پديد آورنده :
زرآبادي پور، محمد مهدي
عنوان :
مدل‌سازي تراوايي غشاهاي زمينه مركب براي گاز خالص و مخلوط و بهينه‌سازي مشخصه‌هاي قابل تنظيم
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مدل‌سازي، شبيه‌سازي و كنترل فرآيندها
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفده، 101ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
ارجمند مهرباني، مرتضي صادقي
توصيفگر ها :
جداسازي گاز , غشاء زمينه مركب , تراوايي , مدل‌سازي , فاز مياني , انسداد حفرات ذرات , بهينه‌سازي , گاز
استاد داور :
عليرضا خزعلي، محسن محمدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/12/08
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1397/12/12
چكيده فارسي :
1 چکیده مدلسازی ریاضی برای پیشبینی تراوایی غشاهای زمینه مرکب با سرعت در حال پیشرفت است مدلهای ایدهآل در بیشتر پیشبینیهای خود با شکست مواجه شدند توسعه یک مدل دقیق برای پیشبینی تراوایی غشاهای زمینه مرکب با در نظرگیری عیوب بینسطحی و نیز گرفتگی حفرات ذرات پرکن امکانپذیر است در این پژوهش یک مدل جدید شبه دوفازی دربرگیرنده همه عیوب بینسطحی و همچنین انسداد حفرات ذرات پرکن متخلخل توسعه داده شد در این مدل جدید تراوایی شبهفاز پراکنده توسط مدل گانزو پارنتیس گوتیفردی و درنهایت تراوایی کل غشا زمینه مرکب توسط مدل لوییس نیلسن محاسبه میشود مدل توسعهیافته جدید اثرات برهمکنش ذرات پرکن با یکدیگر توزیع اندازه شکل و نیز تجمع ذرات پرکن روی پیشبینی تراوایی غشا زمینه مرکب را درنظر میگیرد جهت بهینهسازی مشخصههای قابل تنظیم مدل یک الگوریتم بهینهسازی جامع و پرسرعت با امکان در نظر گرفتن همزمان اثرات فاز میانی صلبشدگی زنجیر پلیمری یا حفرات ناخواسته پیرامون ذرات پرکن و نیز اثر انسداد حفرات ذرات پرکن متخلخل توسعه داده شد عدم استفاده از مقادیر اختیاری برای مشخصههای قابل تنظیم بهینهسازی مقدار ضخامت فاز میانی در یک بازه منطقی از این ضخامت و کاهش بهکارگیری دادههای تراوایی تجربی از دیگر ویژگیهای این الگوریتم بهینهسازی است مدل و الگوریتم بهینهسازی جدید توسعهیافته در این پژوهش با دوازده مجموعه از دادههای تجربی تراوایی گاز 921 نقطه داده برای غشاهای زمینه مرکب مختلف صحتسنجی شد پیشبینیهای مدل جدید توسعهیافته برای گازهای مختلف در این مجموعه دادهها آشکار ساخت که 6 55 4 33 و 11 از مقادیر درصد میانگین قدر مطلق خطای نسبی AARE حاصل از این پیشبینیها به ترتیب زیر 5 5 تا 01 و باالی 01 میباشند همچنین در مدل ماکسول اصالحشده پیشنهادی در این پژوهش نیز مقادیر AARE برای به ترتیب 4 33 4 44 و 2 22 از پیشبینیهای انجامشده توسط این مدل به ترتیب زیر 5 5 تا 01 و باالی 01 میباشند این نتایج برتری مدل توسعهیافته جدید را نسبت به مدل ماکسول اصالحشده پیشنهادی نشان میدهند در ادامه پیشبینیهای تراواییهای مدل و الگوریتم جدید توسعهیافته در این پژوهش با هشت مجموعه از دادههای مدلسازی منتشرشده دیگر پژوهشگران مقایسه شدند این مدل و الگوریتم جدید توانایی خود را با تأمین دقت بیشتر و کاهش مقادیر AARE حتی باوجود استفاده از دادههای تراوایی تجربی کمتر در فرآیند بهینهسازی نسبت به پژوهشهای ارائهشده در مراجع نشان دادند در انتها مدل و الگوریتم بهینهسازی جدید توسعهیافته برای گازهای خالص در راستای پیشبینی تراوایی هر جز گازی از مخلوطهای گازی عبوری از غشا زمینه مرکب اصالح شدند این مدل اصالحشده بدون نیاز به داده تراوایی تجربی هر جز از مخلوطهای گازی عبوری از ذرات پرکن تراوایی این جز در غشا زمینه مرکب را پیشبینی میکند این مدل اثرات فاز میانی و انسداد حفرات ذرات پرکن اثرات برهمکنش و رقابت اجزای گازی مخلوطهای گازی در عبور از فاز میانی و ذرات پرکن دارای انسداد را در نظر میگیرد کلمات کلیدی جداسازی گاز غشا زمینه مرکب تراوایی مدلسازی فاز میانی انسداد حفرات ذرات بهینهسازی گاز خالص مخلوط گازی
چكيده انگليسي :
Modeling of Mixed matrix membranes permeability for pure and mixed gas and optimization of adjustable parameters Mohammadmahdi Zarabadipour mm zarabadi@ce iut ac ir 2018 03 27 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Arjomand Mehrabani Zeinabad Arjomand@cc iut ac irSupervisor Morteza Sadeghi m sadeghi@cc iut ac irAbstractMathematical modeling for permeability prediction of mixed matrix membranes MMMs is rapidlyimproving Ideal models failed in most of predictions Development of a precise model for permeabilityprediction of MMMs with considering interfacial defects and pore blockage of particles is accessible In this study a new pseudo two phase model considering effects of all interfacial defects and pore blockage ofparticles was developed In the developed model permeabilities of pseudo dispersed phase and whole MMMwere calculated by Gonzo Parentis Gottifredi and Lewis Nielsen models respectively Effects of interactionsof particles size distribution shape and agglomeration of particles were considered in new developed model Also a fast and comprehensive optimization algorithm for determination of model s adjustable parameters wasdeveloped This algorithm has the capability of considering simultaneous effects of polymer chainrigidification or nonselective voids around the particles interphase and pore blockage of porous particles Itbenefits lack of usage of arbitrary values for adjustable parameters optimization of interphase thickness withina logical range and reduction on dependency of using experimental permeability data The developed modeland algorithm were validated with 12 sets of different experimental data 129 data points Predictions of newdeveloped model for different gases from these sets of data showed that 55 6 33 4 and 11 of percentageof average absolute relative error AARE values that obtained from these permeability predictions areincluded values of less than 5 5 10 and more than 10 respectively Also the results of proposed modifiedMaxwell model in this study showed that 33 4 44 4 and 22 2 of AARE values are included valuesof less than 5 5 10 and more than 10 respectively These results show the superiority of new model toproposed modified Maxwell model Permeability predictions of the developed model were compared with 8data sets of published modeling results The comparison reveals the capability of the developed model inproviding of more accurate prediction data regardless of using less experimental for the optimization process The developed model and optimization algorithm for pure gases were modified for permeability prediction ofeach component of gas mixture passing through MMMs This modified model predict the permeability of eachgas component of a gas mixture without any need to experimental data of the gas mixture passing through fillerparticles The modified model consider effects of interphase and pore blockage of filler particles effects ofinteractions and competition between components of gas mixture on the interphase and pore blocked fillerparticles Keywords Gas separation Mixed matrix membrane permeability modeling interphase particle pore blockage optimization pure gas gas mixture
استاد راهنما :
ارجمند مهرباني، مرتضي صادقي
استاد داور :
عليرضا خزعلي، محسن محمدي
