جداسازی آلودگی های خطرناک و مضر از هوا، به منظور داشتن محیط زیست پاک وتمیز ضروری است. دی اکسید گوگرد یکی از مهمترین آلودگیهای اتمسفر می باشد که باعث ایجاد بارانهای اسیدی و به خطر افتادن سلامتی انسان می شود. در نتیجه سازمانهای محیط زیست قوانین محدود کننده ای جهت کاهش انتشار آلودگی به اتمسفر وضع کرده اند. روشهای متنوعی برای کنترل آلودگی استفاده می شود که یکی از معمولترین روشها استفاده از وسایل کنترل آلودگی بین منبع آلودگی و جایی که به اتمسفر وارد می شود، می باشد. شوینده های مرطوب از معروفترین وسایلی است که مورد استفاده قرار می گیرد. در بین شوینده های مرطوب، شوینده ونتوری به دلیل بازده بالا در جداسازی ذرات آلوده وهمچنین جذب آلاینده های گازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق مطالعات بر روی شوینده ی ونتوری با سطح مقطع استوانه ای که تزریق به صورت محوری می باشد، انجام گرفته است. مطالعات شامل توسعه مدل ریاضی حذف آلاینده so2 از هوا و همچنین انجام آزمایشات حذف so2 در ونتوری مورد نظر می باشد. توسعه مدل ریاضی حذف آلاینده های گازی شامل مدلسازی مسیر حرکت جت مایع در حین فرآیند اتمیزاسیون، مدل سازی پخش قطرات، پیش بینی تعیین غلظت آلاینده در گاز و پیش بینی غلظت آلاینده در قطرات می باشد. با ارائه ی یک مدل دو بعدی و در نظر گرفتن مسیر نفوذ جت به عنوان نقاط تولید قطرات، توزیع غلظت قطرات بدست آمده است. مدلی شبیه مدل توزیع غلظت قطرات برای پیش بینی غلظت آلاینده در فاز گاز بکار رفته است و به منظور محاسبه ی ضریب فعالیت از مدل بر همکنش یونی پیتزر استفاده شده است. آزمایشات شامل اندازه گیری توزیع غلظت قطرات و تعیین غلظت آلاینده در فاز مایع می باشد. به منظور بررسی تاثیر شرایط عملیاتی بر عملکرد شوینده، آزمایشات در سرعتهای متفاوت گاز (60، 75 و 85 متر بر ثانیه) و دبیهای متفاوت مایع (1، 2 و 4 لیتر بر دقیقه) انجام شده است. مقایسه پیش بینی های مدل با نتایج تجربی نشان می دهد که مدل داده های آزمایشگاهی را بخوبی پیش بینی می کند.

چکیده با توجه به اهمیت نم زدایی از گاز طبیعی در صنعت پالایش گاز، ارائه یک جاذب مناسب برای نم زدایی از گاز به شیوه جـذب سطـحی از اهمـیت ویژه ای برخـوردار است. به دلیل ساختار مناسب و وجود خلل و فرج بسیار و منظم در نانولوله های کربنی، این مواد دارای خواص منحصر به فردی به عنوان جاذب هسـتند، اما ضـعف نانولوله های کـربنی به عنوان جاذب رطوبـت، ظرفیت کم جذب آن ها می باشد. در این پژوهش نانولوله های کربنی به عنوان جاذب رطوبت انتخاب شده اند که برای اصلاح ظرفیت جذب آن ها از بین روش های موجود همچون حرارت دهی، آغشته سازی و عامل دار کردن نانولوله ها از روش عامل دار کردن استفاده شده است. برای این منظور، گروه عاملی سولفونیک اسید به عنوان یک نم زدای بسیار قوی انتخاب گردید و طی واکنشی گروه عاملی هیدروکسیل(oh) با گروه عاملی سولفونیک اسید (oso3h)، جایگــزین گردید. با آزمایش هایی همچون آنالیزعنصری(chns) ، آنالیز حرارتی (tga, dtg) و طیف سنجی ftir، تشکیل گروه عاملی سولفونیک برسطح نانولوله های کربنی تأیید گردید. با انجام آزمایش های جذب سطحی توسط این دو جاذب، توانایی جذب این دو جاذب در نم زدایی از گاز مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. برای انجام این آزمایش ها از یک مخـزن ناپیوســته جـذب استفاده گردید. ایزوترم هـای تجربی در دو دمای 17 و 23 درجه سانتی گراد و در فشار 10 بار به دست آمدند که نتایج حاصل نشانگر این موضوع هستند که جاذب اولیه نسـبت به جاذب سنتز شده دارای میزان جذب بیشتری در رطوبت های پایین است اما میزان جذب جاذب سنتز شده در رطوبت های میانی به طور ناگهانی افزایش می یابد. همچنین در این مطالعه نشان داده شده که ایزوترم های تجربی به دست آمده با مدل های تعادلی cmms و cimf دارای تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی می باشند.

در سال های اخیر استفاده از نانوسیالات برای افزایش عملکرد سیستم های حرارتی افزایش چشمگیری داشته است. مطالعات مختلفی در زمیته تأثیر نانوسیالات بر عملکرد حرارتی سیستم هایی مثل کانال ها و لوله ها انجام شده است ولی تاکنون در مورد رفتار حرارتی نانوسیالات در مبدل های حرارتی مطالعات تجربی اندکی انجام شده است. در این تحقیق، رفتار انتقال حرارت نانوسیال آب/?-al2o3 با دو غلظت حجمی 2/0% و 5/0% بصورت آزمایشگاهی در سه مبدل حرارتی دو لوله ای، پوسته-لوله و صفحه ای با جریان ناهمسو تحت شرایط جریان آرام مورد بررسی قرار گرفته است. اثر غلظت، دما و دبی نانوسیال و نیز دبی آب سرد بر ضریب کلی انتقال حرارت بررسی شده است. همچنین به منظور بررسی اثر نوع نانوذره بر انتقال حرارت، نانوسیال آب/ ?-al2o3 در مبدل صفحه ای، مورد آزمایش قرار گرفت. در نهایت میزان کارایی سه مبدل در انتقال حرارت نانوسیال، مقایسه شد. نتایج آزمایشات نشان داد که نرخ انتقال حرارت و نیز ضریب کلی انتقال حرارت نانوسیال، در هر سه مبدل از آب مقطر بالاتر است و با افزایش غلظت نانوذرات نیز افزایش می یابد. همچنین نرخ انتقال حرارت و نیز ضریب کلی انتقال حرارت نانوسیال، در هر سه مبدل با افزایش دبی و دمای نانوسیال و نیز با افزایش دبی آب سرد افزایش می یابد. متوسط درصد افزایش مشاهده شده در ضریب کلی انتقال حرارت نسبت به آب، در دمای c?50 برای نانوسیال با غلظت 5/0%، در مبدل دولوله ای 6/7%، در مبدل پوسته-لوله 7/12%، در مبدل صفحه ای 9/16% است. در مبدل صفحه ای، ضریب کلی انتقال حرارت نانوسیال آب/?-al2o3 نسبت به نانوسیال آب/?-al2o3 در غلظت های یکسان، بیشتر است. برای مثال در دمای c?50، متوسط درصد افزایش ضریب کلی انتقال حرارت برای نانوسیال آب/?-al2o3 نسبت به نانوسیال آب/?-al2o3 در غلظت 5/0%، 6/5% و در غلظت 2/0%، 4/4% می باشد. ضرایب کلی انتقال حرارت نانوسیال آب/?-al2o3 در مبدل صفحه ای بالاتر از مبدل پوسته-لوله و در مبدل پوسته-لوله بالاتر از مبدل دولوله ای است. متوسط درصد افزایش در ضریب کلی انتقال حرارت برای نانوسیال آب/?-al2o3 با غلظت 5/0% و دمای c?50 در مبدل صفحه ای نسبت به مبدل پوسته-لوله، 9/29% و در مبدل پوسته-لوله نسبت به مبدل دولوله ای، 8/22% می باشد. در بخش عددی، با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی برای مبدل های دولوله ای و پوسته-لوله انجام شد. با استفاده از نرم افزار گمبیت برای مبدل دولوله ای، هندسه دو بعدی و برای مبدل پوسته-لوله، هندسه سه بعدی استفاده شد. ضرایب کلی انتقال حرارت محاسبه شده بوسیله شبیه سازی، با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد و تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی مشاهده گردید. متوسط خطا بین نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی برای نانوسیال آب/ ?-al2o3با غلظت 5/0% در دمای c?50، برای مبدل پوسته-لوله 6/15% و برای مبدل دو لوله ای 7/11% است. تطابق بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های آزمایشگاهی نشان میدهد که cfd یک ابزار مناسب برای تحلیل انتقال حرارت نانوسیال در مبدلها است.

در این پژوهش عملکرد یک فیلتر الکتریکی استوانه ای با ولتاژ متغیر به صورت آزمایشگاهی و تئوری مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور در ابتدا یک مدل ریاضی دو بعدی توسعه داده شده است. در این مدل توزیع میدان الکتریکی از حل معادله ی پواسون بدست آمده و جهت پیش بینی حرکت ذرات از رویکرد اولرین و جهت پیش بینی میدان جریان سیال از معادلات k-? استاندارد استفاده شده است. در بخش آزمایشگاهی پس از طراحی و ساخت یک نمونه فیلتر الکتریکی استوانه ای شامل تجهیزات اندازه گیری پتانسیل الکتریکی و میدان سرعت، آزمایش هایی جهت مطالعه ی عملکرد آن در شرایط مختلف انجام گردید. مقایسه ی نتایج آزمایشگاهی با نتایج مدل حاکی از دقت مدل در پیش بینی پتانسیل الکتریکی و راندمان جداسازی ذرات می باشد. در این مدل تأثیر ولتاژ متغیر به کمک یک ضریب اصلاحی و تطبیق داده های آزمایشگاهی با نتایج مدل انجام گردید. نتایج حاصل از جداسازی ذرات با استفاده از ولتاژ متغیر و ولتاژ ثابت با یکدیگر مقایسه شد و این نتیجه حاصل شد که استفاده از ولتاژ متغیر در ولتاژهای بالاتر به راندمان جداسازی بیشتر ذرات منجر می شود. علاوه بر این راندمان جداسازی سامانه در دو حالت استفاده از ولتاژ ثابت و ولتاژ متغیر با یکدیگر مقایسه شد که نتایج بیانگر راندمان بیشتر سامانه در حالت استفاده از ولتاژ متغیر مخصوصاً در ولتاژهای بالاتر است.

در این رساله، مدلسازی و شبیه سازی بستر نم زدایی از گاز طبیعی بروش جذب سطحی بر روی غربالهای مولکولی صنعتی انجام شده است. در مدلسازی این فرایند، با در نظر گرفتن مدل پراکندگی محوری برای رژیم جریان گاز در بستر، معادلات موازنه جرم در بستر استخراج شده است. در این مدل جذب تمام اجزاء موجود در گاز در نظر گرفته شده است. در محاسبه نرخ انتقال جرم، از مقاومت خارجی جاذب صرف نظر شده است و مدل نفوذ فیک برای مدلسازی انتقال جرم درون قرص جاذب بکار گرفته شده است. برای محاسبه نرخ انتقال جرم درون ساختار کریستالی جاذب(فضای جامد) از مدل نیرو محرکه خطی استفاده شده است. برای برقراری ارتباط بین داده های تعادلی گاز جامد چهار مدل لنگ مویر، لنگ مویر فرندلیچ، تات و لنگ مویر دوسایتی با استفاده از داده های تجربی موجود در مقالات مورد مقایسه قرار گرفته اند و مدل لنگ مویر دوسایتی انتخاب شده است. در این مدل معادله انرژی برای سیال و قرص جاذب بطور مجزا توسعه داده شده اند و توزیع دما در جاذب نیز در نظر گرفته شده است. معادله انرژی در بستر با فرض وجود پراکندگی حرارتی و دیواره آدیاباتیک توسعه داده شده و از ظرفیت حرارتی دیواره صرف نظر شده است. همچنین از معادله ارگان برای محاسبه افت فشار در بستر استفاده شده است و تغییرات سرعت در اثر تغییرات دما و فشار و انتقال جرم در نظر گرفته شده است. معادلات پاره ای حاصل با روش حجم محدود و تقریب توانی گسسته شده اند و معادلات حاصل بروش ضمنی بطور همزمان حل شده اند. برای بررسی صحت شبیه سازی، نتایج حاصل با داده های عملی موجود در مراجع مقایسه شده است.این مقایسه نشان دهنده تطابق خوب نتایج مدل و داده های تجربی می باشد. با استفاده از نتایج این مدل فرض تعادل حرارتی بین سیال و جامد، توزیع یکنواخت دما در جامد و فرض ثابت بودن فشار بررسی و تایید شده است.فرض ثابت بودن دما نیز تاثیر زیادی بر روی نتایج ندارد. از این مدل جهت ارزیابی مدل نیروی محرکه خطی نیز استفاده شده است. نتایج نشان می دهد در سیستمی که چند جزء جذب شونده وجود دارد مدل نیروی محرکه خطی قادر به پیش بینی رفتار سیستم نیست.

هدف اصلی این پایان نامه به مطالعه ی تجربی جذب تعادلی دی اکسید کربن بر روی جاذب مزوروزن سیلیکایی اصلاح شده اختصاص یافته است. در این راستا، مزوروزن سیلیکایی mcm-41 با هدف بالا بردن توانایی ساختار برای جای دادن گروه عاملی بیشتر و توزیع یکنواخت آن در طول روزنه ها، در حین سنتز، اصلاح شد. سپس گروه عاملی دی آمینو سیلان بر روی ساختار توسعه داده شده پایه نشانی شده و در نهایت عملکرد جاذب در جذب دی اکسید کربن مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش به منظور اصلاح ساختار mcm-41، روزنه های مزوی ساختار منبسط و همزمان با آن فضای ماکرو در ساختار ایجاد شده است. انبساط روزنه های مزو و ایجاد فضای ماکرو به ترتیب به وسیله ی تری متیل بنزن و نانو ذرات کربن صورت گرفته است. اصلاح mcm-41 موجب سنتز ماده ای با ساختار چندگانه در ابعاد مزو و ماکرو شده که نسبت به mcm-41 خام تنها با 9% کاهش در سطح، دارای روزنه هایی با قطر و حجم 3 برابر بیشتر می باشد. این ساختار به عنوان پایه برای نشاندن گروه عاملی دی آمینو سیلان مورد استفاده قرار گرفت. عامل دار کردن پایه در سطوح مختلفِ سه عامل دما، مقدار گروه عاملی و مقدار آب، با کمک روش طراحی آزمایش ها (طراحی مرکب مرکزی) انجام گرفت و شرایط بهینه و همچنین نحوه ی اثرگذاری این عوامل بر پاسخ مشخص شد. آزمایش ها نشان داد که عامل دار شدن در دمای 100 درجه ی سانتی گراد، با افزودن cm3 11/1 دی آمینو سیلان و cm3 1/0 آب به ازای واحد جرم پایه ی سیلیکایی، شرایط بهینه برای رسیدن به بیشینه ی ظرفیت و بازده جاذب می باشند. جاذب عامل دار شده در این شرایط دارای بازدهی 80% و ظرفیت جذب mmol co2/ g solid 86/3 می باشد که یکی از بالاترین مقادیر گزارش شده برای این نوع جاذب ها است. ظرفیت جذب در حضور رطوبت و در سیکل های متعدد ثابت باقی مانده که نشاندهنده ی گزینش پذیری مناسب و پایداری جاذب می باشد. در نهایت داده های تعادلی جذب به وسیله ی روابط تجربی موجود برازش شده و اثر اصلاح ساختار بر سینتیک جذب به صورت مقایسه ای ارائه گردیده است.

در این تحقیق رفتار اسفنجی شدن چهار نمونه هموپلیمر پلی پروپیلن خطی با شاخص های جریان مذاب مختلف و یک نمونه پلی پروپیلن با شاخه های بلند و یک نمونه پلی لاکتیک اسید خطی مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه های خطی دارای وزن مولکولی متفاوت و توزیع وزن مولکولی حدود 3 تا 4 بودند. شاخص های گرانروی، جرم مولکولی و پراکندگی وزن مولکولی برای پلیمرهای خالص در دسترس بود. آزمایش های اسفنجی شدن برای تعیین رفتار پلیمرهای مختلف به روش ناپیوسته تک مرحله ای و با سیال دمشی نیتروژن انجام گرفت. تأثیر وزن مولکولی، شاخص جریان مذاب و گرانروی در سرعت برشی صفر بر روی ساختار اسفنج تولید شده در نمونه های خطی تعیین شد. مشخص شد که با افزایش شاخص جریان مذاب، چگالی سلولی افزایش و متوسط اندازه سلول ها و کسر انبساط حجمی کاهش می یابند. تأثیر شرایط فرایندی زمان، دما و فشار اسفنجی شدن روی چگالی سلولی، متوسط اندازه سلول ها و کسر انبساط حجمی پلی پروپیلن خطی با کمترین شاخص جریان مذاب و پلی پروپیلن با شاخه های بلند و پلی لاکتیک اسید ارزیابی شد. با افزایش زمان اسفنجی شدن چگالی اسفنج کاهش و سپس افزایش یافت. کسر انبساط حجمی با افزایش فشار به طور مداوم افزایش و با افزایش دما ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. برای بررسی تأثیر میزان شاخه های بلند بر ساختار اسفنج، چهار آمیزه 10، 25، 50 و 75 درصد وزنی از دو نمونه خطی و شاخه ای با شاخص جریان تقریباً یکسان تهیه شد. مشاهده شد که با افزایش میزان شاخه های بلند در آمیزه ها متوسط اندازه سلول ها کاهش و چگالی سلولی و کسر انبساط حجمی افزایش می یابند.

انتشار آلاینده¬های خطرناک به اتمسفر حاصل از فعالیت¬های صنعتی، محیط زیست و سلامت انسان را به خطر می¬اندازد. استفاده از روش جذب سطحی به کمک جاذب جامد به دلیل توانایی روش، ارزانی و خطرات زیست محیطی کمتر در مقایسه با سایر روش-های مرسوم مناسب می¬باشد. در این پژوهش به مطالعه آزمایشگاهی جذب¬سطحی گازهای آلاینده مهم دی¬اکسیدکربن و دی¬اکسیدگوگرد روی جاذب نانولوله کربنی چنددیواره پرداخته شده است. در بخش آزمایشگاهی، هم¬دماهای تعادلی جذب دی¬اکسیدکربن و دی¬اکسیدگوگرد به صورت تک جزئی روی نانولوله¬های کربنی چنددیواره بدون گروه عاملی و دو نوع نانولوله عامل¬دار یکی با 58/5 درصد وزنی گروه عاملی کربوکسیلی و هیدروکسیلی و دیگری با 30 درصد وزنی گروه عاملی آمینی در دو دمای 40 و 50 درجه سانتیگراد بدست آورده شده¬اند. عامل¬دار کردن نانولوله¬های کربنی به منظور پایه نشانی گروه آمینی با آمین tri انجام گرفته است. در این پژوهش اثر دما، فشار و عامل¬دار کردن نانولوله کربنی بر روی ظرفیت جذب بررسی شده است. طبق نتایج حاصل شده بیشینه ظرفیت جذب سطحی دی¬اکسیدکربن بر نانولوله کربنی بدون عامل و عامل¬دار با هیدروکسیل و عامل¬دار با آمین در دمای ? 40 و فشار 2/0 بار به ترتیب 098/0، 154/0 و 385/0 میلی مول بر گرم می¬باشد و در مورد جذب دی¬اکسیدگوگرد به ترتیب 336/0، 5/0 و 808/0 میلی مول بر گرم می¬باشد. نتایج بیانگر آن است که گروه عاملی تأثیر بسزایی بر میزان جذب و رفتار هم¬دماهای جذب هر دو گاز بر روی نانولوله کربنی دارد. همچنین جذب دی¬اکسیدکربن از یک گاز مرطوب بر روی نانولوله بدون عامل و عامل¬دار با آمین در دمای ? 26 بررسی شده است و نتایج نشان می¬دهد که حضور بخارآب همراه دی¬اکسیدکربن منجر به افزایش ظرفیت جذب دی¬اکسیدکربن می¬گردد. جهت مشخصه¬سازی جاذب از دستگاه پراش سنج x-ray xrd))، طیف¬سنج تبدیل فوریه مادون قرمز ftir))، دستگاه آنالیزور عنصری (chns) و دستگاه آنالیزور حرارتی tga)) استفاده گردید. در بخش محاسباتی، از مدل-های تعادلی فرندلیچ، لنگمویر، سیپس، تات و لنگمویر دوسایتی برای برازش داده¬های تک جزئی استفاده شده است. نتایج بدست آمده از برازش داده¬های آزمایشگاهی حاکی از آن است که سطح نانولوله بدون عامل و عامل¬دار شده با هیدروکسیل و کربوکسیل همگن می¬باشد و سطح نانولوله آمینی ناهمگن می¬باشد. در ادامه جذب دو جزئی دی¬اکسیدکربن و دی¬اکسیدگوگرد و انتخاب-پذیری آنها در مخلوط دو جزئی با استفاده از تئوری محلول ایده¬آل پیش¬بینی شد.