بستر های سیال گاز-جامد به دلیل اهمیت بالایشان در صنعت، مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته اند و تلاش های بسیاری چه از نظر تجربی و چه از نظر تئوری برای پیش بینی رفتار آن ها صورت گرفته است. جدایش ذرات به دلیل تفاوت در اندازه شان پدیده ای متداول در بستر های سیالی گاز-جامد است. جدایش ذرات بر بازده انتقال حرارت و انتقال جرم بستر سیالی شده تاثیر می گذارد. زمانی که در یک بستر هم ذراتی با اندازه کوچک و هم ذراتی با اندازه بزرگ، با چگالی یکسان حضور داشته باشند، ذرات بزرگ تر در ته بستر و ذرات کوچکتر در بالای بستر جمع می شوند. در راکتور های بستر سیالی که در آن ها یک واکنش گرماده رخ می دهد، به منظور حذف مناطق گرم و حذف کاهش کیفیت محصولات، ایجاد اختلاط مناسب در بستر الزامی است. از طرفی دیگر، پدیده جدایش برای فرایند هایی که شامل جداسازی ذرات هستند، الزامی است. به منظور بهبود بازده این فرایند ها شناخت مشخصات جدایش و اختلاط در این سیستم ها با جزییات بیشتر الزامی به نظر می رسد. از طرفی دیگر اکثر بستر های سیال شده گاز جامد در فشار های بالا کار می کنند لذا ضروری است پدیده اختلاط و جدایش در فشار های بالا برای این بستر ها پیش بینی شود. برای این منظور از نرم افزار mfix استفاده شد تا تاثیر فشار، اندازه ذرات و سرعت ورودی گاز بر روی پارامتر های اختلاط و جدایش ذرات در بستر مشخص شود. همچنین از نرم افزاز paraview برای تحلیل داده های حاصل از mfix استفاده شده است. نتایج این پژوهش معرف آن است که از دینامیک سیالات محاسباتی می توان به عنوان یک ابزار تحقیقاتی جهت تخمین پارامترهای موثر در عملکرد بسترهای سیال شده استفاده نمود.

افزایش روز افزون قیمت سوخت های فسیلی، کاهش منایع و لزوم کنترل آلودگی محیط زیست ، اهمیت بازیافت انرژی حرارتی و جلوگیری از اتلاف آن را در صنایع مختلف نشان می دهد. امروزه مصرف انرژی به عنوان یکی از شاخص های عمده در ارزیابی توسعه یافتگی جوامع مطرح گردیده است. به همین منظور انواع مختلفی از سامانه های بازیافت انرژی حرارتی طراحی و ساخته شده است. یکی از این سامانه ها ریژنراتورهای بستر ثابت می باشد که کاربرد گسترده ای در صنایع انرژی بر همچون صنایع تولید شیشه و ذوب آلومینیوم دارد. این سامانه با پیش گرم کردن هوای احتراق در کوره های این صنایع به کاهش مصرف انرژی کمک شایانی می کند. این پژوهش به ارائه یک مدل ریاضی حاصل از دو مکانیزم انتقال حرارت جابه جایی و هدایت شعاعی در ریژنراتور های بستر ثابت پر شده باآکنه های کروی خواهد پرداخت. جهت شبیه سازی این سامانه، نرم افزاری به زبان ویژوال بیسیک (vb) با روش حل عددی تفاضل محدود تولید گردیده است. به منظور ارزیابی صحت مدل و بررسی اثر پارامترهای مختلف مانند دبی جرمی، زمان تناوب و اندازه ی قطر آکنه های کروی بر روی عملکرد این سامانه، یک نمونه ی آزمایشگاهی از این سامانه با آکنه های کروی از جنس آلومینا طراحی و ساخته شده است. نتایج نشان می دهد با کاهش پنجاه درصدی دبی سیال ورودی در یک زمان مشخص می توان راندمان بازیابی حرارتی از سامانه را تا بیش از 20 % افزایش داد، همچنین در یک زمان مشخص می توان با نصف کردن قطر آکنه های موجود در بستر بیش از 30 % راندمان بازیابی حرارتی از سامانه را افزایش داد.

انتقال حرارت در سیالات فوق بحرانی در حد قابل توجهی با سیالات زیر بحرانی متفاوت می باشد. این تفاوت به دلیل تغییرات شدید خواص سیال با دما در نزدیکی دمای شبه بحرانی است. در نتیجه معادلات انتقال حرارت زیر بحرانی در مورد سیالات فوق بحرانی کاربرد ندارد. یکی از پدیده هایی که تاکنون مورد توجه قرار نگرفته برگشت جریان سیال فوق بحرانی در کانال حلقوی است. برگشت جریان پدیده ایست که به دلیل اختلاف چگالی بین سیال در مرکز لوله و سیال در نزدیکی دیواره نیروی شناوری ایجاد شده و سیال در نزدیک دیواره شتاب می گیرد و سرعتی بیشتر از سرعت متوسط ورودی پیدا می کند برای برقراری موازنه جرم بخشی از جریان معکوس شده و در جهتی خلاف جهت جریان اصلی حرکت می کند که سبب ایجاد جریان ثانویه ای در جهت خلاف جریان اولیه می شود. به منظور بررسی برگشت جریان در سیال فوق بحرانی مطالعه ی عددی توسط نرم افزار فلوئنت انجام شده است. تنها شرایط آرام و پایدار در نظر گرفته شده است بنابراین انتقال حرارت در یک سطح بنیادی مطالعه می¬شود. از این رو ، در این مطالعه جریان رو به بالای دی اکسیدکربن فوق بحرانی با شار حرارتی یکنواخت اعمال شده به دیوار داخلی کانال حلقوی و دیوار خارجی عایق شبیه سازی شده است. نتایج بدست آمده دید روشنی از مکانیزم برگشت جریان ارائه کرده و شناوری به عنوان نیرو محرکه ی این پدیده تعیین شده است. علاوه براین با توجه به نتایج دو نمودار برگشت جریان بر اساس اعداد بی بعد رسم شده است. همچنین مشخص شده است که وجود جا بجایی آزاد برای این پدیده لازم و اجباری می باشد. خصوصاً جا بجایی آزاد باید بر جا بجایی اجباری و هدایت غالب گردد. به طور کلی شار جرمی پدیده را تضعیف کرده در حالیکه شار حرارتی بالا به برگشت جریان کمک می کند.

پس از انجام مطالعات کلی و آشنایی با تئوری های حاکم بر سیالات فوق بحرانی، روند مطالعات حاکم بر ترمودینامیک انحلال و نحوه تغییرات پارامترهای تأثیر گذار بر انحلال مواد مختلف در محلول های سه¬جزئی حاوی سیال فوق بحرانی و حلال دارای بن مایه ی آلی متمرکز می گردد. برای انجام مطالعات ذکر شده پس از بررسی های وسیع در زمینه تجهیزات لازم که قادر به پشتیبانی شرایط پیچیده چنین آزمایشاتی می باشد، دستگاه آزمایشی پرفشار فوق بحرانی؛ تجهیز، نصب و راه اندازی می گردد.در این راه از دی اکسید کربن به عنوان سیال فوق بحرانی استفاده می شود. از حلال آلی نظیر استون استفاده می شود. در این پروژه تأثیر پارامترهای مختلفی نظیر دما، فشار، نرخ افزودن دی اکسید کربن فوق بحرانی، غلظت اولیه در حلال آلی بر آسپرین بررسی خواهد شد.

در فرآیند تولید هیدروکلریک اسید به روش راکتورهای مانهایم، نمک و اسید مواد اولیه می¬باشند .اسید سولفوریک با غلظت 98% و نمک به صورت پودر به راکتور فرستاده می¬شوند. راکتور توسط یک کوره که در پائین قرار دارد گرم می¬شود (کوره مانهایم) و واکنش طی دو مرحله انجام می¬شود. دلیل انتخاب این روش در این پژوهش این است که در این روش مواد اولیه کاملا در دسترس هستند و به صورت محلی یافت می¬شوند و نیز واحد می¬تواند در ظرفیت¬های پایین-تر کار کند و هزینه سرمایه گذاری در این روش در مقایسه با فرآیندهای دیگر نسبتا کم است. همچنین از آب به عنوان سیستم خنک کننده برای راکتور استفاده شده است. در این مرحله دو محصول تشکیل خواهد شد، هیدروژن سدیم سولفات و گاز هیدروژن کلرید. هیدروژن سدیم سولفات را از مخلوط حاصله جدا و آن را دوباره با مقداری نمک طعام مخلوط و دوباره آن را وارد کوره مانهایم می¬کنند. گاز هیدروژن کلراید را از محفظه واکنش خارج و آن را به سمت یک برج جذب پر شده می¬فرستند، که در آنجا گاز هیدروژن کلراید درون آب اسپری شده حل می¬شود، و در نهایت اسید کلریدریک از خروجی برج خارج می-شود. برای انجام بهتر این فرآیند جذب بی¬دررو را مورد استفاده قرار می¬دهیم تا بتوانیم در تولید اسید به خلوص مورد نظر برسیم. محصول دیگر نیز کیک نمک است که باید شکسته و ساییده شود و به عنوان محصول جانبی به بازار مصرف عرضه شود. معادلات حاکم به صورت دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی (بر حسب زمان) هستند که توسط روش رانگ کاتای مرتبه چهارم حل شده¬اند و سپس اثر عوامل تأثیرگذار بر فرآیند بررسی شد

لوله های گرمایی به عنوان یک وسیله ساده و در عین حال پر کاربرد در صنایع می باشند که معمولاً برای انتقال حرارت و بازیابی انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجایی که لوله های گرمایی هیچ قطعه متحرک مکانیکی ندارند لذا این مسأله امتیاز ویژه ای برای استفاده از آن ها محسوب می شود . پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد به عنوان یکی از قطب های تأمین گاز در کشور محسوب می شود. با توجه به اینکه گاز ترش در سالیان اخیر در دمای بالایی وارد واحد شیرین سازی گاز می شود، لذا باید تمهیداتی جهت خنک سازی آن انجام شود . چرا که اگر گاز ترش در دمای بالایی وارد برج جذب شود اولاً راندمان شیرین سازی گاز پایین می آید ثانیاً به دلیل ایجاد کف باید از مواد ضد کف استفاده شود که این امر عملکرد برج های جذب را تحت تاثیر قرار می دهد . با توجه به مطالعات انجام شده و ویژگی هایی که مبادله کن های لوله گرمایی دارند می توان گفت یکی از راهکارهای مناسب جهت خنک سازی گاز ترش و همچنین گاز اسیدی پالایشگاه، این نوع از مبادله کن ها می باشد. در نهایت با استفاده از اطلاعات گاز ترش و آب که از برج خنک کننده تأمین می شود و با به کارگیری روابط مربوط به لوله های گرمایی فشرده و شکل طراحی شده برای واحد مربوطه به این نتیجه رسیده شد که بهترین حالت برای خنک کردن گاز ترش در مقایسه با هوا، استفاده از آب به عنوان سیال خنک کننده در قسمت چگالنده لوله گرمایی می باشد. زیرا استفاده از هوا به عنوان سیال خنک کننده مستلزم دبی بسیار زیادی برای خنک کردن گاز ترش خواهد بود . با این حال تعداد لوله ها با استفاده از آب به عنوان سیال خنک کننده 1304 لوله و طول قسمت کندانسور 2/21 متر به دست آمد؛ درحالی که برای هوا به ترتیب 1796 لوله و 1/34 متر محاسبه شد.