مدل سازی سنتز میکرو مواد به روش افزایش پراکندگی محلول با سیال فوق بحرانی

تولید وطراحی ذرات به کمک سیال فوق بحرانی یکی از بهترین روشهایی است که برای تولید دارو، میکرو الکترونیک، و کاتالیست و... در ده سال گذشته می باشد. حلالیت خیلی از ترکیبات دارویی در سیال فوق بحرانی کربن دی اکسید خیلی کم می باشد به همین دلیل می توان سیال فوق بحرانی را به عنوان ضد حلال فوق بحرانی برای تولید نانو مواد به کاربرد. یکی از روشهای تولید نانو ذرات افزایش پراکندگی محلول به کمک ضد حلال فوق بحرانی می باشد. در این روش از یک نازل دو کاناله هم محور استفاده می شود که از کانال داخلی محلول و از کانال بیرونی سیال فوق بحرانی وارد می شود. این دو جریان در ناحیه ی کوچکی از نازل که طول اختلاط نام دارد باهم مخلوط می شوند، فرآیند افزایش پراکندگی محلول به دلیل اختلاط شدید و بالا بودن انتقال جرم و افزایش ضدحلال به محلول در ناحیه ی طول اختلاط، محلول فوق اشباع به وجود می آورد که باعث تولید ذرات بسیار ریز و یکنواخت می شود. در این پایان نامه مدل سازی این فرآیند در نازل دو کاناله به کمک نرم افزار ansys fluent 13 انجام شده است. اهداف عمده از انجام این پایان نامه تدوین مدلسازی جامع برای فرآیند فوق الذکر، اثبات مدل از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، شناخت پارامترهای موثر، مطالعه نحوه اثر پارامترهای مذکور بر اندازه ذرات، بررسی سیستم در شرایط طراحی و کارکردی می باشد. در پایان با مقایسه نتایج مدل، با یک مورد آزمایشگاهی خاص(داروی استامینوفین) صحت مدل ارزیابی می گردد، که با توجه به شرایط مختلف ورودی که به برنامه مدل اعمال می گردد، نتایج حاصل میزان خطای نسبی در محدوده 1-30% را نشان می دهد. با توجه به اینکه در حال حاضر مدلی با خطای کمتر در دسترس نمی باشد، می توان از نتایج حاصل از این مدل جهت بررسی اثرات پارامترهای مستقل بر قطر میانگین ذرات استفاده نمود و نیز با استفاده از این مدل می توان نحوه تاثیر پارامترهای مستقل بر پروفایل های خواص ترمودینامیکی در طول نازل را بررسی نمود. در نتایج حاصل از مدل با توجه به شرایط مختلف ورودی نانوذراتی با قطر میانگین حدود 7/0-20 میکرومتر حاصل می گردد. و نیز توزیع سایز ذرات حاصل از مدل به صورت منحنی توزیع نرمال(منحنی گاوس) می باشد که با نتایج حاصل از تجربی همخوانی دارد و شکل منحنی تائیدی است بر این ادعا که در این فرآیند با توزیع یکنواختی از ذرات رو به رو هستیم. نتایج مدل نشان می دهد که فشار رابطه ی مستقیم با اندازه ذره دارد به طوریکه افزایش آن، افزایش قطر ذره را ایجاد می کند، و همینطور با دما نیز رابطه ی مستقیم دارد، به طوری که افزایش دما باعث افزایش قطر ذره می گردد. از جمله پارامترهای موثر دیگر در این فرآیند شکل هندسی نازل است. نتایج مدل نشان می دهد که هر چه طول اختلاط نازل بزرگتر شود، ذرات کوچکتر و یکنواخت تری ایجاد می شود. پس پیشنهاد مدل، استفاده از نازلی با طول اخنلاط زیاد می باشد. کلمات کلیدی: مدلسازی، ضدحلال فوق بحرانی، استامینوفین، افزایش پراکندگی محلول، نازل دو کاناله ی هم محور