فهرست مطالب

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 100 (آذر و دی 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/10/15
  • تعداد عناوین: 8
|
  • جلال شایگان صفحات 5-9
  • جواد امینیان دهکردی، سید سعید حسینی * صفحات 10-22

    مدول های غشایی الیاف توخالی به دلیل برخورداری از ویژگی های منحصربه فرد خود در صنعت و به ویژه برای جداسازی گازها موردتوجه قرار گرفته اند. به واسطه شناخت بهتر از جداسازی گازها با بهره گیری از مدول های غشایی الیاف توخالی نامتقارن، پژوهشگران مدل های ریاضی متعددی برای بررسی و تحلیل این فرایند ارایه داده اند. مهمترین شاخص اعتبارسنجی مدل ها، نزدیکی پیش بینی آنها به شرایط واقعی است. بررسی ها حاکی از آن است که درنظرگرفتن شرایط ناآرمانی در مدل های ریاضی، منجر به ارایه برآوردی دقیق تر از عملکرد مدول غشایی الیاف توخالی شده است. هدف مطالعه حاضر، بررسی تاثیر در نظر گرفتن شرایط ناآرمانی در مدل سازی جداسازی گازها با بهره گیری از مدول های غشایی الیاف توخالی است. از این رو، شرایط ناآرمانی در سه گروه: شرایط ناآرمانی مربوط به فرایند، مربوط به تراواش از غشاء و مربوط به ساختار غشاء را بررسی می کنیم. تحلیل های ارایه شده در این مقاله گامی مهم در راه مدل سازی فرایند به منظور بهبود پیش بینی عملکرد مدول های غشایی الیاف توخالی برای جداسازی مخلوط های گازی به شمار می رود.

    کلیدواژگان: جداسازی گاز، غشای الیاف تو خالی، مدل سازی ریاضی، شرایط ناآرمانی
  • محمدرضا جعفری نصر *، مهتاب شفیقی صفحات 23-31

    یکی از شیوه های موثر برای افزایش انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم، کاربرد لوله های تابدار (پیچشی) بجای طراحی مبدل با لوله های معمولی است. در این مقاله، با بررسی نتایج مطالعات پیشین، تاثیر پارامترهایی چون نسبت قطر های مقطع بیضی شکل و طول گام لوله در بازه رینولدز 1000 تا 15000 با بهره گیری از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شد. نسبت قطرهای مقطع 1 الی 5/2 و تعداد پیچش برای طول لوله ثابت بین 0 الی 3 در بازه رینولدز مشخص شده تحلیل شده است. بر این اساس، افزایش عدد رینولدز، افزایش نسبت قطر مقطع و نیز افزایش تعداد پیچش به افزایش عدد ناسلت می انجامد و متقابلا افت فشار را نیز افزایش می دهد. در این مقاله، با انجام موردپژوهی، نسبت قطرهای مقطع بیضی 67/1 و نیز تعداد پیچش 3 (6/0 متر)، به بهترین عملکرد همراه با مقادیر بهینه افت فشار و عدد ناسلت دست یافته است.

    کلیدواژگان: مبدل های حرارتی، لوله پیچشی، دینامیک سیالات محاسباتی، افت فشار، ضریب انتقال حرارت
  • ترجمه: سمیه منصوری صفحات 32-46

    مطابق استاندارد EN 197-1 (ویراست 2011) سیمان پرتلند نوع CEM I از 95 تا 97 درصد کلینکر و 3 تا 5 درصد گچ تشکیل شده است. همانگونه که می دانیم نقش اصلی سنگ گچ، تنظیم زمان گیرش است. با این وجود، کاربرد مقدار بهینه گچ سبب بهبود سایر خواص سیمان مانند واکنش مکانیکی، تغییرات ابعادی و فرایند هیدراتاسیون می شود. این مقدار گچ بهینه به چندین پارامتر بستگی دارد، ازجمله: درصد سولفات، بلین سیمان، درصد آلومینات تری کلسیم و درصد آلکالی. هدف اصلی این مقاله، یافتن مقدار سنگ گچ بهینه در کارخانه سیمان الجزایر برای سیمان نوع CEM I است. 10 نمونه سیمان با درصدهای مختلف سنگ گچ تهیه شد و خواص سیمان خشک، خمیر سیمان و ملات سیمان بررسی شد. بنابر نتایج به دست آمده، وقتی سنگ گچ کمتر یا بیشتر از مقدار بهینه استفاده شود؛ بر درصد آب نرمال، زمان گیرش، مقاومت فشاری، گرمای هیدراتاسیون، تورم، انقباض خشک و درجه هیدراتاسیون تاثیر منفی می گذارد. مقدار سنگ گچ بهینه در این تحقیق 5/5 % تعیین شد.

    کلیدواژگان: سیمان، سنگ گچ، سولفات، بهینه سازی، هیدراتاسیون
  • علی احسانی، امین سلیمانی مهر *، داود حاجیان نژاد، حمید باتقوا، محمد زنگنه صفحات 47-59

    در سامانه مورد بررسی، آب لب شور ورودی پس از سختی گیری به بخش غشایی وارد شده تا آب یون زدایی شده تولید شود. سپس، واحد اسمز معکوس دیگری برای تولید آب مقطر به کار گرفته شده است. آشکار است که بخش نهایی به عنوان زنجیره اصلی تولید برای تعیین نقطه بهینه، از دیدگاه پارامترها نیازمند بررسی است. در این مجموعه آزمایش پارامترهای دما و فشار بر مبنای فرض های تولید تعیین شده و مهم ترین شاخص باقی مانده، یعنی pH، برای یافتن بهترین کیفیت در خروجی بررسی شد. طراحی آزمایش بر پایه سامانه اسمز معکوس موجود تدوین، pH ورودی به عنوان مهمترین پارامتر تعیین کننده کیفیت محصول انتخاب، و pH و رسانش الکتریکی خروجی به عنوان متغیرهای کلیدی به همراه میزان کربنات و بی کربنات به دقت اندازه گیری شدند. بنابر نتایج به دست آمده در دمای °C 25 و فشار بالادست bar 1/14 در pH ورودی 5/7، خالص ترین محصول به دست می آید.

    کلیدواژگان: غشا، اسمز معکوس، درصد دفع، pH، قلیائیت، کربنات، بی کربنات، تزریق کاستیک
  • عهدیه نوری وشکاسوفه، کامیار موقر نژاد * صفحات 60-73

    در این مطالعه استخراج نشاسته از برنج گرده با بهره گیری از محلول سدیم هیدروکسید، به عنوان حلال، بررسی شده است. آزمایش های استخراج در دماهای 20، 30، 40 و 50 درجه سلسیوس انجام و مقدار نشاسته استخراج شده از نمونه ها در زمان-های مختلف اندازه گیری شده است. تاثیر دما و زمان در غلظت نشاسته استخراج شده مطالعه شده است. طبق نتایج به دست آمده، افزایش دما و زمان عملیات استخراج سبب افزایش میزان نشاسته استخراج شده از برنج شده است. مقدار نشاسته استخراج شده توسط شبکه عصبی چند لایه پرسپترون پیش بینی شده است. شبکه عصبی سه لایه 2-13-1 شامل داده های ورودی و یک لایه میانی و یک لایه خروجی با 13 نورون لایه میانی، مناسب ترین ساختار برای بهینه سازی شبکه عصبی بوده است. رگرسیون کل داده ها 99646/0 است که تمرکز داده ها روی خط 45 درجه به خوبی مشخص است. خطای ریشه مربعی (MSE) برای کل داده ها برابر 000066047/0 و خطای ریشه میانگین مربعی (RMSE) برای کل داده ها 0081269/0 است.

    کلیدواژگان: مدل سازی ریاضی، استخراج، برنج گرده، شبکه عصبی چند لایه پرسپترون
  • وهب قلعه خندابی، علیرضا فضلعلی *، مجتبی ذوالفقاری صفحات 74-84

    در این تحقیق به اصول و قواعد طراحی خشک کن های پاششی و تاثیر پارامترهای فرایندی بر عملکرد خشک کن پرداخته ایم. برای به دست آوردن داده های اولیه طراحی، از نتایج تحقیقات قبلی و آزمایش هایی بهره گرفته شد که با خشک کن پاششی آزمایشگاهی بر گوجه فرنگی صورت گرفته است. در پی مطالعات گسترده یک نمونه آزمایشی خشک کن پاششی مجهز به محفظه انتهای مخروطی شکل و به ظرفیت تولید پودر kg/h 50، ظرفیت تبخیر kgH2O/h 293 و آهنگ تغذیه kg/h 343 طراحی شد. از اتمایزرهای دوار با جریان همسو برای پاشش خوراک و سیکلون برای جداسازی پودر از هوای خروجی بهره گرفته شد. گرمکن نامستقیم برای گرم کردن جریان هوا و هواکش سانتریفوژ عقب گرد برای تامین آهنگ جریان هوا پیشنهاد شدند.

    کلیدواژگان: پودر گوجه فرنگی، خشک کردن، خشک کن پاششی، طراحی
  • صفحه 87
|
  • J. Aminian Dehkordi, S. S. Hosseini * Pages 10-22

    Hollow fiber membrane permeators due to their particular features have attracted attentions in the industry and especially for gas separation applications. Several mathematical models have been proposed by researchers for the analyzing and interpretation of this process as well as for gaining a better understanding of gas separation by means of asymmetric hollow fiber membrane modules. The most important index for the validity of the models is the accuracy of their predictions compared to the real conditions. Investigations indicate that considering non-ideal conditions in the mathematical models can lead to more accurate predictions. The aim of the present study is to investigate the extent and effect of several non-ideal conditions in the modeling of gas separation hollow fiber membrane modules. Accordingly, non-ideal conditions are being investigated in three categories of: non-ideal conditions related to the process, permeation through the membrane and those related to the membrane structure. Discussions in the present manuscript constitute an important step in process modeling toward improving predictions on the performance of hollow fiber membrane modules for gas separation applications

    Keywords: Gas Separation, Hollow Fiber Membranes, Mathematical Modeling, Non-Ideal Conditions
  • M. R. Jafari Nasr *, M. Shafighi Pages 23-31

    Using of twisted tubes is one of the most promising technique to increase heat transfer between hot and cold fluids. In this study, the ratio of oval cross sections and number of twists in the Reynolds range of 1000 to 15000 were analyzed by computational fluid dynamics tools. The ratio of oval cross sections between 1 and 2.5 and the number of twists between 0 and 3 are considered for a case study. Basically, increasing the Reynolds number, increasing the cross section diameter ratio, and increasing the number of twists increase the Nusselt number and the friction factor simultaneously. In this case study, the ratio of oval cross sections 1.67 and the length of the twisted of 3 (0.6 m), reveal the best performance to achieve the optimal pressure drop and Nusselt number, respectively.

    Keywords: Heat Exchangers, Twisted Tubes, Computational Fluid Dynamics, Pressure Drop, Heat transfer Coefficient
  • Siline Mohammed, Omary Safiullah Translator: S. Mansouri Pages 32-46

    Portland cement CEM I is obtained from (95–97%) of clinker and (3–5%) of gypsum, according to EN 197-1 (2011) standard. Sulfur trioxide SO3 is the main component of gypsum (Calcium Sulfate Dihydrate CaSO4_2H2O), it may also originate from clinker, the previous standard has limited its content in cement at 4%. It is known that the gypsum acts as a cement setting regulator, however, an appropriate gypsum quantity (optimum) may improve other properties such as: mechanical response, dimensional variations and hydration process. This optimum gypsum content is related to several parameters, namely: SO3 %, cement SSB (specific surface Blaine), C3A % and alkali %. The aim of this work is to find, through an experimental protocol, the optimum gypsum content of an Algerian Portland cement CEM I. 10 variants containing various % of gypsum were formulated, where properties of anhydrous cements, cement pastes and normalized cement mortars were studied. Results show that when gypsum is added below or above the optimum, water demand for normal consistency, setting times, compressive strength, heat of hydration, swelling, drying shrinkage and hydration degree were adversely affected. It has been experimentally demonstrated that this optimum gypsum content is 5.5% by weight.

    Keywords: Cement, Gypsum Content, SO3, Optimum, Hydration
  • A. Ehsani, A. Soleimani Mehr *, D. Hajian Nejad, H. Bataghva, M. Zanganeh Pages 47-59

    Concerning the importance of distilled water chemical specification, studying operational condition effect on product quality is extremely important in Utility Areas. Considering geographical locating of many chemical and petrochemical units in Iran, these facilities are forced to consume brackish water as feed for their utility. Hence, different challenges are formed compared with coastal units use sea water instead. Our sample during this study imports brackish water with E.C≈ 2500, T.H≈550 into the softener resin beds for feed water softening. Then the first R.O. unit is employed to produce DM water with E.C≈ 25, T.H≈0. Finally, the most valuable part of our production chain is another R.O. unit which supplies high purity Distilled water as the feed of Utility. There are several important parameters to evaluate permeate quality or the last unit’s performance including Anions concentration (Na, Ca, Mg, K) and Cations concentration (CO32-, HCO3-, Cl-, SO42-). Clearly. The most important parameter is supposed to be chlorine, Carbone and bicarbonate concentration which was studied during operational tests. Hence, the sensitivity of product quality with process variables such as feed pH, retention time, R.O. element pressure and temperature were examined and adjusted rigorously.

    Keywords: Distilled Water, Reverse Osmosis, Caustic Injection, Alkalinity, Membrane, Carbonate
  • A. Noori Veshkasoogheh, K. Movagharnejad * Pages 60-73

    In this study, leaching during extraction of starch from pollen rice using sodium hydroxide as the solvent was investigated. Leaching experiments were carried out at 20, 30, 40 ºC and 50 ºC and amount of starch extracted from the samples were evaluated at different process duration times. The effect of temperature and time on the concentration of extracted starch has been studied. According to the results, increasing the temperature and time of the leaching increased the amount of starch extracted from the rice, and also the concentration of starch extracted by the multilayer perceptron network is predicted. Three-layer neural network structure 2-13-1 consists of input data and an intermediate layer and an outlet layer with 13 neurons in the middle layer, which is the most suitable structure for optimizing the neural network. The total data regression is 0.99646, which focuses on the 45 ° line of data well-defined. The mean square error (MSE) for the total data is 0.000066047 and the root error square (RMSE) for the total data is 0.0081269.

    Keywords: Mathematical Modeling, Leaching, Pollen rice, Perceptron Multi-Layer Neural Network
  • V. Ghaleh Khondabi, A. R. Fazlali *, M. Zolfaghari Pages 74-84

    In this investigation, the principles of designing spray dryers and the effect of process parameters on dryer performance were discussed. To obtain preliminary design data, from the results of previous research and experiments were carried out with a laboratory spray dryer on tomatoes were used. Following a large study, a pilot spray dryer equipped by a conical bottom chamber was designed with powder production capacity of 50 kg/h, evaporation capacity of 293 kgH2o/h and feed rate of 343 kg/h. The co-current rotary atomizer for feed spray and the cyclone for powder separation from exhaust air were selected. An indirect heater for heating the airflow and a backward-centrifuge fan to provide air flow rates were proposed.

    Keywords: Design, Drying, Tomato Powder, Spray Dryer