دانلود پایان نامه کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی در صنایع غذایی
اختصاصی از یارا فایل دانلود پایان نامه کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی در صنایع غذایی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
استخراج با حلال یکی از قدیمی‌ترین روشهای جداسازی بوده و بدون شک تاریخ استفاده از آن به قبل از میلاد برمی‌گردد. علم استخراج با حلال در طی مدت زمان طولانی، توسعه یافته است و بیشترین پیشرفت در مورد حلالها و سیالهای مورد استفاده در فرآیندهای استخراج بوده است. روشهای استخراجی نظیر، سونیکیشن1، سوکسله2، استخراج با فاز جامد و استخراج مایع-مایع که مدتها پیش ابداع شده‌اند امروزه نیز به همان صورت قبلی جهت تهیه نمونه بکار می‌روند. بعلاوه، روشهای استخراج با حلالهای مایع نظیر سوکسله دارای محدودیت‌های مختلفی همچون آلودگی محیط زیست بدلیل وجود حلالهای دورریز، بازگیری ناقص نمونه‌ها، وقت گیر بودن فرآیند، مصرف زیاد حلال و... هستند. بدین‌ترتیب، محققان به فکر ابداع روش جدید استخراجی افتادند که علاوه بر‌اینکه معایب فوق را نداشته باشد بلکه دارای مزایای چندی نیز باشند. یکی از‌این روش‌ها، استخراج با سیال فوق بحرانی3 (SFE) است که مزیت‌های بسیاری دارد که از مهمترین آنها می‌توانیم به کاهش زمان استخراج و عدم آلودگی محیط زیست اشاره کرد.
1-1- تاریخچه
1-2- خصوصیات و مزایای یک سیال فوق بحرانی
1-3- طرح فرآیندهای سیستم استخراج با
:
مقدمه:
1-4 اصول و پایه فاز تعادلی و سیستم‌های بحرانی:
1-5 چه شد؟
3-3: استخراج‌ترکیبات طعم دهنده از میوه جات:
3-4: پایداری و کیفیت:
4-1: اهمیت بازگیری:
4-2: تخم کرفس:
4-4: پاپریکا:
4-5: زنجبیل:
4-6: جوز هندی:
4-7: فلفل:
4-8: وانیلین:
4-9: هل:
4-10: رازیانه، زیره، گشنیز:
4-11: سیر:
4-12: دارچین:
5-1:ترکیبات ضدمیکروبی و آنتی اکسیدان:
5-2-ترکیبات ضدالتهاب:
5-3: آلکالوئیدهای ضدسرطان:
5-4: پلی فنل‌های ضدسرطان:
5-5:ترکیبات دارویی عصاره چای:
5-6: عوامل تنظیم کننده چربی:
6-1: طبقه بندی آنتی اکسیدانها:
6-2: استخراج توکوفرول‌ها:
6-3: فلاونوئیدها:
7-1- اهمیت بازگیری:
7-2- روشهای استخراج:
7-5- تصفیه و بوبری روغن‌های نباتی:
7-6- فراکسیون سازی گلیسریدها:
7-7- بازیافت روغن از مواد حاوی روغن:
7-7-1: روغن آفتابگردان:
7-7-2: روغن جوانه ذرت:
7-7-3: روغن تفاله پرسی زیتون:
7-7-4: روغن هسته انگور:
7-7-6: چربی گیری و کلسترول گیری از مواد غذایی:
شامل 86 صفحه فایل word
پایان نامه نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها
اختصاصی از یارا فایل پایان نامه نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 107 صفحه می باشد.
پروژه دوره کارشناسی معدن
پیش گفتار
امروزه علم سیال شناسی و نیز مهندسی گل وسعت وگستردگی زیادی پیدا کرده است بطوریکه در حال حاضر این رشته به صورت تخصصی و فنی در مقاطع دکتری تحت عنوان مهندسی گل تدریس می شود .
در طی عملیات حفاری چه در صنایع نفت و چه در صنعت معدنکاری مهمترین عوامل و فاکتورها در رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده سیال حفاری می باشد زیرا با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی که هر یک از سیالات دارند به پیشرفت عملیات کمک شایانی می کنند . به عنوان مثال از طریق گل می توان به نوع سازند زمین شناسی که در حال حفر شدن است پی برد و یا از بروز اتفاقات بسیار مخرب و خطرناک همچون فوران چاه جلوگیری کرد .
اولین چاه نفتی مربوط می شود به ژوئن سال 1859 که در کنار یک چشمه نفتی در پنسیلوانیا حفر شد و در 27 اوت همان سال در عمق 21 متری به نفت رسید . این چاه توسط شخصی به نام ادوین دریک حفر شد و او اولین کسی بود که نفت را از چاهی که با وسایل مکانیکی ساده حفر شده بود استخراج کرد . به نوعی می توان گفت که جرقه ایجاد صنعت گل از همان سالها زده شد و تا به حال پیشرفت و ترقی قابل توجهی نموده است .
در چاه های نفتی به علت عمق زیاد و وجود فشارهای ئیدروستاتیکی بالا و نیز
فشارهای زمین ایستایی (over burden pressure ) باید از سیالاتی استفاده کرد که چندین خواص شیمیایی مختلفی داشته باشند تا بتوان از این سیال برای چندین هدف مختلف استفاده کرد به عنوان مثال باید وزن آن توانایی کنترل طبقات را داشته باشد و یا بتواند به خوبی متة حفاری را روغنکاری و خنک کند و نیز به مخزن نفتی ما آسیبی نرساند و راحت بتواند توسط پمپ های گل ، پمپ شود یا به عبارتی دیگر گرانروی آن به اندازه ای باشد که فشار به پمپ های گل وارد نسازد .
گل های حفاری از طریق پمپ به رشته لوله های حفاری وارد می شود و با سرعت بسیار زیاد از سر نازل های مته به درون چاه می ریزد و از فضای بین رشته لوله حفاری و دیوارة چاه ( فضای آنالوس ) به سطح زمین منتقل می شود . وقتی که گل به سطح زمین می رسد گل قبل از بازگشت به مدار بررسی سرندهایی ریخته می شود که توسط آن ها ذراتی که در اثر حفاری سازند وارد گل شده اند خارج می شود . این سرندها بر اساس اندازة ذرات ، مش بندی شده اند . به عنوان مثال برای جدا کردن ، ذرات رس بر روی سرندی به نام shale shaker ریخته می شود و بعد در تانکی به نام mud tank ذخیره می شوند . بر اساس ترکیباتی که دارد تصفیه می شود و مجددا به
مدار گردش گل باز می گردد .
از روی ترکیباتی که گل زمان خارج شدن از چاه دارد می توان تا حدود زیادی به مطالبی پیرامون چاه پی برد از آن جمله می توان از میزان گاز درون گل و یا میزان آب گل حفاری و نیز نوع جامداتی که در آن وجود دارند به اطلاعاتی هرچند مختصر ولی بسیار مهم پی برد .
با توجه به مطالبی که ذکر شد به خاطر اهمیت و حساسیتی که این مقوله دارد تلاش های بسیاری برای پیشرفت این صنعت می شود .
در این تحقیق سعی شده است انواع سیالات حفاری معرفی شود و همچنین نقش کلیدی هر یک از آن ها در طی عملیات حفاری تعیین شود تا با استفاده از هر یک از آن ها در زمان مشخص بتوان هزینه های حفاری را کاهش دهیم و راندمان عملیات را بالا ببریم .
همچنین در پایان این تحقیق پروژه های عملی و اجرا شده ای که با مؤفقیت به اتمام رسیده اند آورده شده است تا نمونة عملی خوبی برای اجرای هر چه بهتر عملیات حفاری به دست متخصصان باشد .
-1 مقدمه
سیال حفاری به گاز ، مایع و یا گلی که در سیستم حفاری جریان دارد گفته می شود . سیال های حفاری که اساسا برای ایجاد ایمنی ، بالا بردن بازدهی ، کارآیی و افزایش بهره وری اقتصادی در حفاری به ویژه حفاری چاه های نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند به طور کلی به سه گروه گازها ، مایعات و گل حفاری تقسیم می شوند . هر یک از انواع سیالات حفاری دارای مزایا و محاسنی می باشند بنابراین انتخاب بهترین و کارآترین سیال حفاری به عوامل چندی بستگی دارد . برای انتخاب بهترین و مناسب ترین سیال حفاری می توان تمامی فاکتورهای مؤثر را مشخص نموده و به هر یک از آنها بر اساس یک سیستم امتیاز دهی به هر یک از این فاکتورها امتیازی را نسبت داده و در نهایت بر اساس مجموع امتیازات حاصله از تاثیر فاکتورهای مختلف سیال بیشترین امتیاز را به عنوان مناسب ترین سیال حفاری انتخاب کرد . فاکتورهای موثر بر عملیات حفاری شامل نوع و روش حفاری ، نوع و جنس لایه های سنگی ، حمل و نقل، میزان هزینه و تاثیر بر روی محیط زیست می باشند .
فهرست مطالب
عنوان صفحه
پیش گفتار 1
فصل اول : سیال حفاری
1-1 مقدمه 4
1-2 هرزروی سیال حفاری 5
1-3 انواع سیالات حفاری 7
1-3-1 گازها 7
1-3-1-1 معایب سیالات گازی 8
1-3-1-2 محاسن سیالات گازی 9
1-3-2 مایعات 10
1-3-2-1 موارد استفاده از آب 11
1-3-3 ذرات کلوئیدی 12
1-3-4 گل حفاری 12
1-3-4 امولوسیون هیدروکربن های نفتی در آب 12
1-3-5 ترکیبی از دو نوع سیال حفاری 12
عنوان صفحه
1-4 سیال حفاری پایه روغنی 13
1-5 سیال حفاری پایه آبی 14
1-6 سیال حفاری پایه سنتزی 15
فصل دوم : گل حفاری
2-1 انواع گل های حفاری 16
2-1-1 گل های روغنی 16
2-1-2 گل های امولوسیونی پایه آبی 17
2-1-3 گل های امولوسیونی پایه نفتی 18
2-1-4 گل های رسی 19
2-2 وظایف گل حفاری 20
2-2-1 تمیز کردن چاه 21
2-2-2 خنک کاری 24
2-2-3 روان کردن 25
2-2-4 پر کردن منافذ 26
2-2-5 کنترل فشار 27
عنوان صفحه
2-2-6 معلق نگه داشتن 28
2-2-7 ترخیص شن 29
2-2-8 تحمل وزن لوله های حفاری 30
2-2-9 دریافت اطلاعات 31
2-2-10 انتقال توان هیدرولیک پمپ ها به مته 32
2-3 بنتونیت 33
2-4 تهیه گل بنتونیتی 34
2-5 فوائد استفاده از گل حفاری در چاه های نفتی 35
2-6 افزودن ملاس 36
2-7 انواع رس 38
2-8 تعیین ماهیت رس 39
2-9 ذرات کلوئیدی 40
فصل سوم : تینر
3-1 انواع تینر 41
3-1-1 تینرهای معدنی 42
عنوان صفحه
3-1-2 تینرهای آلی 44
3-2 مهمترین تینرهای ساخته شده 46
فصل چهارم : حفاری بوسیله هوا
4-1 حفاری تحت تعادل 48
4-2 روش های حفاری با هوا 50
4-2-1 روش تر 50
4-2-2 روش خشک 51
فصل پنجم : سیال حفاری هزینه ها را تا 10%
در هر فوت کاهش می دهد
5-1 مقدمه 52
5-2 زمینه میدان 54
5-3 انتخاب مته و هیدرولیک 55
5-4 مایع حفاری 56
5-5 نتیجه استفاده از سیال حفاری 59
5-6 بالا بردن rop 62
عنوان صفحه
5-7 خلاصه کارهای انجام شده 63
5-8 نتیجه 65
فصل ششم : تصفیه گل حفاری
6-1 مقدمه 66
6-2 سیستم های تصفیه گل حفاری 68
6-2-1 سیستم solid control 69
6-2-2 سیستم zero discharge 71
6-3 بازیافت گل های حفاری 72
6-4 کاهش حجم پسماند 74
6-5 به حداقل رساندن حجم باطله به کمک نرم افزار 75
6-6 به حداقل رسانی حجم باطله توسط دستگاه های فرآوری 77
6-7 کاربرد خشک کن ورتیکال بست 78
6-8 تشریح سیستم 79
6-9 سیستم اداره سیال 82
6- 10 نتیجه گیری 84
منابع 89
مقاله کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی در صنایع غذایی
اختصاصی از یارا فایل مقاله کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی در صنایع غذایی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:86
فهرست مطالب:
مقدمه
فصل اول
استخراج با سیال فوق بحرانی
۱-۱- تاریخچه
۱-۲- خصوصیات و مزایای یک سیال فوق بحرانی
۱-۳- طرح فرآیندهای سیستم استخراج با CO2
۱-۴ اصول و پایه فاز تعادلی و سیستم‌های بحرانی
۱-۵-۱ پارامترهای موثر در SFE
۱-۵ چه شد؟
۱-۵-۲ترمودینامیک SCF
۱-۵-۵ رفتار حلالیت در SCF
۱-۵-۴ تأثیر حلال های کمکی یا اصلاحگرها
۱-۵-۳ تغییر پذیری چگالی با فشار و دما
۱-۶ عوامل موثر بر استخراج با CO2 فوق بحرانی
۱-۶-۱ چگالی
۱-۶-۲ اصلاحگرها یا حلالهای کمکی
۱-۶-۴ سرعت
۱-۶-۳ اندازه ذرات
۱-۶-۵ جمع آوری نمونه
فصل دوم
استخراج عصاره‌های عطری و طعمی‌با استفاده از CO2 فوق بحرانی
۲-۱ روغن‌های اسانس طبیعی
۲-۲ عصاره گیری با CO2 فوق بحرانی
۲-۲-۱ عطر یاسمن
۲-۲-۲ عطر گل محمدی
۲-۲-۳ عطر گل نارنج
۲-۲-۴ عطر استوقدوس
استخراج عصاره میوه جات با scco2
فصل سوم
۳-۱: اهمیت استخراج
۳-۲: استخراج روغن مرکبات در طی تولید
۳-۳: استخراج‌ترکیبات طعم دهنده از میوه جات
۳-۴: پایداری و کیفیت
۳-۵: فرآیند استخراج با CO2
۳-۶:ترپن گیری روغن مرکبات با CO2 فوق بحرانی
۳-۷: الکل گیری آب میوه جات توسط scco2
۳-۸: استریلیزاسیون و غیرفعال سازی آنزیمها با scco2
استخراج عصاره‌های ادویه جات با scco2
فصل چهارم
۴-۱: اهمیت بازگیری
۴-۲: تخم کرفس
۴-۳: فلفل قرمز
۴-۴: پاپریکا
۴-۵: زنجبیل
۴-۶: جوز هندی
۴-۷: فلفل
۴-۸: وانیلین
۴-۹: هل
۴-۱۰: رازیانه، زیره، گشنیز
۴-۱۱: سیر
۴-۱۲: دارچین
فصل پنجم
عصاره گیاهان دارویی
۵-۱:ترکیبات ضدمیکروبی و آنتی اکسیدان
گیاه اوکالیپتوس
۵-۲-ترکیبات ضدالتهاب
۵-۳: آلکالوئیدهای ضدسرطان
۵-۴: پلی فنل‌های ضدسرطان
۵-۵:ترکیبات دارویی عصاره چای
۵-۶: عوامل تنظیم کننده چربی
استخراج آنتی اکسیدانهای طبیعی
فصل ششم
۶-۱: طبقه بندی آنتی اکسیدانها
۶-۲: استخراج توکوفرول‌ها
۶-۳: فلاونوئیدها
۶-۴: استخراج فلاونوئید با scco2
۶-۵- استخراج کاروتنوئیدها با scco2
استخراج لیپیدهای حیوانی و نباتی
فصل هفتم
۷-۱- اهمیت بازگیری
۷-۲- روشهای استخراج
۷-۴- فراکسیون سازی PuFA از لیپیدهای حیوانی
۷-۵- تصفیه و بوبری روغن‌های نباتی
۷-۶- فراکسیون سازی گلیسریدها
۷-۷- بازیافت روغن از مواد حاوی روغن
۷-۷-۱: روغن آفتابگردان
۷-۷-۲: روغن جوانه ذرت
۷-۷-۳: روغن تفاله پرسی زیتون
۷-۷-۴: روغن هسته انگور
۷-۷-۵: روغن گیری از لسیتین با scco2
۷-۷-۶: چربی گیری و کلسترول گیری از مواد غذایی
مقدمه:
استخراج با حلال یکی از قدیمی‌ترین روشهای جداسازی بوده و بدون شک تاریخ استفاده از آن به قبل از میلاد برمی‌گردد. علم استخراج با حلال در طی مدت زمان طولانی، توسعه یافته است و بیشترین پیشرفت در مورد حلالها و سیالهای مورد استفاده در فرآیندهای استخراج بوده است. روشهای استخراجی نظیر، سونیکیشن1، سوکسله2، استخراج با فاز جامد و استخراج مایع-مایع که مدتها پیش ابداع شده‌اند امروزه نیز به همان صورت قبلی جهت تهیه نمونه بکار می‌روند. بعلاوه، روشهای استخراج با حلالهای مایع نظیر سوکسله دارای محدودیت‌های مختلفی همچون آلودگی محیط زیست بدلیل وجود حلالهای دورریز، بازگیری ناقص نمونه‌ها، وقت گیر بودن فرآیند، مصرف زیاد حلال و... هستند. بدین‌ترتیب، محققان به فکر ابداع روش جدید استخراجی افتادند که علاوه بر‌اینکه معایب فوق را نداشته باشد بلکه دارای مزایای چندی نیز باشند. یکی از‌این روش‌ها، استخراج با سیال فوق بحرانی3 (SFE) است که مزیت‌های بسیاری دارد که از مهمترین آنها می‌توانیم به کاهش زمان استخراج و عدم آلودگی محیط زیست اشاره کرد.
فصل اول
استخراج با سیال فوق بحرانی
1-1- تاریخچه
هوگارت1 و‌هانی2 در سال 1879 خواص بی نظیر سیال فوق بحرانی اتانول و تتراکلریدکربن را توضیح دادند. آنها دریافتند که حلالیت‌هالیدهای فلزی در‌این دو سیال خیلی بالاست. در سال 1906 بوخنر3 اعلام کرد که حلالیت مواد آلی غیرفرار در دی اکسید کربن فوق بحرانی ده برابر مقداری است که از مطالعات فشار بخار انتظار می‌رفت. در سال 1958 زهوز4 و همکارانش استخراج لانولین از پشمهای روغنی با CO2 فوق بحرانی را گزارش کردند. نقطه شروع استفاده از سیالهای فوق بحرانی در فرآیندهای صنعتی از کار زوسل5 در انیستیتوی ماکس پلانک در مطالعه زغال سنگ آغاز شد. امروزه‌این سیالها کاربرد فراوانی در اغلب صنایع پیدا کرده‌اند. با‌این حال استفاده از SFE به عنوان یک تکنیک تجزیه‌ای تا دهه 1980 به تأخیر افتاد. در سال 1976 استال6 و شیلز7 سیستم استخراجی میکرو را به همراه کروماتوگرافی لایه نازک به کار بردند. از‌این سال به بعد SFE در حد تجزیه‌ای رشد سریعی کرد به طوری که امروزه‌این سیستم به صورت پیوسته یا ناپیوسته با سیستم‌های کروماتوگرافی گازی، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا و کروماتوگرافی با سیال فوق بحرانی کاربرد وسیعی در آنالیز انواع نمونه‌ها پیدا کرده است بطوریکه در سالهای 1990-1992 بیش از یکصد مقاله در‌این زمینه ارائه شده است.
1-2- خصوصیات و مزایای یک سیال فوق بحرانی
هر ماده‌ای را که در دما و فشاری بالاتر از دما و فشار بحرانی اش قرار گیرد، سیال فوق بحرانی گویند. شکل (1-1) نمودار فاز ساده‌ای است که نقطه بحرانی و ناحیه فوق بحرانی را نشان میدهد.
یک سیال فوق بحرانی خصوصیاتی مابین خصوصیات یک گاز و مایع را داراست. آنچه باعث شده تا سیال فوق بحرانی برای استخراج مورد استفاده و توجه قرار گیرد خصوصیات فیزیکی آن است. همانطوریکه در جدول (1-1) مشاهده میشود چگالی سیال فوق بحرانی تقریباً هزار برابر چگالی حالت گازی می‌باشد، بهمین دلیل قدرت حل کنندگی سیال فوق بحرانی بیشتر از گازها و مشابه مایعات است. از طرفی، سیال فوق بحرانی دارای نفوذپذیری زیادتر و ویسکوزیته کمتر نسبت به حلالهای مایع است، این دو عامل انتقال جرم را کنترل می‌کنند و باعث میشود تا SFE خیلی سریع عمل کند.
1- دما و فشار فوق بحرانی پائینی داشته باشد.
2-از نظر سلامتی برای انسان خطرناک نباشد، یعنی آتشگیر و سمی‌نباشد.
3-از نظر شیمیایی بی اثر باشد و درجه خلوص آن بالا بوده و ارزان باشد.
چرا CO2 به عنوان حلال عمومی در استخراج به روش سیال فوق بحرانی انتخاب شده است؟
بهترین حلال برای SFE در استخراج‌ترکیبات طبیعی(غذاها و داروها) CO2 است زیرا یک‌ترکیب خنثی، ارزان، در دسترس، بی بو، بی مزه، دوستدار طبیعت و حلال GRAS است. همچنین در ماده فرآیند SFE با CO2، حلال در ماده استخراج شده باقی نمی‌ماند زیرا که‌این ماده در شرایط طبیعی به صورت گاز می‌باشد. علاوه بر‌این، دمای بحرانی آن است که برای مواد حساس به حرارت شرایط‌ایده آلی را بوجود می‌آورد و به خاطر گرمای نهان پایین آن، انرژی کمی برای جداسازی آن از ماده استخراجی لازم است. نکته دیگر آنکه، انرژی مورد نیاز برای بدست آوردن حالت فوق بحرانی CO2اغلب کمتر از انرژی مورد نیاز برای تقطیر حلالهای آلی تجارتی است. در کل قابلیت استخراج‌ترکیبات با CO2فوق بحرانی بستگی به وجود گروه‌های عاملی ویژه در‌این‌ترکیبات، وزن ملکولی و قطبیت آنها دارد.
برای مثال هیدروکربن‌ها و دیگر‌ترکیبات آلی با قطبیت نسبتاً پائین مثل استرها، اترها، آلدئیدها، لاکتون‌ها، کتون‌ها و اپوکسیدها در CO2 فوق بحرانی با فشار کمتر (100-75بار) قابل استخراج هستند در حالیکه‌ترکیبات با قطبیت بالا نظیر آنهائیکه یک گروه کربوکسیلیک و سه گروه هیدروکسیل و یا بیشتر دارند به ندرت در آن محلول هستند.
مقاله مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت
اختصاصی از یارا فایل مقاله مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:186
فهرست مطالب:
فصل اول: مقدمه
۱-۱ جدایش جریان
۱-۲ نحوه تشکیل و پخش گردابه
۱-۳ کاربرد جریانبندها در مهندسی
فصل دوم: مروری بر فعالیتهای تحقیقاتی گذشته
۲-۱ مقدمه
۲-۲ هندسه یک سیلندری در جریان آرام
۲-۳ هندسه یک سیلندری در جریان مغشوش
۲-۴ هندسه چند سیلندری در جریان آرام
۲-۵ هندسه چند سیلندری در جریان مغشوش
فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن
۳-۱ طرح مسأله فعلی و جایگاه آن
۳-۲ هندسه مسأله
۳-۳ معادلات حاکم در جریان آرام
۳-۳-۱ میدان جریان سیال
۳-۳-۲ میدان دما و انتقال حرارت
۳-۴ معادلات حاکم در جریان مغشوش
۳-۴-۱ میدان جریان سیال و دما
۳-۵ جمعبندی معادلات
۳-۶ روش حل مسأله
۳-۷ شرایط مرزی و نحوه اعمال آنها
۳-۷-۱ مقدمه
۳-۷-۲ شرط مرزی ورودی
۳-۷-۳ شرط مرزی خروجی
۳-۷-۴ شرط مرزی دیوار
۳-۷-۵ شرط مرزی تقارن
فصل چهارم: نتایج جریان آرام
۴-۱ مقدمه
۴-۲ مقایسه نتایج بدست آمده برای هندسه یک سیلندری با نتایج موجود
۴-۳ مطالعه شبکه
۴-۴ مطالعه نسبت انسداد
۴-۵ تحلیل نتایج رژیم جریان آرام
۴-۵-۱ تحلیل نتایج جریان سیال برای فاصله بین سیلندری ثابت G=5
۴-۵-۲ تحلیل نتایج جریان سیال برای فواصل بین سیلندری مختلف
۴-۵-۳ تحلیل نتایج انتقال حرارت و میدان دما
فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش
۵-۱ مقدمه
۵-۲ تحلیل نتایج بدست آمده برای جریان سیال
۵-۳ تحلیل نتایج میدان دما و انتقال حرارت
جمع بندی نتایج و ارائه پیشنهادات
پیوستها
پیوست الف: متن کامل مقاله ارائه شده در دهمین کنفرانس دینامیک شارهها ۱۳۸۵
پیوست ب: متن کامل مقاله پذیرفته شده جهت ارائه در کنفرانسISME2007
پیوست ج: استخراج معادلات حاکم بر جریان و نحوه بیبعد کردن آنها
پیوست د: محاسبه مشتق اول با دقت مرتبه دوم در یک نقطه در شبکه غیر یکنواخت
فهرست منابع
فهرست جداول
فصل اول: مقدمه
فصل دوم: مروری بر فعالیتهای تحقیقاتی گذشته
جدول ۲-۱ تأثیر فاصله پاییندست سیلندر در رینولدز ۱۰۰ و نسبت انسداد ۷%
جدول ۲-۲ مقایسه نتایج حاصل از استفاده از شرط مرزی خروجی مختلف
جدول ۲-۳ مقایسه نتایج بدست آمده برای سیلندرهایی با نسبت منظرهای متفاوت
فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن
جدول ۳-۱ مقادیر بیبعد ابعاد هندسی
جدول ۳-۲ ترمهای مختلف معادلات بی بعد شده جاکم بر مسأله
فصل چهارم: نتایج جریان آرام
جدول ۴-۱ مقایسه نتایج بدست آمده از شبکهبندیهایی متفاوت در نسبت انسداد۱۰%
جدول ۴-۲ مقایسه نتایج بدست آمده از شبکهبندیهایی متفاوت در نسبت انسداد ۵%
جدول ۴-۳ مقایسه نتایج بدست آمده پارامترهای جریان در نسبت انسدادهای مختلف
جدول ۴-۴ مقایسه نتایج بدست آمده عدد نوسلت سیلندرها در نسبت انسدادهای مختلف
جدول ۴-۵ مقادیر پارامترهای مختلف جریان در اعداد رینولدز متفاوت برای G=5
جدول ۴-۶ پارامترهای مختلف محاسبه شده جریان در فواصل بین سیلندری مختلف
جدول ۴-۷ مقادیر محاسبه شده عدد نوسلت سیلندرها در فواصل بین سیلندری مختلف
فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش
جدول ۵-۱ مقادیر عدد نوسلت وجوه مختلف سیلندرها در اعداد رینولدز متفاوت
فصل اول
مقدمه
1-1 جدایش جریان
محدوده مقادیر لزجت در سیالات مختلف بسیار وسیع است. مثلاً لزجت هوا در فشارها و درجه حرارت¬های معمول، نسبتاً کوچک است. این مقدار کوچک لزجت در بعضی شرایط، نقش مهمی در توصیف رفتار جریان ایفا می¬کند. یکی از اثرات مهم لزجت سیالات در تشکیل لایه¬ مرزی است.
جریان سیالی که بر روی یک سطح صاف و ثابت حرکت می¬کند را در نظر بگیرید. به تجربه ثابت شده است که سیال در تماس با سطح به آن می¬¬چسبد (شرط عدم لغزش ). این پدیده باعث می¬شود که حرکت سیال در یک لایه نزدیک به سطح کند شود و ناحیه¬ای به ¬نام لایه ¬¬¬مرزی بوجود می¬آید. در داخل لایه مرزی سرعت سیال از مقدار صفر در سطح به مقدار کامل خود افزایش می¬یابد، که معادل سرعت جریان در خارج از این لایه است. بعبارت دیگر، در لایه ¬مرزی سرعت افقی در امتداد عمود بر سطح تغییر می¬کند، که این تغییرات در نزدیکی سطح بسیار شدید است. یک نمونه از توزیع سرعت در لایه مرزی تشکیل شده بر روی سطح یک جسم در شکل 1-1 نشان داده شده است.
لایه ¬مرزی نزدیک یک صفحه تخت در جریان موازی با زاویه صفر نسبت به امتداد جسم، بعلت اینکه فشار استاتیکی در کل میدان جریان ثابت باقی می¬ماند، نسبتاً ساده است. از آنجا که خارج از لایه¬ مرزی سرعت ثابت باقی می¬ماند و همچنین به خاطر اینکه در جریان بدون اصطکاک معادله برنولی معتبر است، فشار نیز ثابت باقی خواهد ماند. بنابراین فشار در امتداد لایه ¬مرزی هم اندازه با فشار در خارج از لایه ¬مرزی، ولی در فواصل مشابه است. بعلاوه در فاصله x مشخص از ابتدای صفحه، فرض می¬شود که فشار در امتداد ضخامت لایه ¬مرزی ثابت باقی می-ماند. این اتفاق بطور مشابه برای هر جسمی با شکل دلخواه، زمانی که فشار خارج لایه ¬مرزی در امتداد طول جسم تغییر کند نیز رخ می¬دهد. بعبارتی می¬توان گفت فشار خارجی بر لایه¬ مرزی اثر می¬گذارد. بنابراین برای حالتی که جریان عبوری از یک صفحه تخت داریم، فشار در سرتاسر لایه ¬مرزی ثابت باقی می¬ماند.
دو اثر بسیار مهم در جریان سیال، اثرات اینرسی و لزجت است. رابطه بین این دو اثر با یکدیگر مشخص کننده نوع جریان است. این رابطه بصورت پارامتر بدون بعد Re یا عدد رینولدز که برابر با اندازه نسبت نیروهای اینرسی به لزجتی است، تعریف می¬شود. نسبت نیروی اینرسی به نیروی لزجت برای یک المان سیال با بعد سطح، به وسیله رابطه زیر که همان عدد رینولدز است تعریف می¬شود:
(1-1)
بنابراین وقتی عدد رینولدز بزرگ است، اثرات اینرسی حاکم می¬شود و زمانی که کوچک است، اثرات لزجت قوی¬تر است. شایان ذکر است که مفهوم عدد رینولدز در رابطه با مرزها که بر جریان اثر می¬گذارد، یک کمیت موضعی است، بعبارتی انتخاب¬¬های مختلف طول مشخصه L در محاسبه عدد رینولدز، منجر به مقادیر مختلفی برای این پارامتر خواهد شد. بنابراین جریان بر روی یک جسم ممکن است که محدوده وسیعی از اعداد رینولدز را شامل شود که بستگی به محلی دارد که مطالعه بر روی آن انجام می¬شود. بنابراین در بحث جریانی که از روی یک جسم عبور می¬کند، معمولاً طول مشخصه L بگونه¬ای انتخاب می¬شود که نمایانگر یک بعد کلی از جسم باشد.
اگر حرکت ذرات سیال موجود در لایه مرزی به اندازه کافی به وسیله نیروهای اصطکاکی کاهش یابد، جدایش جریان بوجود می¬آید. بعبارتی دیگر می¬توان گفت، جدایش جریان بدلیل کاهش زیاد اندازه حرکت یا مومنتوم جریان نزدیک دیوار اتفاق می¬افتد. می¬توان با یک بحث هندسی در خصوص مشتق دوم سرعت u روی دیوار، پدیده جدایی جریان را تجزیه و تحلیل کرد.[1]
معادله بقای مومنتوم در لایه ¬مرزی در امتداد محور x بصورت زیر است:
(1-2) با توجه به شرط¬ مرزی عدم لغزش سیال روی صفحه تخت در ، خواهیم داشت، ، شرط ¬مرزی در جریان¬های آرام و متلاطم را می¬توان چنین نوشت:
(1-3)
بطور کلی هر المان سیال تحت تأثیر دو عامل قرار می¬گیرد، یکی نیروی لزجت که همیشه با حرکت سیال مخالفت می¬کند و سرعت المان سیال را کاهش می¬دهد، دیگری نیروی فشاری که بسته به اینکه گرادیان فشار، ، مثبت یا منفی باشد با حرکت المان سیال مخالفت یا به پیشروی آن کمک می¬کند.
برای گرادیان فشار صفر، ، مشتق دوم سرعت با توجه به رابطه (1-3) در دیوار صفر است، سپس با توجه به اینکه مشتق اول در دیوار حداکثر است و با افزایش y کاهش می-یابد، مشتق دوم برای y مثبت باید منفی باشد، زیرا منفی بودن مشتق دوم سرعت به معنی کاهش و در نتیجه نزدیک شدن u به U است. شکل 1-2-الف این شرایط را نشان می¬دهد.
اگر گرادیان فشار منفی باشد، ، به این گرادیان فشار، گرادیان مطلوب فشار گفته می¬شود. منفی بودن گرادیان فشار منجر به مثبت شدن ، یعنی افزایش سرعت جریان آزاد در طول جریان می¬شود. شیب توزیع سرعت نزدیک دیواره بزرگ است و در امتداد y کاهش می¬یابد و مشتق دوم در نزدیک دیواره و در لایه ¬مرزی منفی است. برای نتیجه می¬شود که ، اندازه حرکت نزدیک دیوار نسبت به مومنتوم در حالت ، بزرگتر است، همانطور که در شکل 1-2- ب نشان داده شده است.
دانلود پایان نامه مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت
اختصاصی از یارا فایل دانلود پایان نامه مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
1-1 جدایش جریان
محدوده مقادیر لزجت در سیالات مختلف بسیار وسیع است. مثلاً لزجت هوا در فشارها و درجه حرارتهای معمول، نسبتاً کوچک است. این مقدار کوچک لزجت در بعضی شرایط، نقش مهمی در توصیف رفتار جریان ایفا میکند. یکی از اثرات مهم لزجت سیالات در تشکیل لایه مرزی[1] است.
جریان سیالی که بر روی یک سطح صاف و ثابت حرکت میکند را در نظر بگیرید. به تجربه ثابت شده است که سیال در تماس با سطح به آن میچسبد (شرط عدم لغزش[2]). این پدیده باعث میشود که حرکت سیال در یک لایه نزدیک به سطح کند شود و ناحیهای به نام لایه مرزی بوجود میآید. در داخل لایه مرزی سرعت سیال از مقدار صفر در سطح به مقدار کامل خود افزایش مییابد، که معادل سرعت جریان در خارج از این لایه است. بعبارت دیگر، در لایه مرزی سرعت افقی در امتداد عمود بر سطح تغییر میکند، که این تغییرات در نزدیکی سطح بسیار شدید است. یک نمونه از توزیع سرعت در لایه مرزی تشکیل شده بر روی سطح یک جسم در شکل 1-1 نشان داده شده است.
لایه مرزی نزدیک یک صفحه تخت در جریان موازی با زاویه صفر نسبت به امتداد جسم، بعلت اینکه فشار استاتیکی در کل میدان جریان ثابت باقی میماند، نسبتاً ساده است. از آنجا که خارج از لایه مرزی سرعت ثابت باقی میماند و همچنین به خاطر اینکه در جریان بدون اصطکاک معادله برنولی معتبر است، فشار نیز ثابت باقی خواهد ماند. بنابراین فشار در امتداد لایه مرزی هم اندازه با فشار در خارج از لایه مرزی، ولی در فواصل مشابه است. بعلاوه در فاصله x مشخص از ابتدای صفحه، فرض میشود که فشار در امتداد ضخامت لایه مرزی ثابت باقی میماند. این اتفاق بطور مشابه برای هر جسمی با شکل دلخواه، زمانی که فشار خارج لایه مرزی در امتداد طول جسم تغییر کند نیز رخ میدهد. بعبارتی میتوان گفت فشار خارجی بر لایه مرزی اثر میگذارد. بنابراین برای حالتی که جریان عبوری از یک صفحه تخت داریم، فشار در سرتاسر لایه مرزی ثابت باقی میماند.
دو اثر بسیار مهم در جریان سیال، اثرات اینرسی و لزجت است. رابطه بین این دو اثر با یکدیگر مشخص کننده نوع جریان است. این رابطه بصورت پارامتر بدون بعد Re یا عدد رینولدز که برابر با اندازه نسبت نیروهای اینرسی به لزجتی است، تعریف میشود. نسبت نیروی اینرسی به نیروی لزجت برای یک المان سیال با بعد سطح، به وسیله رابطه زیر که همان عدد رینولدز است تعریف میشود:
(1-1)
بنابراین وقتی عدد رینولدز بزرگ است، اثرات اینرسی حاکم میشود و زمانی که کوچک است، اثرات لزجت قویتر است. شایان ذکر است که مفهوم عدد رینولدز در رابطه با مرزها که بر جریان اثر میگذارد، یک کمیت موضعی است، بعبارتی انتخابهای مختلف طول مشخصه L در محاسبه عدد رینولدز، منجر به مقادیر مختلفی برای این پارامتر خواهد شد. بنابراین جریان بر روی یک جسم ممکن است که محدوده وسیعی از اعداد رینولدز را شامل شود که بستگی به محلی دارد که مطالعه بر روی آن انجام میشود. بنابراین در بحث جریانی که از روی یک جسم عبور میکند، معمولاً طول مشخصه L بگونهای انتخاب میشود که نمایانگر یک بعد کلی از جسم باشد.
اگر حرکت ذرات سیال موجود در لایه مرزی به اندازه کافی به وسیله نیروهای اصطکاکی کاهش یابد، جدایش[3] جریان بوجود میآید. بعبارتی دیگر میتوان گفت، جدایش جریان بدلیل کاهش زیاد اندازه حرکت یا مومنتوم جریان نزدیک دیوار اتفاق میافتد. میتوان با یک بحث هندسی در خصوص مشتق دوم سرعت u روی دیوار، پدیده جدایی جریان را تجزیه و تحلیل کرد.[1]
معادله بقای مومنتوم در لایه مرزی در امتداد محور x بصورت زیر است:
(1-2) با توجه به شرط مرزی عدم لغزش سیال روی صفحه تخت در، خواهیم داشت،، شرط مرزی در جریانهای آرام و متلاطم را میتوان چنین نوشت:
(1-3)
بطور کلی هر المان سیال تحت تأثیر دو عامل قرار میگیرد، یکی نیروی لزجت که همیشه با حرکت سیال مخالفت میکند و سرعت المان سیال را کاهش میدهد، دیگری نیروی فشاری که بسته به اینکه گرادیان فشار، ، مثبت یا منفی باشد با حرکت المان سیال مخالفت یا به پیشروی آن کمک میکند.
فصل اول: مقدمه 1
1-1 جدایش جریان 1
1-2 نحوه تشکیل و پخش گردابه 7
1-3 کاربرد جریان¬بندها در مهندسی 18
فصل دوم: مروری بر فعالیت¬های تحقیقاتی گذشته 21
2-1 مقدمه 21
2-2 هندسه یک سیلندری در جریان آرام 21
2-3 هندسه یک سیلندری در جریان مغشوش 31
2-4 هندسه چند سیلندری در جریان آرام 39
2-5 هندسه چند سیلندری در جریان مغشوش 48
فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن 59
3-1 طرح مسأله فعلی و جایگاه آن 59
3-2 هندسه مسأله 62
3-3 معادلات حاکم در جریان آرام 63
3-3-1 میدان جریان سیال 63
3-3-2 میدان دما و انتقال حرارت 67
3-4 معادلات حاکم در جریان مغشوش 69
3-4-1 میدان جریان سیال و دما 69
3-5 جمع¬بندی معادلات 72
3-6 روش حل مسأله 74
3-7 شرایط مرزی و نحوه اعمال آنها 87
3-7-1 مقدمه 87
3-7-2 شرط مرزی ورودی 87
3-7-3 شرط مرزی خروجی 89
3-7-4 شرط مرزی دیوار 90
3-7-5 شرط مرزی تقارن 92
فصل چهارم: نتایج جریان آرام 94
4-1 مقدمه 94
4-2 مقایسه نتایج بدست آمده برای هندسه یک سیلندری با نتایج موجود 95
4-3 مطالعه شبکه 99
4-4 مطالعه نسبت انسداد 105
4-5 تحلیل نتایج رژیم جریان آرام 118
4-5-1 تحلیل نتایج جریان سیال برای فاصله بین سیلندری ثابت G=5 118
4-5-2 تحلیل نتایج جریان سیال برای فواصل بین سیلندری مختلف 138
4-5-3 تحلیل نتایج انتقال حرارت و میدان دما 147
فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش 161
5-1 مقدمه 161
5-2 تحلیل نتایج بدست آمده برای جریان سیال 162
5-3 تحلیل نتایج میدان دما و انتقال حرارت 178
جمع¬بندی نتایج و ارائه پیشنهادات 183
پیوستها
پیوست الف: متن کامل مقاله ارائه شده در دهمین کنفرانس دینامیک شاره¬ها 1385 186
پیوست ب: متن کامل مقاله پذیرفته شده جهت ارائه در کنفرانسISME2007 197
پیوست ج: استخراج معادلات حاکم بر جریان و نحوه بی¬بعد کردن آنها 203
پیوست د: محاسبه مشتق اول با دقت مرتبه دوم در یک نقطه در شبکه غیر یکنواخت 212
فهرست منابع 215