بررسی ضریب انتقال جرم در فرآیند جذب گاز کربن دی اکسید توسط نانوسیال آب/fe3o4 در حضور میدان های مغناطیسی در سامانه فیلم ریزان

فرآیندهای جداسازی و انتقال جرم در صنعت بسیار پرکاربرد است، در این میان فرآیند جذب گازها، از فرآیندهای مهم جداسازی می باشد. پژوهش های گسترده ای جهت افزایش بازده این فرآیند؛ مانند روش های مکانیکی، افزودن مواد فعال کننده سطحی، میکروذرات و نانوذرات به فاز مایع و درنهایت اعمال میدان خارجی انجام شده است. در این پژوهش به بررسی ضریب انتقال جرم در فرآیند جذب گاز کربن دی اکسید در نانوسیال آب/ fe3o4 در حضور میدان مغناطیسی، در یک سامانه فیلم ریزان می پردازد. در این راستا جهت ایجاد فیلم ریزان، از لوله هایی عمودی با سه قطر داخلی 8، 10 و 14 میلی متر، با طول 90 سانتی متر استفاده شد که هر لوله رژیم متفاوتی از جریان آرام، بحرانی و متلاطم را ایجاد می کند. از قطعات آهن ربایی ثابت، جهت اعمال میدان مغناطیسی ثابت عمود بر حرکت سیال استفاده شده؛ همچنین از یک سیم لوله جهت اعمال میدان مغناطیسی متناوب و ثابت موازی با حرکت سیال با حداکثر شدت 720 گوس استفاده شد. نانوسیال آب/ fe3o4 با غلظت های 001/0، 005/0، 01/0، 025/0 و 05/0 درصد حجمی، با رقیق کردن نانوسیال غلیظ 3% وزنی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که استفاده از نانوسیال سبب افزایش ضریب انتقال جرم شده و این افزایش در جریان متلاطم (211%) بیش از جریان آرام (7/13%) است. همچنین با افزایش غلظت، میزان انتقال جرم افزایش می یابد. گرچه اعمال میدان مغناطیسی سبب افزایش کمی در انتقال جرم سیال پایه می شود ولی در مورد نانوسیال مغناطیسی، اعمال میدان مغناطیسی سبب کاهش سرعت انتقال جرم می شود. بیشترین میزان کاهش مربوط به اعمال میدان مغناطیسی ثابت عمود بر حرکت سیال (62%)، پس از آن میدان مغناطیسی ثابت موازی با حرکت سیال (49%) و درنهایت میدان مغناطیسی متناوب (42%) می باشد. به علاوه افزایش مدت زمان ماند نانوسیال تحت میدان مغناطیسی، سبب کاهش بیشتری در ضریب انتقال جرم می شود. بنابراین به کارگیری نانوسیال به تنهایی، اثرگذارتر از استفاده هم زمان از نانوسیال و میدان مغناطیسی می باشد و اعمال میدان مغناطیسی به تنهایی جهت افزایش میزان جذب در سیال پایه اثرگذار می باشد. همچنین بررسی تاثیر پایدارکننده بیانگر آن بود که ضریب انتقال جرم در نانوسیال بدون پایدارکننده بیشتر از ضریب انتقال جرم در نانوسیال حاوی پایدارکننده می باشد. در این پژوهش از دو روش جهت اندازه گیری ضریب انتقال جرم استفاده شد، یک روش محاسبه تغییرات طول حباب در ستون فیلم ریزان و روش دیگر تیتراسیون می باشد. مقایسه دو روش نشان می دهد که روند تغییرات در هر دو روش یکسان است، با این تفاوت که در روش تیتراسیون، کل میزان جذب اتفاق افتاده اندازه گیری می شود و به همین دلیل مقدار ضرایب انتقال جرم به طور متوسط 78/11% در جریان آرام و 5/24% در جریان متلاطم، بیشتر از روش اول می باشد.