تبلور یکی از قدیمی ترین و مهم ترین فرایندهای عملیات واحد است که به صورت گسترده در صنایع شیمیایی نظیر خالص سازی، جدا سازی و یا دیگر مراحل تولید مورد استفاده قرار گرفته تا بلورهایی با کیفیت بسیار بالا تولید شوند. درکنار روش های گوناگون ایجاد فوق اشباعیت نظیر خنک کنندگی و تبخیر، افزودن ضد حلال به صورت مایع، گاز متراکم یا سیال فوق بحرانی به عنوان روش جایگزین در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش یک حلال ثانویه که به عنوان ضد حلال یا رسوب-دهنده شناخته می شود، به محلول اضافه شده و متعاقب آن انحلال پذیری حل شونده را در حلال اولیه کاهش داده و فوق اشباعیت ایجاد می گردد. در این تحقیق، سیستم تبلور ضدحلال فوق بحرانی شامل فنانترن به عنوان حل شونده، تولوئن به عنوان حلال اولیه و دی اکسیدکربن فوق بحرانی به عنوان ضد حلال در نظر گرفته شده است. در ابتدا با استفاده از داده های آزمایشگاهی موجود در منابع، رابطه ای تجربی برای میزان حلالیت فنانترن در سیستم دی اکسید کربن و تولوئن به دست آمده و بدین طریق رابطه ای بین میزان انحلال پذیری فنانترن برای تعیین فوق اشباعیت با تغییر در فشار سیستم (تزریق ضدحلال)، محاسبه شده است. سپس، مدل سازی سینتیکی مربوط به سیستم تبلور ضد حلال فوق بحرانی با استفاده از روش موازنه ی جمعیت صورت گرفته است. مدل های موازنه ی جمعیت که سینتیک های هسته زایی اولیه، هسته زایی ثانویه و رشد بلور را توصیف کرده در فرآیند تبلور ضد حلال فوق بحرانی و گازی نستباً پیچیده بوده و اغلب به صورت دیفرانسیل جزئی– انتگرالی می باشد. یک الگوریتم عددی قوی به صورت ترکیبی از روش های کرنک نیکلسون و لکس وندراف برای حل مدل موازنه ی جمعیت در این تحقیق در نظر گرفته شده است. الگوریتم شبیه سازی با تغییر در عوامل موثر فرایندی نظیر نرخ افزایش ضد حلال با ایجاد تغییر در فشار سیستم و نرخ فوق اشباعیت انجام شده است. شبیه سازی ها در دمای عملکرد ?c40 و تغییرات فشار بین 34/0 تا 63/5 مگاپاسکال انجام شده است. با محاسبه میزان فوق اشباعیت، میزان هسته زایی و رشد بلور، و نتیجتا توزیع اندازه ذرات و متوسط طول ذرات با انجام حل عددی برای معادله موازنه جمعیت به روش گسسته سازی تعیین گردیدند.

انتقال حرا رت در بسیاری از فرآیندهای صنعتی نقش مهمی ایفا می کند. بهینه سازی مصرف انرژی نیز بسیار مورد توجه می باشد. یکی از دستگاه هایی که علاوه بر هزینه ساخت پایین و سادگی، بازده بالایی در انتقال حرارت دارد ترموسیفون می باشد. برای بهبود انتقال حرارت روش هایی فعال و کنش پذیر وجود دارد. اعمال میدان الکتریکی و نانو سیال به ترتیب جزء روش های فعال و کنش پذیر می باشند. نانوسیال از پراکنده شدن ذرات نانو در سیال پایه که معمولا هدایت حرارتی پایینی دارند بدست می آید. این ذرات بوسیله افزایش سطح انتقال حرارت، ایجاد اغتشاش و افزایش هدایت حرارتی در افزایش انتقال حرارت بسیار موثر می باشند.در این تحقیق از سیال آب و دو نانوسیال اکسید مس و دی اکسید آلومینیوم با سیال پایه آب استفاده می شود. میدان الکتریکی نیز از عوامل مهم و موثر روی انتقال حرارت می باشد که در این تحقیق به وسیله یک منبع الکتریکی روی ترموسیفون اعمال می شود. جنس دستگاه از آلومینیوم بوده و دارای طول 40 سانتی متر و قطر 4 سانتی متر می باشد. اثر نانوسیال و میدان الکتریکی روی بازده حرارتی، مقاومت حرارتی و نسبت عدد ناسلت در حضور میدان الکتریکی به عدد ناسلت در غیاب میدان الکتریکی در این تحقیق بررسی شد و نتایج بدست آمده به صورت نمودارهایی ارائه گردید. نتایج مبین تاثیر اعمال میدان الکتریکی و استفاده از نانوسیال روی افزایش بازده حرارتی، کاهش مقاومت حرارتی و افزایش نسبت عدد ناسلت بوده است. برای نانوسیال آب/ دی اکسید آلومینیوم نسبت به آب، درصد ماکزیمم افزایش برای بازده حرارتی و نسبت عدد ناسلت به ترتیب برابر با 43% و 43% و درصد کاهش مقاومت برابر 42% می باشد. در حالیکه این تغییرات برای نانوسیال آب/ اکسید مس نسبت به آب به ترتیب برابر 41%، 42% و35% بوده است.

فرآیند رایج در تصفیه گاز طبیعی در کشور ما، استفاده از یک محلول واسط در جهت حذف و کاهش ناخالصیها در گاز طبیعی می باشد، لذا پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد(خانگیران) نیز از این قاعده مستثنی نبوده و از این فرآیند بهره می برد. این پالایشگاه از سال 1384 از محلول متیل دی اتانول آمین در جهت تصفیه گاز طبیعی بهره می برد که به اختصار به این ماده، محلول آمین می گویند. فرآیند تصفیه گاز بطور مفصل در فصل دوم مورد بررسی قرار می گیرد. از مشکلات این سیستم کاهش کارایی محلول آمین در حین فرآیند می باشد، که علت عمده آن بوجود آمدن نمکهایی در محلول آمین می باشند، که این نمک های آمینی در برج دفع از محلول آمین جدا نمی شوند، لذا به آنها نمک های مقاوم به حرارت گویند، در پالایشگاه شهید هاشمی نژاد با استفاده از فرآیند جذب یونی و تعویض یون همزمان و بوسیله برجی که حاوی مبدل های یونی می باشد، نمک های آمینی را بازیابی می کنند، رزین های مبدل یونی بطور گسترده در سیستمهای تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد و مدلهای متنوعی از رزین های مختلف در دسترس می باشد، اما در این مورد خاص مدل و پروژه مشابهی در دسترس نمی باشد.که در این پروژه به مدسازی این فرایند با نرم افزار matlab می پردازیم.

در این پژوهش،به منظور مطالعه ی تأثیر استفاده از نانوسیال در مبدل های حرارتی لوله گرمایی بر کاهش مصرف انرژی سیستم تهویه مطبوع، یک دستگاه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. مبدل های حرارتی لوله گرمایی به کار رفته در این دستگاه، از نوع ترموسیفون و متشکل از دو مبدل دو ردیفه با تعداد ده لوله در هر ردیف و با آرایش مثلثی می باشند که از نانوسیال های اکسید تیتانیوم/ متانول با غلظت wt% 1-4 و اکسید آلومینیوم/متانول با غلظت wt% 1-3 با نسبت پرشدن %50 به عنوان سیال عامل در آن ها استفاده گردید. آزمایش ها در دو بخش بررسی اثر تغییر دمای هوای ورودی (oc 35-50) در رطوبت مطلق یکسان g water/kg dry air 38 و بررسی اثر تغییر رطوبت نسبی (% 74-50) در دمای ثابت oc 45 انجام شد. تأثیر دما و رطوبت نسبی هوای ورودی، تعداد ردیف های مبدل حرارتی لوله گرمایی، نوع و غلظت نانوسیال بر کارایی مبدل های حرارتی لوله گرمایی و میزان صرفه جویی انرژی در بخش های پیش سرمایش و بازگرمایش سیستم تهویه مطبوع ارزیابی گردید. همچنین، میزان بازیابی انرژی کلی حاصل شده در سیستم تهویه مطبوع محاسبه شد. نتایج نشان می دهد که استفاده از نانوسیال باعث بهبود عملکرد مبدل حرارتی لوله گرمایی نسبت به سیال عامل متانول خالص می گردد. به طورکلی، با افزایش دما و کاهش رطوبت نسبی هوای ورودی میزان کارایی مبدل ها و صرفه جویی انرژی حاصل شده در بخش های پیش سرمایش و بازگرمایش افزایش می یابد. در رطوبت های نسبی بالای هوای ورودی، چگالش بخشی از رطوبت هوا بر روی مبدل حرارتی لوله گرمایی منجر به افزایش قابل توجه سهم مبدل در کاهش بار سرمایشی سیستم تهویه مطبوع و در نتیجه افزایش صرفه جویی انرژی در بخش پیش سرمایش می گردد. افزایش تعداد ردیف های مبدل حرارتی لوله گرمایی منجر به افزایش میزان انتقال حرارت مبدل می گردد که تأثیر مثبت بر صرفه جویی انرژی در بخش های پیش سرمایش و بازگرمایش دارد. نانوسیال اکسید آلومینیوم/متانول در تمامی غلظت های مورد آزمایش عملکرد حرارتی مناسب تری نسبت به نانوسیال اکسید تیتانیوم/ متانولاز خود نشان می دهدکه به دلیل هدایت حرارتی بالاتر و سطح ویژه ی بزرگ تر نانوذرات اکسید آلومینیوم در نتیجه ی کوچک تر بودن قطر میانگین این نانوذرات نسبت به نانوذرات اکسید تیتانیوم می باشد. بیشترین بازیابی انرژی کلی با کاربرد مبدل حرارتی چهار ردیفه، برای نانوسیال اکسیدآلومینیوم/ متانول در غلظت wt % 2/5 و برای نانوسیال اکسیدتیتانیوم/ متانول در غلظت wt % 3 حاصل می شود. هرچند، با استفاده از مبدل لوله گرمایی دو ردیفه با سیال عامل اکسیدآلومینیوم/ متانول (wt % 2) و یا مبدل لوله گرمایی چهار ردیفه با سیال عامل اکسیدتیتانیوم/ متانول (wt % 2) می توان کل انرژی بازگرمایش موردنیاز در سیستم تهویه مطبوع را تأمین نمود.

سیکلون های گازی یکی از پرکاربردترین تجهیزات صنعتی برای جداسازی ذرات معلق اعم از ذرات جامد و قطرات مایع در یک گاز می باشند. در اثر جریان چرخشی و حرکت ذرات غبار به همراه جریان گاز، ذرات معلق گردوغبار و قطرات مایع درون گاز به سمت دیواره می روند و پس از برخورد با دیواره به سمت پایین حرکت می کنند و بدین ترتیب از گاز جدا می شوند. گاز نسبتا خالص نیز از نازل بالایی خارج می شود. شرکت محترم بهره برداری نفت و گاز شرق جهت جداسازی شن همراه گاز تولیدی چاه-های میدان گنبدلی پروژه طراحی جداکننده ی سیکلونی را پیشنهاد داد، لذا فعالیت های جامع مطالعاتی جهت انجام این پروژه شروع شد. این طرح با توجه به گستردگی استفاده از چاه و افت فشار زیاد که باعث سستی دیواره های چاه شده، به صورت سه فازی ( گاز– مایع – جامد ) انجام شده که جنبه کاملا متفاوت و منحصربه فرد این پروژه می باشد. در ابتدا با داشتن داده های پالایشگاهی طراحی با روش استیرماند بازده بالا جهت تعیین ابعاد سیکلون انجام شده و ابعاد سیکلون مورد نظر مشخص شد. سپس جهت شبیه سازی با نرم افزار فلوئنت، مش بندی در محیط نرم افزارگمبیت صورت گرفت. مش بندی این سیستم از نوع سازمان نیافته دارای المان های مثلثی بوده و انعطاف پذیری خوبی برای شبکه زدن روی بدنه ی سیکلون دارد. نتیاج شبیه سازی نشان داده که برای ذرات بزرگتر از 8 میکرون یک سیکلون به تنهایی می تواند بازده بالا داشته و عمل جدایش را به خوبی انجام دهد. هرچند برای ذرات ریزتر سیکلون های موازی پیشنهاد می شود. در پایان یک طرح مناسب سیکلون برای منظور خواسته شده با بازده ی بالا به شرکت نفت و گاز شرق ارائه شد.