بررسی تجربی تأثیر استفاده از نانوسیالات در فرایند جذب گاز در یک برج آکنده درحضور میدان مغناطیسی

ضرایب انتقال جرم در طراحی دستگاههای انتقال جرم مانند برج های تقطیر، برج های جذب و دفع و برج های خنک کننده آب نقش مهمی دارند. افزایش ضریب انتقال جرم سبب افزایش راندمان، کاهش اندازه و هزینه ساخت تجهیزات می شود. در این پایان نامه، بررسی تجربی استفاده از نانوسیالات در فرایند جذب گاز دی اکسید کربن در یک برج پرشده آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای انجام آزمایشات، ابتدا برج پرشده طراحی و ساخته شد. قطر برج 30 میلی متر و ارتفاع برج 90 سانتی متر است. در این پروژه از نانوسیالات آب- اکسید سیلیس، آب- اکسید آهن و آب اکسید نیکل به عنوان حلال در فرآیند جذب استفاده شد. اثر دبی فاز مایع و فاز گاز بر روی فرایند انتقال جرم نانوسیالات ذکر شده، در غلظت های مختلف و همچنین تاثیر میدان مغناطیسی بر روی فرایند جذب گاز دی اکسید کربن توسط سیال پایه (آب) و نانوسیالات مغناطیسی آب- اکسید آهن و آب اکسید نیکل بررسی شد. نانوسیال آب – اکسید سیلیس با غلظت-های 05/0، 1/0، 2/0، 5/0، 1 و5/1 درصد حجمی و نانوسیالات آب- اکسید آهن وآب- اکسید نیکل با غلظت های 002/0، 005/0، 01/0، 05/0 و 1/0 درصد حجمی استفاده شدند. دبی فاز مایع برای تمامی آزمایشات 2/0، 26/0 و 32/0 لیتر بر دقیقه و دبی فاز گاز 1 و 5/1 لیتر بر دقیقه می باشد. اثر میدان مغناطیسی برای سیال پایه و نانوسیالات مغناطیسی در شدت میدان های 240 و350 گاوس در جهت حرکت مایع بررسی شد. برای نانوسیال آب- اکسید سیلیس ضریب انتقال جرم و شار انتقال جرم نسبت به آب خالص افزایش پیدا کرده و این افزایش نسبی با افزایش غلظت نانوذرات بیشتر می گردد. ضریب انتقال جرم در 5/1 درصد حجمی نانوسیال آب اکسید سیلیس نسبت به آب خالص 17 % و شار انتقال جرم 36 درصد افزایش داشته است. برای نانوسیال آب- اکسید آهن یک غلظت بهینه وجود دارد که پس از آن شار انتقال جرم کاهش می یابد. ماکزیمم افزایش شار انتقال جرم و ضریب انتقال جرم نانوسیال آب- اکسید آهن نسبت به آب خالص به ترتیب برابر 12 % و 10 % است که در غلظت حجمی 005/0 درصد می باشد. همچنین برای نانوسیال آب- اکسید نیکل ماکزیمم افزایش شار انتقال جرم و ضریب انتقال جرم نسبت به آب خالص به ترتیب برایر 9 % و 6% است که در غلظت حجمی 01/0 درصد اتفاق می افتد. استفاده از میدان مغناطیسی هنگامی که جهت میدان مغناطیسی با جهت حرکت مایع یکسان باشد، ضریب انتقال جرم سیال پایه (آب) را افزایش می دهد. هنگامی که میدان مغناطیسی اعمال می شود شار انتقال جرم برای نانوسیالات آب- اکسید آهن و آب- اکسید نیکل افزایش می یابد. اثر میدان مغناطیسی با افزایش غلظت نانوذره و افزایش شدت جریان الکتریکی بیشتر می شود. برای نانوسیالات آب- اکسید آهن و آب- اکسید نیکل در غلظت حجمی 1/0 درصد و شدت میدان 350 گاوس، شار انتقال جرم نسبت به حالتی که میدان مغناطیسی اعمال نشده است به ترتیب 5/6 و 4 درصد و ضریب انتقال جرم به ترتیب 9 و 6 درصد افزایش می یابد.