منابع و ماخذ پایان نامه هوای، جریان، خروجی

Colorless
Appearance
99.5%wt
Purity
0.5%wt, max
Di ethylene Glycol
0.5%wt, max
Poly ethylene Glycol
0.05%wt, max
Water
25 max
Color (Pt-Co)
100 mg/kg, max
Ash
1.124-1.126, 20/20°C
Specific Gravity
برای اطمینان از درصد ناخالصی آب محلول تری اتیلن گلایکول خریداری شده، یک آزمون میزان مقدار آب نمونه، توسط دستگاه آنالیز کارل فیشر انجام شد که میزان ناخالصی آب برای نمونه را کمتر از مقدار ارائه شده در جدول 3- 1 نشان داد. همچنین چگالی و لزجت تری اتیلن گلایکول نیز اندازهگیری شد که نتایج آن به شرح زیر است:
جدول 3- 2: چگالی و لزجت تری اتیلن گلایکول در دمای اتاق
1.12
Density (gr/cm3)
39
Viscosity (cp)
محلول تریاتیلنگلایکول به شدت جاذب رطوبت هوا است، از این جهت نباید در تماس مستقیم با هوا قرار گیرد تا درصد خلوص آن ثابت بماند. برای این منظور، محلول تریاتیلنگلایکول خریداری شده، در بطریهای 5/1 لیتری به صورت لب تا لب پر شد و درب آن بصورت محکم بسته شد تا محلول در تماس مستقیم با هوای محیط قرار نگیرد. بطریها در یک جای خنک نگهداری و در هر بار تست گرفتن از یکی از بطریها استفاده میشد.
3-1-2- آزمایشات
3-1-2-1- شرح واحد آزمایشگاهی رطوبتزدایی از هوا
در روشهای سنتی، جداسازی و رطوبتزدایی از مخلوطهای گازی توسط روشهایی نظیر میعان38 با استفاده از سرمایش، جذبسطحی برودتی39،جذب40با استفاده حلال مایع در برجهای جذب و یک سری روشهای کاتالیستی41 صورت میگیرد.
با پیشرفت علم و صنعت، افزایش واحدهای تولیدی و صنعتی در حجم و ابعاد بزرگتر بار عظیمی از وظایف بر دوش مهندسین طراح و پیمانکاران اجرایی قرار گرفته است. از این جهت بحث صرفهجویی در مصرف انرژی و همچنین استفاده از تجهیزات کم حجم تر بسیار اهمیت پیدا میکند.
در سالهای اخیر استفاده از فرآیندهای غشائی برای جداسازی گازها، به منظور صرفهجویی در مصرف انرژی و همچنین کم حجم تر کردن تجهیزات، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در این میان غشای الیاف توخالی به علت نسبت سطح به حجم بالایی که دارد و همچنین عدم وجود مشکلاتی نظیر کانالسازی42، طغیان43، ماندگی44 و… توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. اخیراً از غشاءهای الیاف تو خالی در زمینه رطوبت زدایی از هوا با استفاده از خشک کن های مایع، برای غلبه بر مشکل حضور قطرات مایع در جریان هوا استفاده می شود[27, 29].
بعد از انتخاب حلال مناسب، نوع و مشخصات تماس دهنده غشائی الیاف تو خالی مورد استفاده برای انجام این فرآیند جداسازی بسیار حائز اهمیت است. از این جهت، از دو نوع تماس دهنده غشائی با مشخصات متفاوت و جنس الیاف پلی پروپیلن45 و پلی وینلیدن فلوراید46 مورد استفاده قرار گرفت.
شماتیک فرآیندی رطوبت زدایی از گاز با استفاده از محلول تریاتیلنگلایکول، در تماس دهنده غشای الیاف توخالی در شکل 3- 1 نمایش داده شده است.
شکل 3- 1: شماتیک فرآیندی رطوبت زدایی از گاز با استفاده از محلول تریاتیلنگلایکول، در تماس دهنده غشای الیاف توخالی
در ادامه به بررسی تک تک اجزا این فرآیند میپردازیم.
کمپرسور هوا : از هوای مرطوب به عنوان نمونه گاز، برای رطوبتزدایی از آن در این سیستم استفاده شد. جهت تامین هوای مورد نظر، از یک کمپرسور هوا مدل HAILEA ACO-328 استفاده شد که باتوجه به مشخصات این کمپرسور دبیهای مورد نظر را برای ما تامین میکرد. در شکل 3- 2 تصویری از این کمپرسور را مشاهده میکنیم.
شکل 3- 2: کمپرسور هوا
مرطوب ساز: میزان رطوبت هوای اتاق در فصل تابستان بطور معمول بین 30 الی 50 درصد رطوبت نسبی متغیر است. به منظور بررسی تأثیر رطوبت نسبی هوای ورودی بر روی عملکرد فرآیند رطوبت زدایی، از یک مرطوب ساز برای ایجاد هوا با رطوبت نسبی های بالاتر از 50 درصد استفاده شد. برای این کار، هوای خروجی از کمپرسور، از یک ستون پرشده که در آن آب جریان داشت عبور داده شد، تا هوا به حالت تقریباً اشباع برسد. در شکل 3- 3 نمایی از این ستون را میبینیم.
شکل 3- 3: مرطوب ساز
سیستم اندازه گیری جریان هوا: برای تعیین دبی جریان هوای ورودی به تماس دهنده غشائی، از 2 روتامتر خریداری شده از شرکت آزمون متمم استفاده شد. از یک روتامتر مدل LZB-3WB برای اندازه گیری دبیهای پایین هوا و از یک روتامتر مدل LZB-4WB برای اندازه گیری دبیهای بالاتر هوا استفاده شد.
فشارسنج: فشارسنج روغنی از نوع عقربهای در محدوده 5/2-0 بار گیج برای تنظیم فشار جریان های گاز و مایع در ورودی و خروجی تماس دهنده غشائی استفاده شد.
تماس دهنده غشای الیاف توخالی: برای انجام آزمایشات، از دو تماس دهنده غشائی الیاف تو خالی ساخت شرکت پارسیان پیشرو صنعت پلیمر استفاده شد. مشخصات کامل این دو تماس دهنده غشائی در جدول 3- 3 آمده است.
جدول 3- 3: مشخصات تماس دهندههای غشائی
پارامتر
ماژول (1)
ماژول (2)
جنس الیاف
پلی وینلیدن فلوراید
پلی پروپیلن
طول فایبر (cm)
40
40
قطر خارجی فایبر (mm)
6/1
375/0
قطر داخلی فایبر (mm)
8/0
275/0
میانگین اندازه حفرات فایبر (nm)
100
200
تعداد فایبر
200
1200
سطح تماس غشاء (m2)
4/0
56/0
قطر داخلی ماژول (cm)
5
5/2
در شکل 3- 4 نمایی از ماژولهای استفاده شده در این تحقیق را می بینیم.
شکل 3- 4: (a) ماژول شماره 1 (b) ماژول شماره 2
رطوبت سنج: جهت اندازهگیری میزان رطوبت و دمای هوای ورودی و خروجی تماس دهنده غشای الیاف توخالی، از یک رطوبت سنج دیجیتالی مدل TH-300 خریداری شده از شرکت KIMO استفاده شد. رطوبت سنج مورد استفاده از نوع خازنی47 است که، قابلیت نمایش رطوبت هوا در بازه 1/0 تا 100 درصد رطوبت نسبی، با دقت (%5/1 ± برای 3 تا 98 درصد رطوبت نسبی) و دمای هوا با دقت (25/0 ± درجه سانتی گراد) را داراست. این رطوبت سنج قابلیت نمایش همزمان میزان رطوبت نسبی، دما و دمای نقطه شبنم را داراست. نمایی از این رطوبت سنج در شکل 3- 5 آورده شده است.
شکل 3- 5: رطوبت سنج دیجیتالی مدل TH-300
پمپ گردش سیال جاذب: به منظور گردش سیال از مخزن تری اتیلن گلایکول مورد استفاده در این فرآیند به تماس دهنده غشای الیاف توخالی، از یک پمپ مالشی مدل BT300-2J ساخت شرکت Longer Pump استفاده شد. در شکل 3- 6 نمایی از این پمپ مالشی را مشاهده میکنیم.
شکل 3- 6: پمپ گردش سیال جاذب
میزان دبی تری اتیلن گلایکول ورودی به تماس دهنده غشائی با استفاده از میزان دور موتور این پمپ (RPM) کنترل و اندازه گیری میشد. برای این منظور، دبی تری اتیلن گلایکول برای میزان دور موتورهای مختلف این پمپ اندازه گیری شد و سپس با استفاده از خطی سازی نمودار زیر حاصل شد.
شکل 3- 7: خطی سازی نمودار دبی تری اتیلن گلایکول در مقابل دور موتور
3-1-2-2- شرح انجام آزمایش
برای شروع انجام آزمایشات، ابتدا کمپرسور هوا را روشن کرده و مسیر جریان هوا را برای اطمینان از عدم وجود نشتی، با کف آب و صابون چک میکنیم. بعد از آن جریان آب را به صورت آرام باز میکنیم تا هوا و آب در رطوبت ساز در تماس مستقیم با یکدیگر قرار گیرند. کنترل میزان جریان آب برای جلوگیری از حضور قطرات آب در هوای مرطوب خروجی از مرطوب ساز بسیار حائز اهمیت است. برای اطمینان بیشتر از عدم حضور قطرات آب در هوای خروجی از مرطوب ساز از یک توری در مسیر خروجی هوا استفاده شد. هوای مرطوب خروجی از مرطوب ساز را با یک جریان از هوای خروجی از کمپرسور با هم مخلوط میکنیم و سپس هوا از قسمت پوسته وارد تماس دهنده غشائی میشود که با استفاده از شیرهای تنظیم جریان، میزان جریان هوای ورودی به سیستم کنترل میشود. دبی هوای ورودی بین 400 تا 2000 میلی لیتر بر دقیقه متغیر بود. همچنین از شیرهای موجود در مسیر هوای مرطوب و هوای خشک قبل از مخلوط شدن برای تنظیم درصد رطوبت نسبی هوای ورودی استفاده شد. سنسور رطوبت سنج در مسیر خروجی هوا از تماس دهنده غشائی قرار میگیرد تا درصد رطوبت، دما و دمای نقطه شبنم هوای خشک خروجی از تماس دهنده غشائی را برای ما اندازه گیری و ثبت کند.
بعد از انجام مراحل بالا و گذشتن چند دقیقهای و رسیدن به پایداری در نوسان دبی، دما و میزان درصد رطوبت نسبی جریان هوا، این بار پمپ گردش سیال جاذب را روشن کرده و با استفاده از پیچ تنظیم دور موتور آن، شدت جریان تری اتیلن گلایکول ورودی به سیستم، که از قسمت لوله وارد تماس دهنده غشائی می شود را تنظیم میکنیم. همچنین از دو شیر در ورودی جریان مایع به تماس دهنده و خروجی از آن برای تنظیم فشار در سمت جریان مایع استفاده شد. تنظیم فشار در سمت جریان مایع باید به گونهای باشد که (1) از پدیده تر شوندگی غشاء به علت افزایش فشار در سمت جریان مایع و در نتیجه آن حضور قطرات مایع در جریان هوای خروجی جلوگیری شود (2) فشار در سمت مایع به اندازهای باشد که از پراکندگی حبابهای هوا درجریان خروجی مایع جلوگیری شود. دبی جریان مایع بین 9 تا 36 میلی لیتر بر دقیقه متغیر بود. بعد از روشن کردن پمپ و وارد شدن تری اتیلن گلایکول به تماس دهنده غشائی رطوبت هوای خروجی از سیستم شروع به تغییر کردن و کاهش میکند. آزمایش را تا زمان ثابت شدن میزان تغییرات رطوبت در خروجی از سیستم ادامه میدهیم، برای اطمینان بیشتر از به حالت پایا رسیدن سیستم مبنای کار خود را دمای نقطه شبنم خروجی سیستم قرار میدهیم زیرا که دمای نقطه شبنم تابع دما نیست و صرفاً تابع مقدار آب نمونه هوا است. بعد از ثابت شدن دمای نقطه شبنم خروجی، سیستم به حالت پایا خود رسیده است و میتوان اطلاعات موجود را ثبت کرد. در شکل 3- 8 نمونهای از روند به حالت پایا رسیدن سیستم را مشاهده میکنیم.
شکل 3- 8: روند به حالت پایا رسیدن سیستم
جهت بررسی اثر غلظت تری اتیلن گلایکول بر روی عملکرد رطوبت زدایی از جریان هوا، محلول تری اتیلن گلایکول با درصد خلوص پایین تر را از محلول پایه تری اتیلن گلایکول با درصد خلوص ارائه شده در جدول 3- 1 تهیه شد. برای این کار جرم مشخصی از محلول پایه تری اتیلن گلایکول را با جرم مشخصی از آب مقطر به منظور ایجاد محلول با غلظت پایین تر در یک بطری 5/1 لیتری با هم مخلوط میکنیم. با توجه با اینکه حلایت آب در تری اتیلن گلایکول به شدت گرماده است، دمای محلول ایجاد شده به شدت بالا میرود، به منظور بر گرداندن دمای محلول به دمای محیط و همچنین اطمینان از مخلوط شدن کامل محلول، به مدت 24 ساعت، بطری را در شیکر انکوباتور گذاشته و دمای آن را بر روی 25 درجه سانتی گراد تنظیم میکنیم.
3-1-3- استخراج نتایج
نتایج آزمایشات بر اساس محاسبه بازده حذف بخار آب و میزان انتقال جرم آن ارزیابی شده است که از فرمول های زیر بدست میآیند[30, 31]:
(3-1)
(3-2)
که در معادلات (3-1) و (3-2) ? بازده حذف بخار آب و شدت انتقال جرم بخار آب (mol/(m2.s)) ، Qin و Qout دبی کل جریان هوا در ورودی و خروجی از غشاء m3/s ، Cin و Cout غلظت بخار آب در هوای ورودی و خروجی از غشاء mol/m3 و As نشان دهنده سطح تماس گاز- مایع در درون غشاء بر حسب m2 میباشد. لازم به ذکر است که، سطح تماس گاز- مایع در درون غشاء به میزان ترشوندگی غشاء بستگی دارد. در حالت خشک غشاء از قطر داخلی الیاف و در حالت تر شوندگی کامل از قطر خارجی الیاف برای محاسبه سطح تماس گاز- مایع استفاده میشود.
با توجه به معادلات (3-1) و (3-2) بالا مشاهده میشود که برای محاسبه بازده حذف بخار آب و شدت انتقال جرم بخار آب نیازمند غلظت بخار آب در هوا هستیم. برای این کار داده های خروجی از رطوبت سنج را که بر حسب دما و میزان رطوبت نسبی هوا است را با استفاده از نمودار

مطلب مرتبط :   منبع تحقیق با موضوعمصرف کنندگان، صنعت مواد

دیدگاهتان را بنویسید