مدل جدید تراوایی برای غشاهای ماتریس آمیخته پرشده بانو ذرات تراوا
رشته صنایع یکی از مهمترین زیر شاخه های فنی و مهندسی شامل گرایش های متعددی در مقطع کارشناسی ارشد میباشد . در ادامه به معرفی نمونه بسیار جدید پایان نامه ارشد مهندسی صنایع گرایش مدیریت سیستم و بهره وری با عنوان : مدل جدید تراوایی برای غشاهای ماتریس آمیخته پرشده بانو ذرات تراوا که در 163 صفحه در فرمت قابل ویرایش Word به نگارش در آمده میپردازیم .
چکیده تحقیق مدل جدید تراوایی برای غشاهای ماتریس آمیخته پرشده بانو ذرات تراوا :
غشاهای ماتریس آمیخته با هدف بهره گیری از خواص مطلوب پلیمرها یعنی فرایندپذیری بالا ، هزینه تولید کم و مقاومت مکانیکی بالا و خواص مطلوب غشاهای معدنی مانند پایداری مناسب و قابلیت بالای جداسازی الک مولکولی ساخته شدند.با این وجود تماس ضعیف پلیمر و فاز معدنی در غشاهای ماتریس آمیخته تاثیر بسیاری بر عملکرد این غشاها دارد.در این پژوهش ، خواص پرکننده های مختلف مورد استفاده در غشاهای ماتریس آمیخته و نواقص سطحی ایجاد شده اطراف ذرات معدنی بررسی شده است. مدل های ارائه شده برای پیش بینی تراوایی در غشاهای ماتریس آمیخته بررسی شده است و عملکرد این مدل ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
تراوایی در غشاهای ماتریس آمیخته ی پرشده با نانو ذرات تراوا و نقش افزایش کسر حجم آزاد بخشی از پلیمر بر عملکرد غشاها و تاثیر آن بر میزان تراوایی گازهای مختلف بررسی شده است و نحوه محاسبه تراوایی گازهای مختلف در این لایه مورد بررسی قرار گرفته است.از مدل های تماس ایده آل برای برای پیش بینی تراوایی در غشاها استفاده شده است ؛ سپس با در نظر گرفتن نقش پدیده ی افزایش کسر حجم آزاد بخشی از پلیمر ، از مدل های دو فازی برای پیش بینی تراوایی در این غشاها استفاده شده و با استفاده از تئوری فوجیتا مدل جدیدی برای محاسبه تراوایی ارائه شده است. مدل های استفاده شده در این پژوهش در مقایسه با داده های آزمایشگاهی اعتبار سنجی شده که مدل های دو فازی مانند مکسول اصلاح شده ، بروگمن اصلاح شده ، فلسک و فلسک اصلاح شده عملکر بهتری نسبت به مدل های ایده آل مانند مکسول ، بروگمن ، لوییس نلسن و پال دارند . همچنین مدل جدید ارائه شده برتری عمیقی نسبت به مدل های تماس ایده ال و دوفازی دارد.
كليد واژه: غشاهای ماتریس آمیخته ، تراوایی، مدلاسیون تراوش ، کسر حجم آزاد ، پرکننده تراوا
اهداف پژوهش
- بررسی عملکرد غشاهای معدنی ، پلیمری و ماتریس آمیخته و پیش بینی تراوایی در غشاهای ماتریس آمیخته پرشده با نانوذرات معدنی تراوا در حالت ایده آل
تراوایی در غشاهای ماتریس آمیخته تابع تراوایی فاز پیوسته و پراکنده میباشد و برای پیش بینی آن نیاز به اطلاعات کاملی از تراوایی فاز پیوسته و پراکنده میباشد . پس از استخراج این اطلاعات از منابع معتبر به پیش بینی تراوایی در غشای ماتریس آمیخته در حالتی که تماس بین پلیمر و ذره ایده آل تصور شود میپردازیم و با استفاده از مدل های مکسول ، بروگمن ، لوییس نلسن و پال تراوایی 94 نقطه داده ی متفاوت را که شامل 4 غشای ماتریس آمیخته متفاوت میباشد میپردازیم.
- بررسی تاثیر لایه میانی و کسر حجم ازاد پلیمر بر میزان تراوایی گازهای مختلف و عملکرد غشاهای پلیمری و ماتریس آمیخته شامل نانوذرات تراوا
افزودن ذرات نانو معدنی تراوا به پلیمر موجب شکل گیری لایه میانی بین پلیمر و ذرات میشود که خواص تراوایی در این لایه متفاوت با پلیمر و ذرات میباشد ، بنابراین برای پیش بینی تراوایی در غشاهای ماتریس آمیخته پر شده با نانوذرات معدنی تراوا نیاز به اطلاعات کاملی از نقش این لایه بر عملکرد غشاها داریم . بنابراین ضخامت این لایه در غشاهای مختلف ، تراوایی گازهای مختلف در این لایه و تاثیر آن بر عملکرد غشاهای ماتریس آمیخته را مطالعه و بررسی میکنیم.
- پیش بینی تراوایی گازهای مختلف با در نظر گرفتن نقش لایه میانی و ارائه راهکاری نوین برای محاسبه تراوایی لایه میانی در غشاهای ماتریس آمیخته پر شده با نانو ذرات معدنی تراوا
برای نخستین بار مدل های تراوایی مکسول اصلاح شده ، بروگمن اصلاح شده ، فلسک و فلسک اصلاح شده را برای پیش بینی تراوایی گازهای مختلف زمانی که حجم آزاد قسمتی از پلیمر افزایش یابد بکار میبریم و سپس با بهره گیری از کسر حجم آزاد پلیمرهای مختلف راهکار جدیدی را برای محاسبه ی تراوایی گازهای مختلف در لایه میانی غشاهای ماتریس آمیخته پر شده با نانو ذرات معدنی تراوا ارائه میکنیم و سپس با استفاده از این راهکار یکبار دیگر از مدل فلسک برای پیش بینی استفاده میکنیم .
- سنجش اعتبار و مقایسه ی عملکرد مدل های پیش بینی تراوایی گازهای مختلف در غشاهای ماتریس آمیخته پر شده با نانو ذرات معدنی تراوا استفاده شده در این پژوهش
در نهایت با ارائه نمودار و جداول مختلف و همچنین محاسبه میانگین مطلق انحراف از معیار هر نه مدل به مقایسه عملکرد آن ها میپردازیم که در میان مدل های که تماس بین نانوذرات و پلیمر را ایده آل فرض میکنند میانگین مطلق انحراف از معیار خطاها به شرح ذیل است:
مکسول > لوییس نلسن > پال > بروگمن
و با در نظر گرفتن تاثیر افزایش حجم آزاد قسمتی از پلیمر میانگین مطلق انحراف از معیار خطاهای مدل های موجود به شرح ذیل است:
مکسول اصلاح شده > فلسک اصلاح شده > بروگمن اصلا شده > فلسک > مدل جدید ارائه شده
مدل جدید ارائه شده بهترین عملکرد را در میان مدل های بکابرده شده در این پژوهش داراست که این بیانگر تاثیرگذاری و کارایی بالای این مدل نسبت به سایر مدل هاست .
فهرست مطالب تحقیق مدل جدید تراوایی برای غشاهای ماتریس آمیخته
فصل اول 1
1.1مقدمه ای بر غشاهای جداسازی گاز 2
1.2غشاهای ماتریس آمیخته 4
1.3تاثیر پرکننده های معدنی برعملکرد جداسازی گاز توسط غشاهای ماتریس آمیخته 6
1.4پیش بینی تراوایی در غشاهای ماتریس آمیخته 8
1.5اهداف پژوهش 10
2ادبیات و پیشینه پژوهش 12
تاثیر پر کننده های معدنی بر عملکرد جداسازی غشاهای ماتریس آمیخته 13
2.1غشاهای ماتریس آمیخته پرشده با میکروذرات معدنی تراوا 13
2.1.1پیش بینی تراوایی در غشاهای ماتریس آمیخته پرشده با میکروذرات معدنی تراوا 16
2.1.2مدل های پیش بینی تراوایی غشاهای ماتریس آمیخته تماس ایده آل 17
2.1.3مدل های پیش بینی تراوایی غشاهای ماتریس آمیخته تماس غیرایده آل 31
2.1.4مقایسه مدل هایی اراائه شده برای تراوایی غشاهای ماتریس آمیخته شامل پرکننده های معدنی تراوا 55
2.2غشاهای ماتریس آمیخته پرشده با نانوذرات معدنی غیرتراوا 57
2.2.1مدل های تراوش برای غشاهای ماتریس آمیخته شامل پرکننده های معدنی ناتراوا 61
2.2.2مقایسه مدل هایی ارائه شده برای تراوایی غشاهای ماتریس آمیخته شامل پرکننده های معدنی نا تراوا 67
2.3 غشاهای ماتریس آمیخته پرشده با نانوذرات معدنی تراوا 68
2.4تاثیر افزودن نانوذرات معدنی تراوا بر کسر حجم آزاد پلیمر 73
2.5مدل های تراوش برای غشاهای ماتریس آمیخته شامل پرکننده های معدنی تراوا 76
3روش پژوهش 79
3.1کلیات روش پژوهش 80
3.2انتخاب داده های تجربی تراوایی 83
3.3مدل های تماس ایده آل پر کننده –پلیمر 86
3.4مدل های تماس غیرایده آل پر کننده –پلیمر 87
3.5ارائه روش جدیدی برای محاسبه تراوایی لایه میانی 94
3.6اعتبار سنجی و مقایسه ی عملکرد مدل های استفاده شده 96
4نتایج پژوهش 97
4.1بررسی رفتار MMMs پرشده با نانو MOFs 98
4.2اعتبار سنجی مدل های استفاده شده برای محاسبه تراوایی در MMMsپر شده با نانو MOFs 104
4.3اصلاح ضرایب ثابت مدل فوجیتا 121
4.4تاثیر تراوایی لایه میانی بر عملکرد مدل فوجیتا 122
4.5بررسی علل خطاهای به جود آمده در پیش بینی تراوایی 124
4.6مقایسه یافته های پژوهش با نتایج دیگر پژوهشگران 127
4.7پیش بینی تراوایی در MMMs پرشده با نانو MOFs جدید 127
5نتایج پژوهش 129
5.1جمع بندی 130
5.2نتیجه گیری 131
5.3پیشنهادات 132
6پیوست 133
6.1منابع 134
6.2نتایج مربوط به تراوایی پیش بینی شده در مقابل داده های تجربی 140
Abstract 149
فهرست شکل ها
شکل 1-1 نمایش کران بالا برای جداسازی H2/N2 5
شکل 1-2 نمایش مورفولوژی غیر ایده آل در غشای ماتریس آمیخته 14
شکل2-2 استفاده از شکل اصلاح شده ای 2 مرحله ای معادله مکسول 33
شکل3-2 طرح کلی مدل اصلاح شده دو فازی و سه فازی مکسول 37
شکل4-2مقایسه داده های تجربی با پیش بینی های از مدل ماکسول 40
شکل 5-2، در مقابل برای مقادیر متفاوت 47
شکل 6-2 در مقابل برای مقادیر متفاوت 48
شکل7-2 طرح کلی مدل اصلاح شده دو فازی پال 51
شکل8-2 طرح کلی مدل اصلاح شده دو فازی بروگمن برای ذرات تراوش ناپذیر 64
شکل9-2 طرح کلی مدل اصلاح شده سه فازی بروگمن برای ذرات تراوش ناپذیر 66
شکل(1-4) تاثیر افزایش بارگذاری ذرات بر عملکرد تراوایی گازهای مختلف 103
شکل(2-4) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف پیش بینی با مدل فلسک جدید ارائه شده با استفاده از داده های تجربی سیستم 1 107
شکل(3-4) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف پیش بینی با مدل فلسک جدید ارائه شده با استفاده از داده های تجربی سیستم 2 109
شکل(4-4) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف پیش بینی با مدل فلسک جدید ارائه شده با استفاده از داده های تجربی سیستم 3 111
شکل(5-4) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف پیش بینی با مدل فلسک جدید ارائه شده با استفاده از داده های تجربی سیستم 4 114
فهرست جداول
جدول 1-1 استفاده ی صنعتی غشاهای جداسازی گاز 4
جدول1-2 خلاصه ای از تاثیر پدیده های نواقص سطحی ایجاد شده بر عملکرد غشاهای ماتریس آمیخته 14
جدول 2-2 مقایسه اشکال مختلف معادله مکسول 23
جدول3-2 مقایسه مقادیر پیش بینی شده توسط مکسول و داده های آزمایشگاهی[35] 32
جدول4-2 بهترین مقادیر بدست آمده برای β و برای پیش بینی با استفاده از مدل های چند فازی 41
جدول 5-2 نواقص سطحی ایجاد شده و پارامترهای مورد نیاز برای توصیف انتقال از آن ها 46
جدول6-2 خلاصه مدل های پیش بینی تراوایی غشاهای ماتریس آمیخته شامل پرکننده های تراوا 52
جدول 7-2 مقایسه انحراف از معیار مدل های پیش بینی تراوایی در غشاهای ماتریس آمیخته 56
جدول(2-3) مقایسه داده های آزمایشگاهی با پیش بینی مدل مکسول برای سیستم های مختلف 81
جدول (3-3) خواص سیستم های مورد استفاده برای پیش بینی تراوایی 84
جدول (4-3) خواص انتقال گاز از میان چند غشای معدنی MOF 85
جدول(5-3) پارامترهای مورد استفاده در مکسول اصلاح شده برای پیش بینی تراوایی در MMM 89
جدول(6-3) پارامترهای مورد استفاده در بروگمن اصلاح شده برای پیش بینی تراوایی در MMM 91
جدول(8-3) پارامترهای مورد استفاده در فلسک اصلاح شده برای پیش بینی تراوایی در MMM 93
جدول(9-3) پارامترهای مورد استفاده در مدل فلسک با استفاده از FFV برای پیش بینی تراوایی در MMM 95
جدول (1-4) میانگین انحراف از معیار مدل هایی تماس ایده آل در سیستم های مختلف 104
جدول (3-4) انحراف از معیار گازهای مختلف نسبت به داده های آزمایشگاهی در دو مدل بروگمن اصلاح شده و فلسک 116
جدول (6-4) تراوایی گازهای مختلف در لایه میانی با استفاده از تئوری فوجیتا و نسبت آن با تراوایی پلیمر خالص 120
جدول (1-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 1 برای گازهای CH4 140
جدول (3-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 1 برای گاز H2 141
جدول (4-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 1 برای گاز N2 141
جدول (5-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 1 برای گاز CO2 142
جدول (6-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 2 برای گازهای CH4 142
جدول (7-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 2 برای گازهای CH4 143
جدول (8-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 2 برای گازهای N2 143
جدول (9-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 2 برای گازهای O2 144
جدول (10-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 3 برای گازهای CO2 144
جدول (11-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 3 برای گازهای H2 145
جدول (12-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 3 برای گازهای N2 145
جدول (12-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 4 برای گازهای CH4 146
جدول (12-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 4 برای گازهای CO2 146
جدول (12-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 4 برای گازهای H2 147
جدول (12-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 4 برای گازهای N2 147
جدول (12-7) مقایسه تراوایی پیش بینی شده توسط مدل های مختلف با داده های تجربی سیستم 4 برای گازهای O2 148
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.
برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها