پیش بینی برخی خواص ترموفیزیکی مبردهای صنعتی در دماهای کرایوژنیک با استفاده از روش دینامیک مولکولی

پایان نامه
چکیده

با توجه به افزایش کاربرد سیستم¬های سرمایش عمیق در تکنولوژی¬های نوین از جمله صنایع پزشکی و پتروشیمی و همچنین رویکرد دو دهه¬ی اخیر صنایع نفت و گاز به مایع سازی گازهای طبیعی، تعیین خواص ترموفیزیکی مبردها در صنایع کرایوژنیک از اهمیت زیادی برخوردار است. در این صنایع شبیه سازی دینامیک مولکولی کلاسیک، رهیافتی نسبتا جدید است که به کمک آن می توان با تکیه بر روابط مکانیک آماری به پیش بینی خواص انتقالی مبردها پرداخت. در این تحقیق ابتدا به شبیه سازی هلیوم به عنوان یک مبرد ساده و تک اتمی در گستره دمایی 6 تا 50 کلوین و در فشارهای متفاوت پرداخته شده است و دو خاصیت مهم چگالی و انتالپی محاسبه گردیده است. به کمک این شبیه سازی دریافته شده است که در دماهای نزدیک به نقطه¬ی شبنم، استفاده از تابع پتانسیل لنارد-جونز در مدل کروی مولکول¬ها، کارائی مناسب تری نسبت به تابع پتانسیل باکینگهام برای پیش بینی چگالی و انتالپی هلیوم دارد. در ادامه نیتروژن که در اکثر مخلوطهای مبرد طبیعی وجود دارد در گستره دمایی75 تا 175 کلوین و در فشار های1 تا 10 بار شبیه سازی شده است. از آنجاییکه نیتروژن یک مولکول دو اتمی است، سهم انرژی¬های چرخشی و ارتعاشی اتم¬ها در کنار سهم انرژی انتقالی در محاسبه آنتالپی نیز باید لحاظ شود. با توجه به عدم محاسبه¬ی انرژی ارتعاشی و همین¬طور عدم تشخیص تغییر فاز توسط دو تابع لنارد-جونز و باکینگهام، از میدان نیروی amber استفاده گردیده که پتانسیل مذکور نتایج قابل قبول تری در فشارهای بالاتر ارائه داده است. در این تحقیق همچنین مبرد متان به عنوان یکی از اجزاء اصلی تشکیل دهنده ی مخلوطها ی مبرد طبیعی -که معمولا بیش¬ترین سهم مولی را دارا می باشد- شبیه سازی گردیده است. توابع پتانسیل لنارد-جونز، باکینگهام و میدان نیروی oplsaa برای محاسبه مقادیر چگالی و انتالپی متان در گستره دمایی108 تا 208 کلوین و در فشار¬های 1تا 10 بار استفاده شده¬اند. نتایج بدست آمده نشان می¬دهند که توابع پتانسیل و میدان نیروی مذکور در حالتی که مولکول متان را صلب فرض می¬کنیم نتایج درستی نشان می¬دهند. باتوجه به تشابه نوع اتم¬ها و پیوندهای متان با هیدروکربن¬های سبک¬تر، با الگوبرداری از مدل بهینه در شبیه سازی متان به شبیه سازی اتان در محدوده¬ی 183 تا 283 کلوین و پروپان در محدوده¬ی228 تا 328 کلوین نیز پرداخته شده است. در آخر در محدوده¬ی 183 تا 283 کلوین مخلوط مولکول¬های نیتروژن، متان، اتان و پروپان شبیه سازی شده و نتایج با داده¬های بدست آمده از معادله حالت لی-کسلر مقایسه شده است. نتایج نشان می¬دهد با پیداش اولین شبنم در مخلوط نتایج شبیه سازی از نتایج معادله حالت انحراف پیدا می¬کند.

منابع مشابه

محاسبه خواص ترموفیزیکی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

محاسبه خواص ترموفیزیکی با استفاده از روش های شبیه سازی مولکولی به دلیل اهمیت کار در ابعاد نانو اهمیت فراوانی در کاربردهای علمی و فناورانه دارد و به طور گسترده استفاده می شود. در این کار با استفاده از داده های تولید شده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و آنالیز داده های خطی سیر فضایی فازی خواص ترمودینامیکی شامل انرژی درونی ، دما ،فشار، ظرفیت حرارتی در حجم ثابت، ضریب فشار حرارتی و تراکم پذیری همدما ب...

15 صفحه اول

شبیه سازی خواص الاستیک نانو کامپوزیت Al-SiC با استفاده از روش دینامیک مولکولی

In the present work, molecular dynamics simulation method was used for determining Young's modulus, Shear modulus and Poisson’s ratio of Al-SiC nanocomposites, with different volume fractions of the reinforcements. For simulation, the open source package, LAMMPS, was used. After putting Aluminum and Silicon Carbide atoms in their initial positions, interatomic potentials between them were defi...

متن کامل

پیش بینی و بهینه سازی برخی ویژگی های بیودیزل پالم با استفاده از خواص دی الکتریک به روش سطح پاسخ

استفاده از سامانه‌ پایش کیفی بیودیزل تولیدی (به­صورت برخط و ناپیوسته) همواره نیاز اساسی تولید این فرآورده است که نیازمند تحقیقاتی در این زمینه است. هدف از این تحقیق پیش­بینی و بهینه­ سازی ویژگی­های بیودیزل پالم با استفاده از خواص دی­الکتریک آن است. متغیرهای خواص دی­الکتریک بیودیزل (έ، ثابت دی­الکتریک و ″ε، فاکتور اتلاف) در فرکانس­ های مایکروویو (434، 915 و MHz 2450) به­ عنوان متغیرهای ورودی مور...

متن کامل

شبیه سازی خواص الاستیک نانو کامپوزیت al-sic با استفاده از روش دینامیک مولکولی

- در تحقیق حاضر از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی برای پیش بینی خواص الاستیک شامل مدول الاستیک، مدول برشی و ضریب پواسون نانو کامپوزیت زمینه فلزی al-sic با درصدهای مختلف تقویت کننده استفاده شده است. برای انجام شبیه سازی از بسته ی نرم افزاری متن باز lammps استفاده گردیده است. پس از قرار دادن اتم های آلومینیوم و سیلیکون کارباید در مکان های اولیه خود، بین آن ها پتانسیل بین اتمی مناسب تعریف شده است. ...

متن کامل

اثر بربرین در تنظیم آستروسیتهای Gfap+ ناحیه هیپوکمپ موشهای صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

Background: Diabetes mellitus increases the risk of central nervous system (CNS) disorders such as stroke, seizures, dementia, and cognitive impairment. Berberine, a natural isoquinolne alkaloid, is reported to exhibit beneficial effect in various neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Moreover astrocytes are proving critical for normal CNS function, and alterations in their activity...

متن کامل

اثر بربرین در تنظیم آستروسیتهای Gfap+ ناحیه هیپوکمپ موشهای صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

Background: Diabetes mellitus increases the risk of central nervous system (CNS) disorders such as stroke, seizures, dementia, and cognitive impairment. Berberine, a natural isoquinolne alkaloid, is reported to exhibit beneficial effect in various neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Moreover astrocytes are proving critical for normal CNS function, and alterations in their activity...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) - قزوین - دانشکده فنی

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023