16702

14816

كارشناسي ارشد

طراحي فرآيند

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

سيزده، 78ص، : مصور، جدول، نمودار

مسعود حق شناس فرد

مهدي ستاري نجف آبادي

محسن نصر اصفهاني، محمدرضا احساني

1400/08/22

كتابنامه

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

1400/08/23

2737004

در اين پژوهش نقش فاز گاز در فرآيند استخراج مايع - مايع در ميكروكانال مورد بررسي قرار گرفت. مواد مورد استفاده شامل محلول سديم هيدروكسيد به عنوان فاز آبي، استيك اسيد در نرمال هگزان به عنوان فاز آلي و هوا به عنوان فاز گازي مي‌باشد. ميكروكانال‌هاي مورد استفاده از جنس پلكسي گلس به قطر 1mm و 0.5mm و شيشه به قطر0.8mm انتخاب شدند. طبق نتايج حاصل از آزمايشات تجربي، در ميكروكانال ساخته شده از پلكسي گلس به دليل خاصيت نامناسب تر شوندگي، جريان لخته‌اي تشكيل نشده و تمام آزمايشات در ميكروكانال شيشه‌اي انجام گرفت. در حالت دوفازي (بدون حضور گاز)، الگوي جريان تشكيل شده لخته‌اي بوده و با افزايش نسبت دبي فاز آبي به آلي( q ) از 0.5 به 2، ضريب كلي انتقال جرم در حدود 50% كاهش پيدا مي‌كند. همچنين با افزايش دبي كلي مايعات، از 5mm3/s به 20mm3/s، ضريب كلي انتقال جرم حدود 140% افزايش پيدا مي‌كند. با تغيير زاويه برخورد فاز آبي و آلي از 180 درجه به 90 درجه، تغييري در ضريب انتقال جرم مشاهده نشد. الگوي جريان در حالت سه فازي به صورت امولسيون دو گانه ( لخته گاز در آلي در آبي) تشكيل شد.اين الگو به ندرت در ميكروكانال‌ها ديده مي‌شود. نتايج نشان داد كه افزودن گاز همواره باعث بهبود انتقال جرم در ميكروكانال نمي‌شود. با افزودن فاز گاز، ضريب كلي انتقال جرم ابتدا كاهش و سپس افزايش ميابد. در دبي پايين گاز، تزريق گاز تنها باعث كاهش زمان تماس فازهاي آلي و آبي ‌مي‌شود. ميزان دبي بهينه گاز كه در آن ضريب كلي انتقال از حالت دوفازي بيشتر مي‌شود، بسته به نوع ويژگي‌هاي مواد مورد استفاده و جنس ديواره‌هاي كانال متغير است. نتايج نشان داد كه، استفاده از فاز گاز تنها در صورتي مفيد است كه دبي فاز گاز حداقل 3 برابر دبي مجموع مايعات باشد. همچنين افزايش q باعث كاهش ضريب انتقال جرم در حالت سه فازي مي‌شود. طبق نتايج به دست آمده تزريق فاز گاز از ورودي كنار و در حالتي كه با جريان‌هاي ديگر زاويه 90 درجه مي‌سازد از عملكرد بهتري نسبت به حالتي كه از ورودي وسط وارد مي‌شود، برخوردار است.

In this study, the role of gas phase in the liquid-liquid extraction process in the microchannel was investigated. Materials used include sodium hydroxide solution as the aqueous phase, acetic acid in the n-hexane as the organic phase, and nitrogen as the gaseous phase. The microchannels used were made of Polymethyl metacrylate (PMMA) with a diameter of 1mm and 0.5mm and glass with a diameter of 0.8mm. According to the results, no slug flow was formed in the PMMA microchannel due to improper wetting properties, therefore all experiments were performed in the glass microchannel. In two-phase liquid-liquid mode, the slug flow pattern was observed, and the results showed that by increasing the flow ratio of the aqueous to organic phase (q) from 0.5 to 2, the overall mass transfer coefficient decreases by about 50%. Also, by increasing the total fluid flow from 5mm3/s to 20mm3/s, the overall mass transfer coefficient increases by about 140%. By changing the entry angle between the aqueous phase and organic phase from 180 ° to 90 °, no change in mass transfer coefficient was observed. The flow pattern in the three-phase state was formed as a double emulsion (gas inside organic in water). This pattern is rarely seen in microchannels. The results showed that the addition of gas does not always improve the mass transfer in the microchannel. By addition of the gas phase, the overall mass transfer coefficient first decreases and then increases. At low gas flow rates, gas injection only reduces the contact time of the organic and aqueous phases. The optimal gas flow rate at which the overall mass transfer coefficient exceeds the two-phase state, varies depending on the characteristics of the fluids and the material of the channel walls. The results showed that the use of gas phase is useful only if the flow rate of the gas phase is at least 3 times the total flow rate of liquids. By increasing the q-value, the mass transfer coefficient reduces in the three-phase mode.

مسعود حق شناس فرد

مهدي ستاري نجف آبادي

محسن نصر اصفهاني، محمدرضا احساني