نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال چهل و دوم شماره 8 (پیاپی 118، اسفند 1387)

در این مقاله از شبکه عصبی مصنوعی به سبب قابلیت فوق العاده آن در تقلید از نگاشت غیرخطی ورودی ها به خروجی ها برای پیش بینی کوتاه مدت میزان مصرف گاز طبیعی شهر تهران استفاده شده است. ابتدا با استفاده از دمای حداقل و حداکثر روزانه، دمای مؤثر روزانه تعریف شد و سپس بر اساس دیگر مشخصه های هواشناسی مؤثر بر مصرف نظیر ابرناکی، سرعت باد و بارندگی، تخمین مصرف گاز روزانه و ماهانه مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم پس انتشار خطا در پرسپترون چند لایه انجام شده است. مقایسه نتایج حاصل از پیش بینی با مقادیر واقعی مصرف گاز حاکی از آن است که دقت مدل در خصوص مصرف روزانه و ماهانه گاز به ترتیب حدود 93 و 99% می باشد. بنابراین مدل های طراحی شده، برای تخمین مصرف گاز شهر تهران بزرگ مناسب می باشد.

بوتادی ان محصول فرآیند جداسازی برش 4C به روش تقطیر استخراجی می باشد. جداسازی? ،?-بوتادی ان از برش 4C به دلیل تشکیل چندین آزئوتروپ و نزدیکی نقاط جوش بیشتر اجزاء، از طریق تقطیر معمولی امکان پذیر نمی باشد. در فرآیند استخراج بوتادی ان BASF واقع در شرکت های پتروشیمی جم و امیرکبیر، نرمال متیل پیرولیدون (NMP) با? /? درصد وزنی آب به عنوان حلال با نقطه جوش بالا، جهت بهبود فراریت نسبی اجزاء استفاده می شود. با توجه به نسبت جرمی بالای حلال مصرفی به خوراک (برش 4C)، حلال نقش عمده ای در فرآیند جداسازی دارد. در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی فرآیند با نرم افزار HYSYS 3.1، تاثیر دمای حلال، و محل ورود حلال به برج بر عمل کرد فرآیند جداسازی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که کاهش دمای حلال بر خلوص محصول، تاثیر قابل توجه ای نداشته، در حالی که کاهش دمای حلال می تواند تا حدودی میزان دبی حلال مصرفی را کاهش دهد.

در این پژوهش با استفاده از دو نوع نگهدارنده، کاتالیست ساخته شد و مورفولوژی پلیمر حاصل از پلیمریزاسیون اتیلن مورد بررسی قرار گرفت. چون سیلیکای LC استحکام مکانیکی کمی دارد به هنگام ساخت کاتالیست و پلیمریزاسیون خرد شده و پلیمر حاصل مورفولوژی خوبی نشان نمی دهد. در مورد سیلیکای PQ-MS-3050 به علت استحکام کافی مورفولوژی به خوبی به ذرات پلیمر منتقل شده است. پدیده خرد شدن با بررسی تصاویر مذاب و خاکستر پلیمر مطالعه گردیده است. با توجه به مورفولوژی بهتر کاتالیست با نگهدارنده سیلیکای PQ-MS-3050 ادامه مطالعات بر روی این کاتالیست متمرکز شده است. با افزایش هیدروژن، کمک کاتالیست و دما جرم مولکولی کاهش یافته و با افزایش فشار مونومر جرم مولکولی افزایش می یابد. با جداسازی پیک نمودارهای توزیع جرم مولکولی در فشارهای 4و 6 bar چهار مرکز فعال برای این کاتالیست قابل تشخیص است. نتایج تاییدکننده مکانیسم انتقال زنجیر به مونومر دومولکولی به عنوان واکنش غالب اختتام زنجیر است.

مبدل های کاتالیستی معمولی با استفاده از فلزات گران بهای Pt، Pd و Rh برای رفع آلودگی ناشی از خودرو ها، بیش از 25 سال است در مسیر گاز اگزوز قرار می گیرند. اخیرا برای کاهش مصرف فلزات گران بهاء در این مبدل ها استفاده از پروسکایت ها مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق برای اولین بار، پروسکایت متخلخل روی سطح ورق نازک (منولیت) فولاد ضد زنگ با روش Raney ایجاد گردید. ابتدا سطح فلز با روش Hot Dip Aluminizing در آلومینیوم مذاب در دمای oC750 آلیاژ شد، سپس با استخراج آلومینیوم با محلول سود، ریزساختارهای نانومتری روی لایه سطحی فلز پدید آمد. با استفاده از روش های اعمال فشار روی منولیت فلز و یا سرد کردن ناگهانی آلیاژ، ساختار هر چه ریزتر شد و سطح تماس افزایش یافت. با استفاده از این روش ها ریزساختارمتخلخل حدود nm30 حاصل شد. نمونه بعد از تلقیح با محلول نیترات لانتانیوم در چند مرحله، طی عملیات حرارتی تا دمایC °900 کلسینه و سینتر گردید و در نهایت به پروسکایت متخلخل روی منولیت فلز با سطح ویژه بالا تبدیل شد.

با توجه به این که بخش مهمی از آلودگی های زیست محیطی ناشی از احتراق ناقص سوخت در اتومبیل هاست، برای دستیابی به استانداردهای زیست محیطی وضع شده، در کنار توسعه فن آوری به کارگیری مبدل های کاتالیستی در اگز.ز اتومبیل، از سال 1970 سنسورهای اکسیژن به منظور تنظیم نسبت هوا به سوخت در مقدار بهینه آن همراه با این مبدل ها در یک سیستم کنترلی مورد استفاده قرار گرفتند. در این تحقیق انواع سنسور اکسیژن پایه ییتریا-زیرکونیا (YSZ)، به عنوان الکترولیت جامد، ساخته و بررسی شد. نوع متداول سنسور اکسیژن اصولا یک پیل غلظتی شامل YSZ و دو الکترود پلاتین متخلخل می باشد که یکی از این الکترودها در معرض هوا (با غلظت ثابت و به عنوان رفرنس) و دیگری در معرض اگزوز (با غلظت اکسیژن متغیر متناسب با نسبت هوا به سوخت تزریق شده به موتور) می باشد. با استفاده از نیمه هادی های اکسید فلزی مانند سریا و تیتانیا به جای رفرنس هوا سنسور اکسیژنی ساخته شد که نسبت به نوع متداول دارای اندازه کوچک تر بوده و در نتیجه زمان پاسخ کم تر و حساسیت بالاتری دارد و نیز زمان light-off کوتاه تری داشته که در کاهش آلایندگی cold-start بسیار موثر است. پاسخ انتقالی این سنسور همچون سنسور معمول اکسیژن در ناحیه استوکیومتری نسبت هوا به سوخت صورت می گیرد. برای افزایش بازدهی موتورها و کاهش میزان آلایندگی آن ها، اخیرا استفاده از موتورهای lean-burn با نسبت هوا به سوخت بالاتر از استکیومتری مطرح می باشد که سنسورهای فوق در این مورد قابل استفاده نمی باشند. با استفاده از اکسیدهای فلزی نیمه هادی هم چون اکسید سریم، تیتانیوم و قلع با خواص مختلف ناحیه انتقالی به نسبت های بالاتر از نسبت استوکیومتری هوا به سوخت (1?>) انتقال داده شد.

برای پیشگیری از خسارات سنگین در هنگام بروز حریق و آتش سوزی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و... علاوه بر روش های فعال مانند سیستم های اطفاء حریق، دو نوع پوشش جهت کاهش میزان انتقال حرارت به سازه های فلزی و بتنی و در نتیجه به تاخیر افتادن تخریب سازه تحت بار وجود دارد. رنگ های ساخته شده بر پایه رزین های آلی متورم شونده تا درجه حرارت های حدود 1000 درجه سانتی گراد و مدت زمان های کوتاه تا متوسط، و پوشش های ساخته شده بر پایه مواد معدنی به ویژه میکا و ورمیکولیت برای درجه حرارت های بالای 1000 درجه سانتی گراد و مدت زمان های طولانی تر حریق مناسب می باشند. شناسایی و بهینه سازی مواد تشکیل دهنده این نوع پوشش ها و مطالعه عمل کرد گرمایی فرمولاسیون های ساخته شده در این تحقیق مورد بررسی می باشد. تعیین و ساخت انواع فرمولاسیون هایی برای پوشش های ساخته شده بر پایه مواد معدنی، با توجه به نتایج حاصل از مطالعه یک نمونه مرجع و استاندارد، و انجام آزمایش های مشابه جهت مقایسه روی نمونه مرجع و نمونه های ساخته شده نیز در این تحقیق مورد نظر است. به ایجاد شرایط یکسان آزمایشگاهی برای کلیه نمونه ها دقت شده است. در نهایت دو فرمولاسیون که تطابق بهتری با نتایج نمونه مرجع دارند مورد قبول و به عنوان نتیجه نهایی معرفی شده اند.

در چند دهه اخیر فرایند غشایی برای جداسازی گاز ها وارد عرصه صنعت گردیده است و در این میان غشاء های پلیمری با ساختار های متفاوت نقش عمده ای را ایفا می کنند. در این تحقیق با توجه به گسترش سریع استفاده از این گونه غشاء ها در زمینه جداسازی گاز ها و ضرورت پیش بینی رفتار این فرآیند و به منظور آشنایی بیشتر با عوامل تاثیرگذار بر فرآیند غشاءیی، مدل سازی ریاضی انتقال جرم گازها در غشاء های نامتقارن پلیمری ارائه گردیده است. در قسمت فشرده غشاء از مدل تحرک مضاعف و در قسمت متخلخل آن از برآیند چهار جریان نادسن، ویسکوز، لغزشی و جریان سطحی استفاده شده است. مقادیر عوامل موجود در مدل براساس مقادیر تجربی برای تراوایی گاز ها در غشاء های مختلف و با استفاده از روش بهینه سازی ارائه شده، تعیین گردید.

ایران دارای ذخایر عظیم سلستین است. بر اساس برآورد به عمل آمده، میزان قطعی این ذخایر 2 میلیون تن با عیار 75 تا 95 درصد سولفات استرانسیم است. سولفات استرانسیم در صنعت مصرف چندانی ندارد، ولی به صورت کربنات استرانسیم کاربرد وسیعی از جمله در ساخت لامپ تلویزیون رنگی، صنایع پیرو تکنیک، سرامیک سازی، رنگ سازی، تصفیه فلز روی و... دارد. کربنات استرانسیم خود از سولفید استرانسیم حاصل از احیاء سولفات استرانسیم توسط کک در کوره الکتریکی نتیجه می گردد. در کار تجربی حاضر تولید سولفید استرانسیم از ماده معدنی سلستین با انجام آزمایش های دقیق مورد بررسی قرار گرفت و استخراج آن توسط حلال مناسب از محصول کوره احیاء انجام شد. هم چنین اثر عوامل مهمی چون دمای فرآیند، زمان فرآیند، دانه بندی خوراک و اثر نسبت وزنی حلال به محصول کوره احیاء بر روی راندمان استخراج ارزیابی گردید که در بهترین شرایط آزمایشگاهی، راندمانی معادل 97% به دست آمد.

با توجه به اهمیت باکتری باسیلوس تورنژنسیس به عنوان مؤثرترین عامل میکروبی موجود در مبارزه با آفات و حشرات، لازم است فرایند تولید آن مورد بهینه سازی قرار گیرد و تمام راه حل های ممکن جهت کاهش هزینه تولید بررسی شوند. تحلیل آماری نه تنها در بهینه سازی شرایط کشت به کار گرفته می شود بلکه این قابلیت را فراهم می نماید که بتوان رفتار یک فرایند تخمیری را توصیف و پیش بینی نمود و متناسب با خصوصیات محصول مورد نظر، شرایط مناسب را مهیا نمود. در تولید تخمیری یک حشره کش بیولوژیک یکی از فازهای مهم کشت فاز اسپورزایی است که در این تحقیق به صورت ویژه بررسی شده است و روند تغییر عواملی چون غلظت سلولی، سمیت و اسپورزایی تحت تاثیر دو فاکتور اکسیژن و زمان کشت که در هزینه تولید دخالت عمده ای دارند، بررسی شده است. تحلیل رگرسیون داده های حاصل از سه آزمایش انجام شده در شرایط مختلف هوادهی نشان داد که درصد کل اسپورزایی و اسپورهای بالغ در طول زمان صرف نظر از غلظت اکسیژن یک روند افزایشی می باشد که البته در غلظت های اکسیژن اشباع، نرخ افزایشی بسیار کند است ولی در غلظت های ناچیز اکسیژن نرخ افزایش سریع و در زمان 44 ساعت از شروع تخمیر، فرآیند اسپورزایی کامل شده است. سمیت و فعالیت حشره زدایی محصول تخمیر از همان ابتدای فاز اسپورزایی قابل توجه بوده و زمان تنها در غلظت های بالای اکسیژن تاثیر مثبت داشته است.