دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی ، نفت و گاز
| تاریخ ارسال: 1396/6/7 |
 |
مهندس علی غفاری ، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی ، شنبه یازدهم شهریور ماه 1396، از رساله خود با عنوان «مطالعه تجربی و شبیهسازی CFD شکست امولسیونهای آب در نفت با استفاده از نانوسیالات مغناطیسی در حضور میدان مغناطیسی» با راهنمایی دکتر سیدحسن هاشمآبادی دفاع نمود. |
استفاده از میدان مغناطیسی به عنوان جایگزین میدان الکتریکی برای جداسازی امولسیونهای آب در نفت با هدف افزایش راندمان جداسازی و کاهش خطراتی که در استفاده از میدان الکتریکی وجود دارد، در دهههای اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است. اگرچه اولین تحقیقات در زمینه فناوری ائتلاف مغناطیسی در دهههای 1960 ارائه گردیده است اما به دلیل محدودیتهای موجود در مغناطیسه نمودن سیالات، استفاده از این فناوری در مقیاس صنعتی با چالش جدی روبهرو بوده است. امروزه با گسترش فناوری نانو و فراهم شدن امکان ساخت سیالات مغناطیسی با صرفه اقتصادی، زمینه برای استفاده از فناوری ائتلاف مغناطیسی بیش از پیش فراهم گردیده است. با توجه به جدید بودن موضوع و کمبود تحقیقات در زمینه استفاده از میدان مغناطیسی جهت شکست امولسیونها، در تحقیق حاضر به بررسی و مطالعه مکانیسم اثر میدان مغناطیسی بر شکست امولسیونهای آب در نفت پرداخته شده است. برای این منظور رفتار دینامیک قطرههای آب که با اضافه نمودن نانوذرات مغناطیسی دارای خاصیت مغناطیسی شدهاند، مورد بررسی تجربی و شبیهسازی قرار گرفتند. شکل تعادلی قطره مغناطیسی و فرایند برخورد و ائتلاف دو قطره مغناطیسی تحت تاثیر میدان مغناطیسی یکنواخت شبیهسازی گردید. همچنین حرکت و تغییر شکل قطره مغناطیسی در حال سقوط تحت تاثیر میدان مغناطیسی غیریکنواخت تصویربرداری شد و با نتایج شبیهسازی نیز مقایسه گردید. شبیهسازیها بر مبنای تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی با افزودن کدهای جدید در بستر نرمافزار متنباز OpenFoamصورت پذیرفت. برای شبیهسازی قطرههای مغناطیسی از ترکیب معادلات مغناطیسی ماکسول و معادلات حرکت ناویر استوکس به همراه یک دیدگاه دو فازی، استفاده گردید. به منظور حذف خطاهای جریان کاذب و افزایش دقت در تعیین فصل مشترک، از ترکیب دو دیدگاه VOFو Level Set، یک دیدگاه دوفازی به نام SCLSVOFتوسعه داده شد و در شبیهسازیها استفاده گردید. اثر پارامترهای مختلف نظیر شدت میدان مغناطیسی، مغناطیسپذیری قطره، اندازه قطره، کشش سطحی و ویسکوزیته بر شکل تعادلی قطره منفرد و همچنین بر روی سرعت برخورد و ائتلاف دو قطره مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از نتایج شبیهسازیها و آنالیز ابعادی، یک رابطه بیبعد برای تخمین شکل تعادلی قطره مغناطیسی و همچنین رابطهای برای تخمین زمان برخورد دو قطره تحت تاثیر میدان مغناطیسی یکنواخت ارائه گردید. تصویربرداریهای آزمایشگاهی از حرکت قطره مغناطیسی با نتایج شبیهسازیها مقایسه گردید و تطابق خوبی بین نتایج مشاهده شد. رابطه به دست آمده برای تغییر شکل قطره نشان داد که نسبت شکل تعادلی قطره با توان 6/0 از عدد باند مغناطیسی و توان 05/1 از عدد مغناطیسپذیری قطره، متناسب است. بررسی نتایج تصویربرداری و شبیهسازیها نشان داد که قطرهها در حضور میدان مغناطیسی غیریکنواخت با سرعت بیشتری در مقایسه با میدان مغناطیسی یکنواخت تهنشین میشوند. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که سرعت سقوط قطره در حضور میدان مغناطیسی غیریکنواخت تا 4 برابر نسبت به حالت بدون میدان، میتواند افزایش یابد.
واژه‌های کلیدی:ائتلاف مغناطیسی، امولسیون آب در نفت، شبیهسازی دوفازی، نانوسیال مغناطیسی
دفعات مشاهده: 3474 بار |
دفعات چاپ: 594 بار |
دفعات ارسال به دیگران: 0 بار |
0 نظر