دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 13 (آذر و دی 1383)

محفظه احتراق که قسمت اصلی موتور موشک های سوخت مایع محسوب می شود، یک رآکتور حرارتی است که طراحی و شبیه سازی آن نیازمند اطلاعات پیچیده و ریز فنی می باشد. در این پروژه به بررسی خصوصیات و شرایط اعمال شده بر واکنش اتانول به عنوان سوخت و اکسیژن مایع به عنوان اکسیدکننده در محفظه احتراق موشک پرداخته و معادلات آنتالپی، ظرفیت حرارتی و ثابت تعادل ناشی از پدیده تفکیک برای مواد اولیه و محصولات حاصل از واکنش های مختلف تعین گردیده است. با استفاده از نرم افزار CURVE TABLE مشخصات و روابط مورد نیاز در طراحی و شبیه سازی موتور موشک های سوخت مایع ارائه گردیده و متناسب با این روابط یک برنامه کامپیوتری به زبان ویژوال بیسیک ویرایش ششم نوشته شده که نتایج حاصل از اجرای آن برای داده های ورودی مشخص در پایان مقاله جمع آوری گردیده است.

تکنولوژی پینچ با هدف کاهش آب مصرفی و پساب تولیدی، قبل و بعد از طراحی توانایی آنالیز فرآیندهای مصرف کننده آب را به مهندسان خواهد بخشید. اگرچه آنالیز پینچ بطور معمول در اکثر شرکت های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است، اما تعدادی محدودیت در مراحل اجرای آن موجود می باشد که از جمله می توان به پیچیدگی و عدم توانائی در حل مسائل با چندین آلودگی اشاره نمود. وجود محدودیت ها در مراحل آنالیز پینچ و طولانی بودن عملیات آن بزرگترین انگیزه برای استفاده از روش بهینه سازی ریاضیاتی در انتگراسیون فرآیندها می باشد. بنابراین بهینه سازی ریاضیاتی بر تمامی محدودیت ها غلبه نموده و ساختاری جهت طراحی خودکار تهیه می نماید، که بدینوسیله در زمان نیز صرفه جویی خواهد شد. در این مقاله با استفاده از روش بهینه سازی ریاضیاتی چگونگی کاهش آب مصرفی و پساب تولیدی در کارخانه تولید شکر از چغندر قند ارائه خواهد شد.

در این مطالعه عملکرد رآکتور تولید انیدرید فتالیک بعنوان یک رآکتور لوله ای با بستر ثابت کاتالیست بر اساس مدل های یک و دوبعدی شبیه سازی گردیده است. بدین منظور براساس سنتیک واکنش های مورد نظر و با استفاده از قوانین بقا، معادلات حاکم شامل معادلات تغییرات درصد تبدیل انیدرید فتالیک و اکسیدهای کربن و معادله تغییرات دما برای مواد درون رآکتور برای هر دو مدل تبیین و معادلات حاکم با استفاده از روش های عددی مناسب حل گردید. مقایسه نتایج حاصل از مدل یک و دو بعدی نشان می دهد که بدلیل کوچک بودن قطر لوله های مورد استفاده در این رآکتور استفاده از مدل دو بعدی در این مورد افزایش چندانی در دقت نتایج در مقایسه با مدل یک بعدی ایجاد نمی نماید. همچنین توافق قابل قبولی در نتایج مدل های ذکر شده جهت پیش بینی درصد تبدیل نهایی و میزان selectivity با مقادیر ارائه شده در مراجع و واحد تولید انیدرید فتالیک مجتمع فارابی مشاهده می گردد که نشان دهنده دقت مناسب مدل های بکار برده شده می باشد. براساس شبیه سازی صورت گرفته تاثیر پارامترهای عملیاتی شامل دمای خوراک، و فشار عملیاتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا مقادیر بهینه هر یک از پارامترهای ذکر شده بر اساس شرایط عملیاتی دیگر بدست آمده است.

صنعت خمیر و کاغذ هر ساله مقادیر عظیمی از زیست توده لیگنوسلولزی را بکار می برد. روش های متعددی برای استفاده از آنزیمهای میکروبی در فن آوری تولید خمیر کاغذ وجود دارد، که از اواسط سال 1980 با سرعت زیادی رشد کرده است. اخیرا مهمترین کاربرد آنزیمها در پیش رنگبری 1 از خمیر کرافت2 می باشد. آنزیمهای زایلناز برای اهداف ذکر شده بسیار موثر می باشند. روش کنترل آنزیمی با استفاده از لیپاز در فرآیند تولید کاغذ در مقیاس صنعتی برای عمل آوری خمیر در دهه قبل از 1990 بعنوان یک عملیات معمول استفاده می شد و این اولین بار بود که یک آنزیم بطور موفقیت آمیز در فرآیند تولید کاغذ طبیعی بکار می رفت. توسعه زهکشی خمیر3 با آنزیم در مقیاس صنعتی انجام شده است. جوهرزدایی آنزیمی4 نیز بطور موفقیت آمیزی در آزمایشهای کارخانه ای بکار برده شده است و انتظار می رود که با توجه به افزایش چاپ روزنامه و نیاز به برگشت مجدد آنها این کاربردها توسعه یابند.

پس از توضیح خواص لایه های مختلف اتمسفر زمین، واکنش های نور شیمیائی در لایه ازون شرح داده می شود. تابش های فرابنفش خورشیدی و پیامدهای سوء آن بربیوسفرزمین توضیح داده می شود. فریون هایCFC وهالون ها و نقش آنها در تخریب لایه ازون و نیز فریون های جدید HFC برای سازگاری با لایه ازون و خواص ترمودینامیکی آنها برای کاربرد به عنوان گاز سرمازا در سیستم های تبرید وگاز پیشران در قوطی های افشاننده شرح داده می شود. درپایان تاثیر مخرب فریون های CFC و HFC به عنوان گاز گلخانه ای توضیح داده می شود.

در بررسی تعادل ترمودینامیکی بین هوای تنفسی و خون، هدف یافتن مقادیر گازهای موجود در خون از طریق روابط ترمودینامیکی می باشد. در راستای این منظور، دو مدل ترمودینامیکی شامل مدل NRTL تصحیح شده و یک مدل ویلسون تصحیح شده، برای تعادل فازی بین اکسیژن موجود در هوای تنفسی و خون بررسی شده است. این بررسی ها با در نظر گرفتن خون به صورت مخلوطی سه جزئی شامل آب، اکسیژن و هموگلوبین، و فرض کردن هوای تنفسی به صورت گاز کامل، انجام شده است. مشاهده شد که در هر دو مدل خطا کمتر از سه درصد است. همچنین از دیدگاهی تحلیلی خون شامل 11 جزء در نظر گرفته شده و مقادیر اکسیژن و دی اکسید کربن محلول در خون و ضرایب فعالیت آنها در یک دما و فشار بدست آمده است. مقایسه نتایج بدست آمده از روش تحلیلی با مقادیر حاصل از دو مدل ترمودینامیکی در همان دما و فشار نشان می دهد که با اینکه از بسیاری از اجزای خون در مدل های ترمودینامیکی صرفنظر شده است، اختلاف مقادیر حلالیت و ضریب فعالیت اکسیژن به دست آمده از دو روش در بیشترین حالت 17% است. این میزان خطا با توجه به اختلاف تعداد اجزای مفروض در خون در دو دیدگاه خطای قابل قبولی است.

مقاله پیش رو یک مقاله پژوهشی مروری است که در آن تمامی مدل های ریاضی ارائه شده در طی 50 سال اخیر جهت پیش بینی افت فشار در شوینده های ونتوری از جهات مختلف از قبیل فرضیات مدل، کارایی و دقت مدل و دامنه کاربرد آن مورد بررسی و دقت نظر قرار گرفته است. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهد به دلیل تنوع شوینده های ونتوری از نظر اندازه و شرایط کاربرد و عملکرد نمی توان بطور صریح هیچ یک از مدل های موجود در مراجع را به عنوان بهترین گزینه جهت پیش بینی افت فشار شوینده های ونتوری معرفی نمود. همچنین نتایج این بررسی نشان می دهد با توجه به سهم شتاب گیری ذرات در میزان افت فشار یک شوینده ونتوری پیش بینی مقدار دقیق بخشی از مایع که به صورت پودر در می آید یک فاکتور مهم است. در این میان مدل هایی که توسط”آزوپاردی و همکاران (8)” و”رحیمی وهمکاران(14)” ارائه شده اند به دلیل استفاده از روش های واقع بینانه تر در پیش بینی میزان فیلم مایع روی دیواره ها، نتایج قابل قبول تری ارائه می نمایند. از دیگر نتایج این بررسی می توان به عدم دقت مدل”کالورت(2)“جز در مواردی که یک تخمین اولیه بزرگ از افت فشار ضروری و لازم باشد اشاره نمود. مدل”یانگ و همکاران“در مورد ونتوری های کوچک از دقت کافی برخوردار نیست و کارایی آن با افزایش انداره ونتوری بهبود می یابد. همچنین اگر میزان مایع پودر شده زیاد باشد (بیشتر از 75 درصد) که این مسئله معمولا در ونتوری های با اندازه متوسط و بزرگتر اتفاق می افتد، نتایج مدل پیشنهادی”بول(1)“رضایت بخش است. نتایج عددی به دست آمده از مدل”آزوپاردی و همکاران(8)“نشان می دهد که این مدل برای چنین شرایطی مناسب نیست. نکته حائز اهمیت دیگر آنست که تاکنون مطالعه جامع و مؤثری در زمینه بررسی تاثیر وجود انتقال همزمان جرم و حرارت بر میزان افت فشار در شوینده های ونتوری صورت نگرفته است. بطوریکه در نظر نگرفتن این عامل با توجه به تاثیر بسزای خود در تعیین دمای گاز، سرعت گاز، سرعت قطرات، اندازه قطرات و خواص ترموفیزیکی گاز، می تواند منجر به خطاهای فاحشی در پیش بینی میزان افت فشار گردد.

آب همراه (Produced Water)، PW، بخش مهمی ازمواد زائدرا درفرآیند بازیابی هیدروکربن ها را تشکیل می دهد.درحوزه های نفتی توسعه یافته میزانPW تولید شده به مراتب بیشتر است. تولید بیش از حدPW، دردنیا، یکی از مسائل بسیار مهم در صنعت نفت وگاز به شمار می رود، چراکه این آب یکی از عوامل مهم آسیب رسان زیست محیطی می باشد.
ازطرف دیگر تصفیه و مصرف مجدد این آب باتوجه به محدودیت منابع آب می تواند فواید بسیاری را در پی داشته باشد.آنچه دراینجا مد نظراست، بهبود بخشیدن به فرآیند پردازش و چرخش PW درحوزه های نقتی است به گونه ای که بتواند به عنوان یک منبع ایمن و قابل اطمینان آب، مورد استفاده قرار گیرد، که باتوجه به میزان تصفیه انجام شده می تواند کاربری های مختلفی داشته باشد، در عین حال که آلودگی های زیست محیطی ناشی از آن به حداقل می رسد.
درنقاط مختلف جهان، درحوزه های نفتی مختلف، روش های متفاوت و متعددی جهت دفع PW بکار گرفته می شود. تزریق به لایه های زیرزمینی، تخلیه به محیط، استفاده از حوضچه های تبخیر، آبیاری زمین های کشاورزی، تغذیه و توسعه تالاب ها، استفاده در ترکیب گل حفاری و... برخی از این روش ها هستند. دراین تحقیق سعی شده است ابتدا آلودگی های PW و منابع آنها مورد بحث قرارگرفته و سپس روش های رایج حذف هرکدام از این آلودگی ها مختصرا بررسی شده است.