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

كارشناسي ارشد

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.

192134

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

دكتر مجيد سياوشي