شماره ركورد
34082
پديد آورنده
سهيل مفوض
عنوان
پيش بيني وزن مولكولي و دانسيته ي گاز با استفاده از دما، فشار و سرعت صوت: تحليل COMSOL با و هوش مصنوعي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1404/07/26
استاد راهنما
دكتر سيد حسن هاشم آبادي
استاد مشاور
دكر احد قائمي
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
پيشبيني و تعيين خواص ترموديناميكي گازهاي موجود در سيستمهاي فلر، از اهميت بالايي در صنايع نفت، گاز و پتروشيمي برخوردار است. شناخت دقيق اين خواص، امكان ارزيابي صحيح نوع گاز جريانيافته و بررسي رفتار فيزيكي و ترموديناميكي آن را بهصورت مستند و قابلاعتماد فراهم ميكند. اين موضوع علاوه بر افزايش بهرهوري و بهينهسازي فرآيندها، در ارتقاي ايمني و كاهش خطرات احتمالي نقش كليدي دارد و بهعنوان يكي از اركان اصلي تضمين عملكرد پايدار سيستمهاي فلر شناخته ميشود.
در ميان خواص متعدد گاز، وزن مولكولي و دانسيته از پارامترهاي بنيادي هستند كه تعيين دقيق آنها، نقش بسزايي در تحليل ترموديناميكي، طراحي سامانههاي انتقال و كنترل فرآيندها دارد. در اين پژوهش، با استفاده از دادههاي دما، فشار و سرعت صوت گاز، پيشبيني دقيق اين خواص در سيستم فلر انجام گرديده است. سرعت صوت، بهعنوان پارامتري حساس در رفتار فيزيكي، به كمك شبيهسازيهاي آكوستيكي دقيق در نرمافزار كامسول تحت شرايط با جريان و بدون جريان بهدست آمده است.
سپس با بهرهگيري از معادله AGA-10، بهعنوان مدلي معتبر در ترموديناميك گازها ، مقادير وزن مولكولي و دانسيته با دقت بالا محاسبه شده است. اين معادله قادر است در شرايط عملياتي مختلف، خواص گاز را با اتكا به روابط فيزيكي و ترموديناميكي معتبر پيشبيني كند. در گام پاياني، رويكردي هوشمند مبتني بر يادگيري ماشين و شبكه عصبي چندلايه (MLP) براي شناسايي نوع گاز در سيستم فلر توسعه داده شده است. اين روش با تحليل دادههاي ورودي شامل سرعت صوت، وزن مولكولي و دانسيته، نوع گاز را با دقت بالا تشخيص ميدهد و گامي مهم در جهت هوشمندسازي فرآيندهاي پايش و كنترل سيستمهاي فلر محسوب ميشود.
نتايج نشان داد كه خطاي محاسبهي سرعت صوت در گازهاي سبك كمتر از 4% و در گازهاي سنگين كمتر از 7% است. همچنين مقادير وزن مولكولي و دانسيته براي گازهاي فلر صنعتي داراي انحراف نسبي كمتر از 8% نسبت به دادههاي تجربي ميباشند كه نشانگر كارايي بالاي مدل پيشنهادي در پيشبيني خواص گازها در گسترهي وسيع تركيبات مولكولي است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/02
عنوان به انگليسي
Prediction of gas molecular weight and density using temperature, pressure and accousting velocity; Analysis with COMSOL and Artificial Intelligence
تاريخ بهره برداري
11/21/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سهيل مفوض
چكيده به لاتين
Prediction and determination of the thermodynamic properties of gases present in flare systems are of great importance in the oil, gas, and petrochemical industries. Accurate identification of these properties enables a reliable and well-documented evaluation of the flowing gas type and a precise analysis of its physical and thermodynamic behavior. Beyond enhancing efficiency and process optimization, this knowledge plays a crucial role in improving safety, reducing potential hazards, and ensuring the stable performance of flare systems.
Among various gas properties, molecular weight and density are fundamental parameters whose precise determination is essential for thermodynamic analysis, system design, and process control. In this study, based on the available data for temperature, pressure, and sound velocity, an accurate prediction of these properties in the flare system has been performed. The sound velocity, as a sensitive parameter reflecting physical behavior, was obtained through detailed acoustic simulations in COMSOL software under both flowing and non-flowing conditions.
Subsequently, the AGA‑10 equation, recognized as a reliable model in gas thermodynamics, was employed to calculate the molecular weight and density with high accuracy. This equation can predict gas properties under various operational conditions based on well‑established physical and thermodynamic relationships. Finally, an intelligent approach based on machine learning and a multilayer perceptron (MLP) neural network was developed to identify the gas type in the flare system. By analyzing the input data—including sound velocity, molecular weight, and density—this method accurately classifies the gas type, marking a significant step toward the intelligent monitoring and control of flare systems.
The results showed that the calculation error for sound velocity was less than 4% for light gases and less than 7% for heavy gases. Moreover, the predicted molecular weight and density values for industrial flare gases exhibited a relative deviation of less than 8% compared with experimental data, confirming the high performance and reliability of the proposed model in predicting gas properties across a wide range of molecular compositions.
كليدواژه هاي فارسي
وزن مولكولي گازها , دانستيه گازها , سرعت صوت در گازها , شبيه سازي مبدل فراصوت , روابط AGA-10 , شبكه عصبي MLP
كليدواژه هاي لاتين
Gas molecular weight , gas density , speed of sound in gases , ultrasonic transducer simulation , AGA-10 correlations , MLP neural networks
Author
Soheil Mofavaz
SuperVisor
Dr. Seyed Hasan Hashemabadi