20615

۲۰۶۱۵

مطالعه تجربي ضريب انتقال جرم در دستگاه استخراج كننده اداكتوري

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۲/۱۹

دكتر منصور شيرواني - دكتر احد قائمي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در پژوهش حاضر، فرايند انتقال جرم در استخراج مايع-مايع براي دستگاه اداكتوري با استفاده از سيستم آب/نمك/گازوئيل بررسي شده كه ضريب انتقال جرم در مقياس آزمايشگاهي دستگاه اداكتور با قطر mm 60 در جهت فاز پراكنده به پيوسته به صورت تجربي اندازه گيري شده است. اثر پارامترهاي عملياتي و هندسي شامل 3 قطر نازل، mm 3-1، 3 ونتوري با قطرهاي مختلف، mm 30-10، 3 فاصله نازل تا ونتوري، mm 30-10، نسبت دبي فاز پراكنده به پيوسته و سرعت جت روي عملكرد انتقال جرم به طور تجربي مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه براين كروليشن تجربي براي تخمين عدد شروود با به كارگيري روش حداقل مربعات ميانگين ارائه شده و با توجه به وابستگي عدد شروود به ضريب انتقال جرم و قطر متوسط ساتر، نتيجه مدل سازي شده نشان مي دهد كه عدد شروود متاثر از عددهاي بدون بعدي همچون عدد رينولدز، نسبت قطر گلوگاه به قطر نازل، نسبت فاصله نازل تا ونتوري به قطر گلوگاه و نسبت دبي دوفاز است كه طبق نتايج به دست آمده، انتقال جرم به طور قابل ملاحظه اي وابسته به عدد رينولدز با توان 856/0 و نيز نسبت دبي دو فاز با توان 348/0 است در حالي كه نسبت قطر گلوگاه به قطر نازل و نسبت فاصله نازل تا ونتوري به قطر گلوگاه اثر كمي روي انتقال جرم در ستون استخراج دارد. بين داده هاي تجربي و مقادير پيش بيني شده با استفاده از كروليشن پيشنهادي براي همه متغيرهاي عملياتي توافق خوبي وجود دارد. ميانگين خطاي مطلق نسبي(AARE) عدد شروود 15/0 است كه نشان از انطباق خوب كروليش پيشنهادي با داده هاي آزمايشگاهي است. پس از انجام آزمايشات متعدد چنين مشاهده شده است كه افزايش قطر نازل جدا از تغييرات پارامترهاي ديگر به علت افزايش نوسانات در قطرات موجب افزايش ضريب انتقال جرم شده است. در حالي كه افزايش قطر ونتوري تغيير چشمگيري در ضريب انتقال جرم نداشته، بااين‌حال فاصله كمتر قطر نازل تا قطر گلوگاه نيز موجب افزايش ضريب انتقال جرم شده است. همچنين بازده استخراج دراين سيستم به % 95/0 نيز خواهد رسيد كه نشان از رسيدن به راندمان بالا در اين سيستم مي باشد. بازده استخراج ابتدا با افزايش قطر نازل كاهش مي يابد سپس با افزايش قطر نازل حالت صعودي به خود مي گيرد. در انتهاي كار بعد از بررسي پارامترهاي فوق و مدل‌سازي، استخراج نتايج و مقادير بهينه از نرم افزار RSM به دست آمده است. مطالعات RSM شرايط بهينه براي داشتن انتقال جرم بيشينه را در مقادير قطر نازل 3/2 ميلي‌متر، قطرگلوگاه 6/10 ميلي‌متر، فاصله نازل تا ونتوري 16/13 ميلي‌متر، نسبت دو فاز 41/5 و سرعت جت 6/5 متر بر ثانيه داشته است. مي باشد.

1398/03/16

Experimental study of mass transfer coefficient in an Eductor liquid-liquid extractor

6/1/2019 12:00:00 AM

In the present study, the operating and geometric parameters of eductor column consist of 3 nozzle diameters, 1-3 mm, 3 venturi with different diameters, 10-30 mm, 3 distance between throat and nozzle tip, 10-30 mm, the ratio of the two phases and jet velocity empirically studied. Finally, the RSM software was modeled and extracted. The mathematical relation is presented for the precise estimation of the Sherwood number for the extraction of salt from gasoline, using the least squares mean method. Given the dependence of the Sherwood number on the mass transfer coefficient and the existing parameters, the modeling result shows that the mass transfer coefficient affected by dimensional numbers such as Reynolds number, throat diameter, nozzle diameter, distance between throat and nozzle tip and the ratio of the two phases. Finally, the predicted mass transfer coefficient shows that the equation is in good agreement with experimental data. According to the observations, the increase in the diameter of the nozzle apart from changes in other parameters increased the mass transfer coefficient, but the increase in the diameter of the throat did not change significantly in the mass transfer coefficient, however, the lower distance from the nozzle diameter to the throat diameter also increased the mass transfer coefficient. Also, the extraction efficiency in the gasoline-salt-water system is 25-92%. RSM studies have optimum conditions for having maximum mass transfer in nozzle sizes of 2.3 mm, throat diameter of 10.6 mm, distance between throat and nozzle tip 13.6 mm, the ratio of two phases to 41.5 and jet velocity of 5.6 m/s had.