19764

۱۹۷۶۴

مطالعه تجربي و تخمين ضريب نفوذپذيري بستر بسته بندي شده ذرات كربن فعال گرانول

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

۱۳۹۵

۱۵ مهر ۱۳۹۷

دكتر مجيد سياوشي

مكانيك

كربن فعال به عنوان يكي از پركاربردترين مواد متخلخل، با دارا بودن ماتريسي جامد متشكل از ميليون ها منفذ ريز كه سطح موثر قابل ملاحظه اي را ايجاد مي كنند، قادر است تا تركيبات آلي، آلاينده ها و ساير ناخالصي ها را از محيط هاي مختلف جدا سازي كند. با توجه به كاربرد مورد نياز، قطر اين منافذ مي تواند بين 4 تا 100000 آنگستروم تغيير كند. هدف از فعال سازي كربن، كاهش ناخالصي هاي موجود در كربن اوليه و اكسيداسيون سطح آن مي باشد. يكي از مهمترين پارامتر ها در هنگام استفاده از مواد متخلخل، افت فشار سيال در هنگام عبور از بستر ماده متخلخل مي باشد. دانستن افت فشار براي طراحي و ساخت سيستم هايي كه درون آن ها از مواد متخلخل استفاده مي شود، لازم و ضروري است. از اين رو اين تحقيق قصد دارد تا پارامتر هاي مختلفي كه بر ميزان افت فشار سيال در هنگام عبور از بستر كربن گرانول فعال تاثير گذارند را مورد مطالعه و بررسي قرار دهد. اين پارامتر ها عبارتند از گذردهي ذرات كربن، فشار ورودي سيال، دبي سيال، اندازه ذرات كربن گرانول فعال و نوع سيال. علاوه بر عوامل ذكر شده، نيرويي كه از طريق جاذبه زمين به سيال وارد مي شود نيز مي تواند تاثير بسزايي در ميزان افت فشار سيال داشته باشد. انتظار مي رود تا هنگامي كه اين نيرو هم جهت و هم راستا با حركت سيال باشد ميزان افت فشار كمتر از حالتي باشد كه نيرو در خلاف جهت حركت سيال به آن اعمال شود. باتوجه به اينكه در بررسي ها و تحقيقات پيشين به اين موضوع پرداخته نشده است، اين تحقيق قصد دارد تا به صورت ويژه به بررسي پارامتر مهم جاذبه بپردازد. بدين منظور از سيستم آزمايش موجود در آزمايشگاه ديناميك سيالات كاربردي چند فازي براي انجام آزمايش ها در راستاي عمودي استفاده شده است. مطالعات انجام شده، هر دو حالت هم جهت با نيروي جاذبه و خلاف جهت با نيروي جادبه را تحت پوشش قرار داده است. افت فشار پارامتري اساسي در محاسبه مقدار نفوذپذيري در محيط¬هاي متخلخل است. لذا با محاسبه افت فشار پيرامون اين محيط¬ها مي¬توان با استفاده از روابط موجود ميزان نفوذپذيري را محاسبه كرد. نتايج آزمايش¬ها به صورت نمودارهاي افت فشار بر حسب دبي جريان و هم به صورت نمودار هاي ضريب اصطكاك بر حسب عدد رينولدز ارائه شده اند. در نتايج بدست آمده از انجام آزمايش¬ها مشاهده شد كه با افزايش سرعت در بستر ميزان افت فشار افزايش مي¬يابد. همچنين اندازه ذرات آزمايش شده نيز در نتايج تاثير گذار بوده و با ريزتر شدن اندازه ذرات ميزان افت فشار افزايش مي¬يابد.

1397/09/20

Experimental Study and Estimation of the Permeability Coefficient of Packed Granular Activated Carbon Particles (GAC)

12/11/2018 12:00:00 AM

Activated carbon is one of the most widely used porous materials with a solid matrix consisting of millions of fine pores that produce a significant level of effectiveness. It is able to separate organic compounds, contaminants and other impurities from various environments. Depending on the required applications, the diameter of the activated carbon particle’s pores varies from 4 to 100,000 angstroms. The purpose of carbon activation is to reduce impurities in the primary carbon and oxidation of the surface. One of the most important parameters when using porous materials is the fluid pressure drop while passing through the porous material bed. It is necessary to know the pressure drop for design and construction of systems using porous materials. Therefore, this study will examine the various parameters affecting the amount of pressure drop. These parameters include the permeability of carbons, fluid inlet pressure, fluid flow rate, granular carbon particle size, gravitational acceleration and fluid type. In addition to the factors mentioned above, gravity can also have a significant effect on the amount of fluid pressure drop. It is expected that, when this force is in the direction and in line with the fluid motion, the pressure drop is less than the force applied to the opposite direction of the fluid's movement. Due to the fact that no previous research has been studied on this subject, this study intends to specifically examine this important parameter. For this purpose, a test section system has been used for vertical testing. Research has been done for both in the direction and opposite direction of the fluid's movement. The pressure drop is a fundamental parameter for calculating the permeability in porous media. Therefore, by calculating the pressure drop around these medias, the permeability can be calculated using existing relationships. The results of the experiments are presented as pressure drop in terms of flow rate diagrams and friction factor in terms of Reynolds number diagrams. In the results obtained from the experiments, it was observed that increasing the velocity in the bed increases the pressure drop. Also, the size of the tested particles influences the results, and the pressure drop decreases with smaller particle size.