته بندی های متفاوت بر اساس نوع روش (تجربی، نظری و نوین)، نوع گاز (خالص یا مخلوط) و فشار گاز (کم، متوسط و زیاد) ارائه شده است؛ و در ادامه یکی از روش های نوین و کارآمد با استفاده از شبکه های عصبی با هدف برآورد ضریب هدایت حرارتی گازها در زمان کم و با دقت بالا بیان شده است. در این تحقیق 11383 داده تجربی برای گازها (5558 داده مربوط به گازهای خالص، و 5825 داده مربوط به مخلوط گازها) در محدوده فشاری 0/1مگا پاسکال تا 3000 مگا پاسکال و محدوده دمایی 20 درجه کلوین تا 5000 درجه کلوین گردآوری شده است. سپس با استفاده از شبکه عصبی رابطه این داده های تجربی مدلسازی شده است؛ و در ادامه نیز یک معادله ساده حاصل از برازش داده های تجربی جهت تقریب ضریب هدایت حرارتی ارائه شده است. شبکه عصبی مدلسازی شده از 5 ورودی دما، فشار، دمای بحرانی، فشار بحرانی و وزن مولکولی برای مدلسازی ضریب هدایت حرارتی استفاده می کند و از یک لایه پنهان با 16 نرون که از تابع انتقال تانژانت سیگموئید (تابع اس شکل) استفاده می کنند و یک لایه خروجی که از تابع انتقال خطی بهره می برد، استفاده می کند. میانگین مربعات خطای شبکه عصبی مدلسازی شده 5-10×0/888 و برای معادله برازش شده 5-10×4/8029 می باشد که نشان می دهد شبکه عصبی عملکرد خوبی در پیش بینی ضریب هدایت حرارتی دارد. همچنین به علت اینکه نمی توان خطای حاصل از مجموع داده ها را به علت نبود چنین معادله ای با معادله دیگری مقایسه کرد؛ به اجبار خطای شبکه عصبی و معادله برازش شده با معادلات نیمه تجربی در محدوده های فشاری مختلف (برای گاز خالص و مخلوط گازها) و همچنین معادلات حالت pr و srk (فقط برای گاز خالص) مقایسه گردیده است که در همه موارد شبکه عصبی مدلسازی شده جواب قابل قبولی را ارائه می دهد.

واکنش متاناسیون به عنوان یکی از روش های حذف اکسیدهای کربن از مخلوط گازها در واحدهای تولید هیدروژن یا آمونیاک، و برای خالص سازی جریان هیدروژن در پالایشگاهها، واحدهای تولید اتیلن و در کاربردهای پیل سوختی به کار برده می شود. در این پروژه کاتالیست های نیکل بر پایه اکسیدهای فلزی نانو ساختار مختلف شامل اکسید آلومینیم، اکسید سریم و آلومینات منیزیم ساخته شد و خواص شیمی فیزیکی آن ها با آنالیزهای مختلف تعیین مشخصات گردید. همچنین عملکرد کاتالیستی آن ها در فرایند متاناسیون مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که کاتالیست های نیکل بر پایه اکسید سریم دارای بیشترین فعالیت کاتالیستی در واکنش متاناسیون می باشند و در شرایط واکنش دارای پایداری بسیار بالایی هستند.

مشخصات بحرانی برای مواد از قبیل دمای بحرانی، حجم بحرانی و فشار بحرانی مشخصات مهمی برای پیش گویی بسیاری از خواص ترمودینامیکی مواد مختلف هستند. در کلیه عملیات های تولید و فرآیند هیدروکربن ها دانستن خواص بحرانی نقش اساسی دارد. تاکنون روش های مختلفی برای تخمین خواص بحرانی مواد آلی ارائه شده که اساس کار آنها با هم متفاوت می باشد. در این تحقیق با در دست داشتن 7000 مشخصه ی بحرانی مواد آلی، مدلهای نیمه تجربی جدید برای خواص بحرانی ارائه شده است. در مدلهای نیمه تجربی ارائه شده با در دست داشتن نقطه جوش نرمال و جرم مولکولی ماده و تعداد اتم، می توانیم خواص بحرانی را تخمین بزنیم. مدلهای پیشنهادی در عین سادگی خطای کمی دارند. در پایان تحقیق با مقایسه بین مدل های پیشنهادی و دیگر مدل ها مشخص می شود که مدلهای پیشنهادی دقت خوبی جهت تخمین خواص بحرانی مواد دارند. میانگین خطای نسبی مدل نهایی برای دمای بحرانی، حجم بحرانی و فشار بحرانی به ترتیب برابر با 86/3 ، 06/5 و 57/5 می باشد.

دانسیته مایعات یکی از پارامتر های مهم در محاسبات ترمودینامیکی در طراحی تجهیزات فرایندی می باشد. در کار پژوهشی حاضر مدل های مناسبی جهت پیش بینی دانسیته مایعات آلی و یونی در فشار محیط ارایه خواهد شد که نسبت به مدل قبلی ساده تر و دقیق تر می باشد.

در این پژوهش جهت تسهیل معادلات و تسریع محاسبات، مدل های مناسب با استفاده از پارامترهای قابل دسترس نظیر جرم مولکولی و خواص بحرانی برای تعیین ضریب نفوذ دوتایی گازها ارائه شده است؛ و میانگین خطای نسبی مدل های پیشنهادی در فشار اتمسفر و فشار بالا با مدل های چپمن - انسکاگ، جیلیلند، آرنولد، هرسفیلدر و همکارانش، چن و ادمر، فولر و همکارانش و هانگ و همکارانش مقایسه شد. نتایج حاصل از مقایسه نشان می دهد که معادله-ی پیش بینی شده در فشار اتمسفر و فشار بالا به ترتیب با میانگین خطای نسبی 56/5 و 31/6 درصد نسبت به مدل های دیگر از خطای کمتری برخوردار است. در ضمن محاسبات با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی ضریب نفوذ دوتایی گازها انجام گردید و از نتایج حاصل مشخص شد مدل شبکه عصبی مصنوعی توانایی پیش بینی ضریب نفوذ دوتایی گازها با میانگین خطای 26/4 درصد را دارا می باشد.

میکسر ستلرهای یکی از دستگاههای استخراج مایع-مایع میباشد که کاربرد فراوانی در صنعت دارد و مطالعات بسیاری در میکسر انجام شده که بخش عمده ای از دستگاه میباشد، هر چند بخش ستلر نیز میتواند در میزان انتقال جرم سهمی داشته باشد و کمتر مورد توجه بوده است. شاید بتوان بخش ستلرها را همانند بخش اتئلاف قطرات در ستونها دانست. تغییر در طول ستلر امکان بررسی و اهمیت میزان انتقال جرم در این بخش را مشخص میسازد که میتواند بعنوان پارامتر مهمی در طراحی در نظر قرار گیرد. دستیابی به میزان انتقال جرم و راندمان در میکسر ستلر و بررسی تاثیر طول ستلر نقش موثری در طراحی واحد عملیاتی میکسر سلتر داشته باشد که کاربرد فراوانی در صنعت دارد. بنابراین شاید بتوان به نحوی با کاهش انرژی مصرفی در میکسر و تامین انتقال جرم در ستلر با افزایش طول ستلر به نقطه مطلوب راندمان مورد نظر رسید. در کادر تجربی حاضر، به منظور تعیین بازده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم و همچنین بررسی تاثیر پارامترهای عملیاتی مختلف بر روی آنها، آزمایشات متعدد با یک دستگاه میکسرستلر انجام شد و هر سری از آزمایشات تاثیر طول ستلر بر روی پارامترهای فوق مورد بررسی قرار گرفت. استخراج کننده های مرحله ای مانند میکسر ستلر دستگاههای انعطاف پذیری در عملیات استخراج مایع -مایع میباشد که بصورت چند مرحله ای با جریان غیر همسو مورد استفاده قرار میگیرند. یکی از انواع مخصوص این استخراج کننده ها، نوع ‏‎pump-mix‎‏ میباشد که کاربرد فراوانی در مقیاسهای بزرگ صنعتی مانند استخراج مس از محلولهای آبی آن دارد. این نوع از میکسر ستلرها علاوه بر راندمان بالا، هزینه پمپ کردن و تجهیزات را کاهش میدهد. دستیابی به میزان انتقال جرم و راندمان در میکسرستلر و بررسی تاثیر طول ستلر نقش موثری در طراحی واحد عملیاتی میکسرستلر دارد. بنابراین شاید بتوان به نحوی با کاهش انرژی مصرفی در میکسر و تامین انتقال جرم در ستلر با افزایش طول ستلر به نقطه مطلوب راندمان مورد نظر رسید. در کادر تجربی حاضر، ضرایب کلی حجمی انتقال جرم برای دو فاز پیوسته و پراکنده و همچنین راندمان مرحله ای در دو میکسر ستلر شامل ستلرهای بطول 20 و 4 سانتیمتر اندازه گیری شدند. استن از فاز آبی شامل آب و استن بوسیله نرمال بوتانل (حلال) استخراج میشود و میزان آن در دو فاز آبی و آلی توسط دستگاه گاز کروماتوگرافی اندازه گیری میشود و همچنین بوسیله عکسبرداری قطر ساتر متوسط قطرات تخمین زده می شود. با انجام آزمایشات مشخص شد که مقادیر ضرایب انتقال جرم فاز پراکنده تقریبا از مدل کره صلب تبعیت میکنند و همچنین مشاهده شد با افزایش دور همزن میزان راندمان و ضرایب انتقال جرم افزایش میابند و با افزایش بیشتر میزان راندمان و ضرایب انتقال جرم متوقف شده و سپس کاهش می یابند ولی در تمامی این مراحل ملاحظه میشود که میکسر ستلر با طول بزرگتر دارای راندمان بیشتری نسبت به میکسر ستلر با طول ستلر کوتاهتر است.