مقدمه
زمانی یک واحد پالایشگاهی برشهای نفتی نظیر بنزین یا گاز مایع و یا یک واحد نظامی پیشرانه های موشکی از قبیل دی متیل هیدرازین نامتقارن (UDMH) و هیدرازین را … تولید می کنند بر انبارداری درست و مناسب از آنها همت می گمارند. برای این منظور مراکز ایمنی، بهداشت و محیط(HSE) و انجمن بهداشت و ایمنی حرفه ای (OSHA) و سایر واحدها در کنار یکدیگر دستورالعمل هایی اتخاذ می نمایند که در برگیرنده یک سری از استانداردها وکد های بین المللی می باشد که می توان از خرابی ها و نشتی های پیش آمده جلوگیری کرد. استانداردهای بین المللی دقیقاً همان پارامترهای مهم بر مطالعه انبارداری سوخت های شیمیایی و نظامی می باشند. درپروژه¬های عملیاتی و فرآیندی و در برنامه های فضایی و دفاعی پارامترهای اصلی بر بررسی پیرامونی مخازن انبارداری سوختهای مایع یکسان می باشند ولی این موضوع برای برنامه های دفاعی ونظامی کمی دقیق تر و حساس تر است. این پارامترها شامل : دما، نوع و فشار گاز بالای مخزن نگهداری، جنس مخزن، نور، ناخالصی و رطوبت می باشند. یکی از پارامتر های مهم و البته بررسی نشده در این راستا ضریب نفوذ می باشد که موضوع این تحقیق می باشد. وقتی که مخزن سوخت دچار نشتی میشود، بعد از مدتی بر اثر گرادیان غلظت در محوطه انبارداری پخش می گردد و چون سوخت ها تمامیشان سمی می باشند برای سلامتی کاربران و اپراتورهای سایت بسیار خطرناک تلقی میشوند. ناگزیر ضروری است که مقوله مهمی به نام حداقل شعاع نفوذ انبارداری جهت حصار کشی برای این موضوع را در نظر داشت ولی با این حال مراکز ایمنی مانند انجمن ملی حمایتی آتش نشانی(NFPA) در سایر موارد( از قبیل آتش سوزی و انفجار) شعاع انفجار را برای مخزن سوخت در نظر می گیرند. بدین ترتیب با یافتن ضریب نفوذ هر پیشرانۀ خصوصاً سوخت مورد نظر یعنی آمین آزید می توان حداقل شعاع انبارداری را محاسبه نمود.در اینجا جهت بدست آوردن ضریب نفوذ سوخت مایع آمین آزید در هوا، دستگاهها و روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی بایستی به کار گرفته شوند تا بتوان ضریب نفوذ را بدست آورد. در تمامی مقالات و مراجع علمی مهندسی شیمی، مهندسی مکانیک و ابزار دقیق تعداد روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی (چه مایع در گاز، یا جامد در گاز ویا گاز در گاز) در حدود20 تا 25 روش می باشد که می توان به مهمترین آنها از جمله: روش کروماتوگرافی گازی ، روش دو حبابی(دوبالنی)، روش تداخل سنجی هالوگرافیکی(تمام نگاری) و …. اشاره کرد. شایان ذکر است که روند نفوذ مایع در گاز و جامد در گاز دقیقاً مانند گاز در گاز می باشند چون حالات مایع و جامد باید به صورت گاز یا بخار در بیایند تا داخل توده هوا یا گاز نفوذ کنند. به همین دلیل دستگاه ها و روشهای ضریب نفوذ آنها یکی است و تنها در تئوری آنها فرق می باشد.
از بین روشها و با توجه به امکانات موجود در مرکز تحقیقات شیمی و مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر روش استفان- ماکسول(لولۀ تبخیری) انتخاب گردید. تکنیک استفان- ماکسول تکنیک بسیار ساده، و مبنای آن براساس نرخ تبخیر سیال در هوا می باشد. سرعت نفوذ در این روش ممکن است حتی نصف یک روز هم طول بکشد. صحت روش استفان- ماکسول به صورت مبهمی در مقالات گفته شده است که متاسفانه نمی توان آن را در محاسبات دخالت داد اما با این وجود خطا آن بیش از 5% گزارش شده است. در ابتدا جهت کالیبراسیون دستگاه ضروری است که از یک سیالی مانند آب مقطر که در مراجع ضرایب نفوذ آن در دماهای مختلف وجود دارد استفاده شود تا بتوان با اطمینان کامل به سراغ سوخت مایع مورد نظر رفت. نشتی مخزن سوختهای مایع خصوصاً آمین آزیدی ممکن است در دماهای مختلف اتفاق بیافتد به همین دلیل انتخاب این سیال کمک می کند که در چهار دمای مختلف فوق بتوان ضریب نفوذ این سوخت را محاسبه نمود. در آغاز آزمایش مهمترین کار، انتخاب لولۀ نفوذ یا لولۀ استفان- ماکسول می باشد که این عمل با تست مویینگی از سه قطر مختلفی از لوله ها انجام می شود. در این آزمایش جهت کمینه نگه داشتن ارتفاع صعود مویینگی می توان با افزایش قطر لوله آن را کاهش داد. به عبارتی دیگر سیال آزمایشی آب با کشش سطحی( 72) و سیال اصلی آمین آزید(با کشش سطحی 25) در لوله می توانند طبق نیروی چسبندگی و پیوستگی حالت تعقر پیدا و درون لوله صعود کنند که با افزایش قطر لوله این حالت تعدیل پیدا خواهد کرد. از طرفی با انتخاب قطر بالایی از لوله بایستی مراقب جریان همرفت بود. معذلک با برآیند خوبی ازاین دو پدیده و با توجه به مستندات علمی فوق، لولۀ انتخاب شده به قطرmm 32~ mm75/31 می باشد. مبنای آزمایش دراین تحقیق بصورت وزنی بوده و در هر3ساعت(3،6 و9 ساعت) نمونه از سیستم خارج نموده و توزین با ترازوی(gr0001/0) انجام میشود. اختلاف جرم بدست آمده( ) در هر 3 ساعت( ) با رابطۀ جرم حجمی به حجم کم شدۀ سیال( ) و به ارتفاع کم شده سیال( )تبدیل خواهد شد. در این فرآیند نفوذ، شار در جزء ساکن مد نظر است چون سرعت هوا بسیار کند در نظر گرفته شده است. بعد از یافتن ضریب نفوذ تجربی آمین آزید سعی میشود که با وجود اطلاعات بسیار محدود و اندک در مورد این ماده، آن را با معادلات تجربی مراجع تخمین زد تا بتوان مدل مناسبی برای مادۀ نشتی آمین آزیدی ارائه داد.
سپس برای تعیین شعاع انبارداری مخزن سوخت مورد نظر از معادلۀ توزیع غلظت یعنی قانون بقای جرم مادۀ سوختی استفاده میشود که با مفروضات خاصی به قانون دوم فیک تک بعدی تبدیل خواهد گشت. حل این معادله دیفرانسیلی پاره ای یک بعدی شعاع انبارداری مخزن را نتیجه می دهد. با حل معادله دیفرانسیلی می توان دریافت که بعد از نشت سوخت مایع آمین آزیدی هر نقطۀ که گرادیان غلظت آن صفر شود آن نقطه حداقل شعاع انبارداری مخزن آمین آزیدی جهت حصار کشی خواهد بود و طبیعتاً این نتیجه حاصل می شود که کاربر آن سوخت در واحد از نظر ایمنی مشکلی نخواهد داشت.
در این مطالعه هدف یافتن ضریب نفوذ سوخت جدیدی آمین آزید در هوا و پس از آن محاسبۀ شعاع انبارداری مخزن آن است.در فصل 1 این تحقیق به اهمیت ضریب نفوذ در انبارداری مخازن سوختهای مایع پرداخته میشود که شامل پارامترهای موثر بر ذخیره¬سازی پیشرانه¬های مایع می باشد.در فصل 2 به برخی از معادلات مربوط به تعیین ضریب نفوذ ملکولی در گازها در فشار پایین، به همراه خطاهای آنها اشاره شده است.در فصل 3 دستگاه ها و روشهای ضریب نفوذ در حالت گازی به همراه خطاهای آنها شرح داده شده است.در فصل 4 نحوه انجام آزمایشات و محاسبات و هم چنین معرفی فرمولها و رابطه های این آزمایش از قبیل رابطه شار و تابع کلی برای ضریب نفوذ و معادلۀ توزیع غلظت جهت یافتن شعاع انبارداری، آورده شده است. روش ارائه شده برای اندازه گیری ضریب نفوذ مایع(آب و آمین آزید) در گاز در فشار یک اتمسفر و در دماهای (K1/289=C˚15/95)، (K2/298=C˚05/25)، (K6/312=C˚45/39) و (K2/333=C˚05/60) انجام شده است.در فصل 5 انجام محاسبات برای هر دو سیال و نتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفته و در فصل 6 اختصاصبه نتیجه گیری و پیشنهادات دارد.

 

فهرست مطالب

چکیده ………………………………………………………………………………………………………….1
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………. 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول : اهمیت ضریب نفوذ در انبارداری سوخت مایع

از جمله مسائل حائز اهمیت درسوخت های مایع از مرحله تولید تا عملیاتی شدن، ذخیره سازی دراز مدت آنها با گرید نظامی و غیرنظامی است. زیرا سوخت های مایع در اثر عوامل محیطی متعدد دچار افت کیفیت می شوند. از جمله این عوامل میتوان به: دما، ناخالصی، اتمسفر بالای مخزن، فشار درون مخزن، نور، جنس دیواره محفظه و … اشاره کرد. نگهداری صحیح سوخت ها، با آگاهی کامل از خصوصیات سوخت و طراحی تست هایی برای کنترل و مانیتورینگ آنها و بهینه سازی فاکتورهای محیطی محل ذخیره سازی محقق می شود]5[.
در این فصل از تحقیق به پارامترهای مهم محیطی بر مطالعه انبارداری سوختهای مایع و هم چنین در ادامه به یکی از مهمترین آنها پرداخته میشود.
1-2) پارامتر های محیطی بر ا نبارداری سوخت مایع
امروزه موشکها و فضاپیماهای سوخت مایع هنوز بعنوان گزینه¬هایی مهم در زرادخانه¬های کشورهای مختلف جهان وجود دارد. بعلاوه بعنوان یک جزء لاینفک در پروژه¬های فضایی بکار می¬روند. در انتخاب یک سوخت مایع پارامترهای مختلفی دخیل هستند که عبارتند از: پارامترهای شیمی-فیزیکی (نظیر دانسیته، ویسکوزیته، کشش سطحی، پایداری و …)، عملکردی (نظیر ضربه ویژه، خوداشتعالی و …)، سمیت و قیمت. در مورد هریک از این خصوصیات محدوده¬های مختلفی وجود دارد که از سوختی به سوخت دیگر متفاوت است. معذلک نکته مهم این است که بتوان برآیند خوبی از آنها ارائه نمود]7 .[
یکی از الزامات خاص دررابطه با فرآیند پس از تولید سوخت های مایع، ذخیره سازی آنها است، زیرا در برنامه های عملیات پالایشگاهی وکمی حساس تر در برنامه های نظامی و فضایی قابلیت انبارداری سوخت یک اصل می¬باشد ]5[ . نمی توان مدعی شد که یک سوخت را می توان برای طولانی مدت بدون آن که خصوصیات آن تغییر نماید، انبار نمود. از اینرو مطمئنا” پس از یک دوره مشخص انبارداری برخی از خصوصیات آن تغییر می کند. این مسئله پرسنل درگیر در پروسه نگهداری را از نظر ایمنی و سلامت دچار مخاطرات جدی می کند]8

1-1) مقدمه ………………………………………………………………………………………………………..6
1-2) پارامتر های محیطی بر انبارداری سوخت مایع………………………………………………………….. 6
1-2-1) خواص مطلوب سوختهای مایع……………………………………………………………………………6
1-2-2) فاکتورهای انبارداری سوختهای مایع …………………………………………………………………….7
1-2-3) گروه های خطرناک سوختهای مایع………………………………………………………………………8
1-2-4) محل های خطر ناک سوختهای مایع…………………………………………………………………….8
1-3) اهمیت ضریب نفوذ در انبارداری سوخت مایع ………………………………………………………….. 8

فصل دوم : تئوری ها و معادلات معرفی شده برای ضریب نفوذ و تحلیل آنها برای حالت گازی

چندین معادله برای تخمین ضریب نفوذ سیستم های گاز دو تایی در فشار کم وجود دارد که همگی آنها از تئوری سنتیکی گازها و نتیجه حل معادله بالتزمن نشات گرفته اند. این معادلات عبارتند از: گیلیلند(Gilliland) ، وایک- لی(Wilke and Lee)، برد- اسلاتری(Brid&Slattery)، چن-اوتمر(Chen-Othmer)، فولر ،شتلر،گیدینگز (Giddings Schettler Fuller)، هایرش فلدر-برد-اسپاتس(Hirschfelder-Bird-Spotz) ، چاپمن-انسکوگ (Chapman-Enskog)، رید و شرود(Reid, Sherwood)، استفان–ماکسول(Stefan-Maxwell) و هاوآنگ و همکارانش (.Huang et al)می باشند[19,18, 16].مقادیرD_AB توسط این معادلات با مقادیر آزمایشگاهی (5تا10درصد) خطا تخمین زده می شود. اگر چه اختلاف اعداد از 20درصد بیشتر هم ثبت شده است]18[.نکتۀ بسیار جالب این است که معادلۀ فولر، شتلر و گیدینگز کمی مطمئن تر از سایر معادلات نشان می دهد که به دلیل داده های بیشتر این معادله می باشد]18[.2-1-1-1) معادله برد و اسلاتری(BS)اکثر گزارشات نشان می دهد که برای سیستم های گازی دوتایی در فشار پایین D_AB (ضریب نفوذ جزءA در B ) با فشار نسبت عکس و با دما نسبت مستقیم دارد و تقریباً مستقل از ترکیب نسبی مخلوط میباشد]15[.برد و اسلاتری از ترکیب تئوری سنیتیکی و رابطه های حالت، رابطه زیر را برای ضریب نفوذ گازها در فشار پایین تخمین زدند]15[:
(2-1)

که در این رابطه:
: ضریب نفوذ جزء A در جزءB بر حسب( )
P: فشار برحسب(atm)
T: دمای مطلق برحسب(K)
، : جرم مولکولی دو جزء A،B ( ).
. =دمای بحرانی برحسب( K)
= فشار بحرانی جزء A,B برحسب (atm)
از داده های آزمایشگاهی ،ثوابت بی بعد a و b به صورت زیر محاسبه شده اند:
برای گازهای غیر قطبی Aو B بجز هیدروژن و هلیم 4-10 ×745/2 a= و 823/1 b= تخمین زده می شود. اگر یکی از گازها غیر قطبی و دیگری H2O باشد در این صورت 4-10 ×64/3 a= و334/2b= در نظر گرفته می شوند. خطای رابطهْ (2-1) در6 تا 8 درصد تخمین زده شده است. اگر گاز های Aو B غیر قطبی باشند، آنگاه پارامتر لنارد-جونز صادق می باشد که صحت و دقت بهتری را خواهد داد]15[.2-1-1-2) معادله چاپمن-انسکوگ(CE) (2-2) در این معادله پارامتر های مستقل آن به این صورت است:
D_AB : بر حسب ، ، : جرم مولکولی دو جزء A، B( )k :ثابت بولتزمن ، T: دمای مطلق برحسب(K):انتگرال برخوردی نفوذی پارامتری بی بعد است. انتگرال برخوردی نفوذی از ویژ گی مولکول هاست که تابعی از دما و هم چنین وابسته به نوع نیروی بین مولکولی و مولکولهای برخوردی است.n :مقدار دانسیته یا تعداد مولکولهای فازگازی در مخلوط در هر سانتی متر مکعب میباشد.
: طول مشخصه(قطر برخورد) بین مولکول های A، Bمی باشد که جزیی از ویژگی های مولکولی است و وابسته به نیروی بین مولکولی می باشد. واحد این پارامتر برحسب می باشد.طول مشخصه( ) متوسط حسابی مجموع قطر هر یک از اجزاء است.
:ترم تصحیح که برحسب واحد باشد.معادله (2-2) در دامنه های گسترده ی از دما نتیجه های خوبی میدهد و اینکه مقادیر مناسبی از ضریب نفوذ را نشان می دهد. ضمناً درصد خطا معادله چاپمن-انسکوگ 3/7 می باشد]18[.

): میزان صعود مویینگی بین دو صفحه با فاصله (D)

): میزان صعود مویینگی بین دو صفحه با فاصله (D)

2-1) تئوری نفوذ در گازها……………………………………………………………………………………….. 11
2-1-1) تئوری و ضرایب نفوذ سیستم های دو تایی گازها در فشار پایین…………………………………11
2-1-1-1) معادله برد و اسلاتری(BS)…..ا…………………………………………………………………….. 11
2-1-1-2) معادله چاپمن-انسکوگ(CE) …..ا……………………………………………………………………12
2-1-1-3) معادله رید و شرود (RS)…ا……………………………………………………………………………13
2-1-1-4) معادله استفان –ماکسول(SM)………………………………………………………………ا……….13
2-1-1-5) معادله هایرش فلدر-برد-اسپاتس (HBS)…ا…………………………………………………………..14
2-1-1-6) معادلۀ وایک- لی(WL)……………………………………………………………………………………ا14
2-1-1-7) معادلۀ گیلیلند……………………………………………………………………………………………..15
2-1-1-8) چن-اوتمر(CO)…ا………………………………………………………………………………………….15
2-1-1-9) معادلهْ هاوآنگ(Huang) و همکارانش……………………………………………………………………15
2-1-1-10) معادله فولر ،شتلر وگیدینگز(FSG)……..ا………………………………………………………………16

 

فصل سوم : دستگاهها و روشهای معرفی شده برای اندازه گیری ضریب نفوذ درحالت گازی و انتخاب روش مناسب

اندازه گیری ضریب نفوذ(گاز، مایع ویا جامد) به کار خیلی دشوار مشهور شده است. برای نمونه می توان به اظهارات Tyrrell در سال1961در مورد این موضوع اشاره کرد. به همین دلیل پیدا کردن مقدار ضریب نفوذ همیشه کار ساده ای نیست. برای تعدادی از مواد (گاز، مایع ویا جامد) مقدار تجربی ضریب نفوذ را می توان از کتابهای مربوطه و مراجع علمی یافت. برای تعداد بیشتری از مواد می توان به کمک اطلاعات مکتوب، مقدار ضریب نفوذ را محاسبه نمود ودر نهایت در صورت نیاز با روشهای آزمایشگاهی مقدار آن پیدا می شود. ولی به طور کلی روشهای آزمایشگاهی برای پیدا کردن ضریب نفوذ، کار پر دردسری هستند و نیاز به رعایت نکات ظریفی دارند. سابقه تحقیق بر روی ضریب نفوذ ملکولی به بیش از 100 سال پیش باز می گردد که توسط Thomas Grahamشروع شده است. وی، یکی ازآزمایشگران و محققان مبتکر ویکی از پیشگامان در این زمینه بوده است، و حتی به جرات میتوان گفت که انجام آزمایشاتش به قبل از رابطۀ معروف فیک برمیگردد. زمانی کهThomas Graham مشغول کار بر روی ساختن دستگاه ها و به فکر ابداع روش های جدید بود تحقیقاتی توسط Marrero,Mason در سال 1975 و نیز توسط Dunlop وهمکارانش در سال 1972 انجام شد که مهمترین پیشرفتها در رابطه با ضریب نفوذ گازها در این سالها صورت گرفته است. محققانی چون Marrero,Mason، Cussler، JostوW.A.Wakeham از جمله کسانی بودند که بیشترین روشهای آزمایشگاهی در را بطه با اندازه گیری ضریب نفوذ را مورد نقد و بررسی قرار دادند]21[. ولی متاسفانه با وجود تمام تلاش های صورت گرفته هنوز یک معادله واحد برای تخمین ضریب نفوذ در سیالات مخصوصاً گازها ارائه نشده است. اما در عین حال روش های آزمایشگاهی مختلفی برای این هدف مهم بیان شده که برای هر یک روابط خاصی جهت تخمین ضریب نفوذ ارائه داده است. بنابراین در این راستا باید روشهای آزمایشگاهی در جهت مشخص نمودن ضریب نفوذ گازها سازمان دهی و تبیین شوند. ممکن است برای یک جفت مادۀ گازی روشهای آزمایشگاهی وجود داشته باشد ولی تنها معیار جهت متمایز کردن آنها از یکدیگر،”صحت و دقت مناسب” می باشد که این نشانه ی بر پیچیدگی روش اندازه گیری است

نمای کلی از set up مورد استفاده

نمای کلی از set up مورد استفاده

3-1) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………….19
3-2) انواع روشها و دستگاههای معرفی شده………………………………………………………………………19
3-2-1) روش کروماتوگرافی گازی(GC)……………………..ا………………………………………………………..19
3-2-2) روشهای تداخلی جریان(PF)………………………..ا………………………………………………………..20
3-2-3) روش لوله ای……………………………………………………………………………………………………21
3-2-4) روش لوله –بسته(CT)…………………………ا………………………………………………………………21
3-2-5) روش دو حبابی (دوبالنی) (TB)………………………ا………………………………………………………21
3-2-6) روش لولۀ استفان- ماکسول یا روش لولۀ تبخیری(SM)……………ا………………………………………22
3-2-7) روش کاتافرز(کاتافورز)………………………………………………………………………………………….22
3-2-8) روش نفوذ برگشتی……………………………………………………………………………………………22
3-2-9) روش پراکندگی تیلوری(TD)………………..ا…………………………………………………………………22
3-2-10) روش مویینگی………………………………………………………………………ا………………………….23
3-2-11) روش سلول دیافراگمی(سلول غشایی) (DC)…………….ا…………………………………………………23
3-2-12) روش تداخل سنجی هالوگرافیکی(تمام نگاری) (HI)…………ا…………………………………………….23
3-2-13) روش طیف سنجی تحرک یونی (اسپکترومتری تحرک یونی)(IMS)…….ا…………………………………24
3-2-14) روش تداخل موج دمایی(TWI)……………….ا………………………………………………………………..24
3-2-15) روش نشتی مویینگی(CL)……………………..ا……………………………………………………………….24
3-2-16) روش انتشار نورپایا یا (روش لیزر-دوپلر)(SSS-LD).ا……………………………………………………………25
3-2-17) روش تبخیر درحالت پایا (SSE).ا………………………………………………………………………………….25
3-2-18) روش تداخل سنجی گوه ای(WI)…ا……………………………………………………………………………..25
3-2-19) روش دیسک چرخان(SD)……ا……………………………………………………………………………………26
3-2-20) روش جذب صوت(SA)……..ا………………………………………………………………………………………26

فصل چهارم: انجام آزمایشات ، معرفی تجهیزات مورد استفاده ، نحوه محاسبات و ارائه فرمولهای مربوطه

مقاوت کششی ممکن است به روشهای کمی مختلف ارائه شود که معمول ترین آنها کشش سطحی است.در درون مایعات، هر مولکول توسط مولکولهای دیگر و از طریق جاذبه مولکولی جذب می شود و مولکولهای موجود در سطح تحت اثر نیروی جاذبه، بیشتر از پایین نسبت به بالا که هوا است قرار می گیرند و در نتیجه این مولکولها به طرف پایین کشیده میشوند، که به این پدیده کشش سطحی گفته میشود. کشش سطحی یک خاصیت فیزیکی است که می توان با آن مرز بین فاز مایع و فاز گاز را با یک سطح مشخصی که خاصیت متمایز با آن دو فاز دارد،مشخص نمود. هم چنین کشش سطحی می تواند از غلظت زیاد مولکولی مایعات در مقایسه با غلظت کم مولکولی گازها ناشی شود. در واقع کشش سطحی یک مایع عبارت است از کاری که باید صورت گیرد تا تعداد کافی مولکول از درون مایع به سطح آن آورده شود و تشکیل یک واحد سطح جدید را بدهد.مایعات قطبی داری کشش سطحی زیادی می باشند، مانند آب که کشش سطحی آن( 72) است و مایعات غیر قطبی دارای کمترین کشش سطحی هستند، مانند (بنزن 29 و اتیل الکل 3/22 و آمین آزید( 25) می باشد.
4-3) پدیده مویینگی
هرگاه یک لولۀ نازک در سطح آزاد مایع فرو برده شود با توجه به خاصیت کشش سطحی و نیروی چسبندگی بین مایع و جامد و نیز نیروی پیوستگی بین مایعات ، مایع این لوله بالا یا پایین می رود و حالات تعقر وتحدب به خود میگیرد که این پدیده را مویینگی می نامند. پدیدۀ مویینگی یکی از نتایج برآمده از خاصیت کشش سطحی می باشد. در این پدیده با افزایش قطر لوله می توان میزان صعود مویینگی را کاهش داد.میزان صعود مویینگی و هلاله شدن به جنس ماده، شعاع لوله و زاویۀ تماس سیال با لوله(α) بستگی دارد. این پدیده به دو حالت در سطح سیال تاثیر گذار است:
(1): با توجه به روابط فوق، اگر90>α باشد، آنگاهh>0 می شود و به دنبال آن سیال درون لوله صعود میکند و سطح آزاد آن حالت تعقر به خود می گیرد. در این حالت سطح شیشۀ لوله خیس می شود. بنابراین نیروی بین سیال(نیروی پیوستگی) کمتر از نیروی بین مولکولی سیال و شیشه(نیروی چسبندگی) می گردد. مانند آب و آمین آزید(2):اگر90<α باشد، آنگاه 0>h می شود و به دنبال آن سیال درون لوله نزول میکند و سطح آزاد آن حالت تحدب به خود می گیرد. در این حالت سطح شیشۀ لوله خیس نمی شود. بنابراین نیروی بین سیال(نیروی پیوستگی) بیشتر از نیروی بین مولکولی سیال و شیشه(نیروی چسبندگی) می گردد. مانند جیوهدراینجا حالات مختلفی از قرارگیری سیال درون لوله بررسی می شود:(1):اگر میزان صعود مویینگی در یک لولۀ مویین بطور معمول در نظر گرفته شود، آنگاه خواهیم داشت:

شکل(4-4): لولۀ با قطر(16/6میلیمتر)

شکل(4-4): لولۀ با قطر(16/6میلیمتر)

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….. 28

4-2) خاصیت کشش سطحی……………………………………………………………………………………………..28
4-3) پدیده مویینگی…………………………………………………………………………………………………………28
4-4) آزمایشات و معرفی تجهیزات مورد استفاده………………………………………………………………………..32
4-4-1) تجهیزات و سیالات مورد استفاده………………………………………………………………………………….32
4-4-1-1) سیال……………………………………………………………………………………………………………….32
4-4-1-2) تجهیزات…………………………………………………………………………………………………………….33
4-4-1-2-1) لولۀ نفوذ همراه با سه راهی اختناقی(لولۀ استفان-ماکسول)……………………………………………33
4-4-1-2-2) کمپرسور………………………………………………………………………………………………………….34
4-4-1-2-3) فلومتر……………………………………………………………………………………………………………..35
4-4-1-2-4) ترمومتر جیوه ای…………………………………………………………………………………………………35
4-4-1-2-5) هیتر………………………………………………………………………………………………………………..36
4-4-1-2-6) ترازو…………………………………………………………………………………………………………………36
4-4-1-2-7) حمام آب…………………………………………………………………………………………………………..37
4-4-1-2-8) قیف های شیشه ای……………………………………………………………………………………………37
4-4-1-2-9) مگنت……………………………………………………………………………………………………………….38
4-5) اندازه گیری فشار هوای خروجی از فلومتر و فشار کل سیستم……………………………………………………39
4-6) نحوۀ انجام آزمایش ………………………………………………………………………………………………………40
4-7) تست مقایسه…………………………………………………………………………………………………………….41
4-8) نحوه انجام محاسبات …………………………………………………………………………………………………….48

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل پنجم: انجام محاسبات و بحث و بررسی نتایج

همان طور که قبلاًً اشاره شد درانبارداری سوختهای مایع ضریب نفوذ مهمترین عامل می باشد. برای تعیین ضریب نفوذ سوخت آمین آزیدی از دستگاه استفان-ماکسول استفاده گردیده است. درانبارداری، همیشه مخازن سوخت های مایع در شرایط مختلف دمایی هوا و تا حدودی در فشار یک اتمسفر قرار دارند به همین دلیل سعی شده است ضریب نفوذ این سوخت در دماهای مختلف حساب گردد. از طرفی در مراجع ضریب نفوذ آب در چهار دمای مختلف و در یک اتمسفر وجود دارد که این مورد مزید بر علت می باشد. تاثیر ضریب نفوذ در انبارداری و حصار کشی مخازن سوخت های مایع طبق استانداردها بین المللی زمانی ضروری است که سرعت هوا بسیار پایین باشد. بنابراین طبق این مطالب بایستی سرعت بسیار آرامی از روی لولۀ نفوذ یعنی با دبی( 150)عبور نماید]27[. حال با توجه به مطالب فصل قبل، ابتداً سیال آزمایشی یعنی آب مقطر جهت کالیبره نمودن دستگاه استفان-ماکسول در دماهایی که در جدول(4-1)]17[ موجود است، تست میشود و بعد از آن سوخت آمین آزیدی بررسی خواهد شد.

5-1) مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………48
5-2) انجام محاسبات…………………………………………………………………………………………………………….48
1-5-2) تعیین ضریب نفوذ آب مقطر…………………………………………………………………………………………….55
5-5-2) تعیین ضریب نفوذ آمین آزید……………………………………………………………………………………………61

5-3) مقایسه ی بین ضرایب نفوذ تجربی آب و آمین آزید با ضرایب نفوذ آنها در مراجع………………………………… 63
5-4) تخمین مدل تجربی آمین آزید باتوجه به معادلات تجربی حالت گازی در مراجع…………………………………… 70
5-5) تخمین شعاع انبارداری…………………………………………………………………………………………………. 78

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات

6-1) نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………….. 80
6-2) پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………….. 81
منابع ارسی……………………………………………………………………………………………………………………. 83
منابع لاتین……………………………………………………………………………………………………………………… 85

فهرست جدول ها

2-1: مقادیر حجم های نفوذ اتمی ومولکولی ارائه شده…………………………………………………………….. 17
4-1: ضرایب نفوذ آب در هوا در شرایط اتمسفری………………………………………………………………………32
4-2 : نمایشی از جدول داده ها جهت یافتن ضریب نفوذ………………………………………………………………44

5-1: داده های اختلاف جرم آب مقطر ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚95/15………………ا………………………………………………………………………………………………….49
5-2 : داده های اختلاف جرم آب مقطر ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚05/25…………ا……………………………………………………………………………………………………..51
5-3 : داده های اختلاف جرم آب مقطر ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚45/39………ا………………………………………………………………………………………………………..53
5-4 : داده های اختلاف جرم آب مقطر ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚05/60……….ا……………………………………………………………………………………………………….54
5-5: داده های اختلاف جرم آمین آزید ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚95/15…ا……………………………………………………………………………………………………………..56
5-6: داده های اختلاف جرم آمین آزید ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚05/25……ا…………………………………………………………………………………………………………….57
5-7: داده های اختلاف جرم آمین آزید ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚45/39…….ا……………………………………………………………………………………………………………58
5-8: داده های اختلاف جرم آمین آزید ( ) و زمانهای مربوطه( ) وضریب نفوذ مربوطه آنها در دمای C ˚05/60……ا…………………………………………………………………………………………………………….59
5-9: ضرایب نفوذ حاصله آب مقطر و ماده سوختی آمین آزیدی در برابر ضرایب نفوذ آب در مراجع…………………………………………………………………………………………………………………….60
5-10: مقایسه ی معادلات تجربی برای آب مقطر در دمای (K1/289=C ˚15/95) و
( K 2/298=C ˚05/25)………ا……………………………………………………………………………………..62
5-11:مقایسه ی معادلات تجربی برای آب مقطر در دمای (K 2/298=C ˚05/25) و
( K 6/312=C˚45/39)…….ا………………………………………………………………………………………….64
5-12: مقایسه ی معادلات تجربی برای آب مقطر در دمای ( K6/312=C ˚45/39) و (K2/333=C ˚05/60)…..ا…………………………………………………………………………………………………………… 65
5-13: مقایسه ی معادلات تجربی برای آمین آزید در دمای (K1/289=C ˚15/95) و ( K2/298=C ˚05/25)…….ا…………………………………………………………………….. ………………………………….66

69 5-14: مقایسه ی معادلات تجربی برای آمین آزید در دمای (K2/298=C ˚05/25) و ( K 6/312=C ˚45/39)….ا……………………………………………………………………………………………………………. 67
5-15: مقایسه ی معادلات تجربی برای آمین آزید در دمای (K6/312=C ˚45/39) و
(K2/333=C ˚05/60)………ا…………………………………………………………………………………………. 68

فهرست نمودارها

4-1: شیب داده های بر حسب …………………………………………………………………………………………50
5-1 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚95/15……………ا……………………………………………………………………………………………………….52

74 5-2 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚05/25…………….ا………………………………………………………………………………………………………53
5-3 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚45/39………………ا…………………………………………………………………………………………………….54
5-4 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚05/60…………….ا………………………………………………………………………………………………………..56
5-5 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای اC ˚95/15….ا………………………………………………………………………………………………………………….58
5-6 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C 05/25………..ا………………………………………………………………………………………………………………59
5-7 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚45/39…….ا……………………………………………………………………………………………………………….61
5-8 : شیب منحنی داده های اختلاف جرم بر حسب زمان برای سیستم Air- در دمای C ˚05/60………………..ا……………………………………………………………………………………………………63
5-9 : مقایسه ی منحنی داده های ضرایب نفوذ تجربی حاصله آب مقطر و ضرایب نفوذ تجربی آب در مراجع برحسب دما……………………………………………………………………………………………………………………………63
5-10 : مقایسه ی منحنی داده های ضرایب نفوذ تجربی حاصله آمین آزید در برابر ضرایب نفوذ تجربی آب در مراجع برحسب دما…………………………………………………………………………………………………………………………..74
5-11 : منحنی داده های کسر مولی سوخت مایع آمین آزید در هوا در برابر شعاع انبارداری آن در دمای C ˚15/95………..ا……………………………………………………………………………………………………………..75
5-12 : منحنی داده های کسر مولی سوخت مایع آمین آزید در هوا در برابر شعاع انبارداری آن در دمای C ˚05/25………ا……………………………………………………………………………………………………………….75
5-13 : منحنی داده های کسر مولی سوخت مایع آمین آزید در هوا در برابر شعاع انبارداری آن در دمای C ˚45/39……………ا…………………………………………………………………………………………………………..76
5-14 : منحنی داده های کسر مولی سوخت مایع آمین آزید در هوا در برابر شعاع انبارداری آن در دمای C ˚05/60 ….ا…………………………………………………………………………………………………………………………….78

فهرست شکل ها

4-1 : میزان صعود مویینگی در یک لوله مویین در حالت معمول……………………………………………………….. 29
4-2: میزان صعود مویینگی بین دو صفحه با فاصله (D)…………………………ا……………………………………….29
4-3 : میزان صعود مویینگی بین دو لولۀ مویین هم مرکز و به شعاعهای …………………………………………….. 30
4-4 : لولۀ با قطر(16/6میلیمتر)………………………………………………………………………………………………31
4-5 : لولۀ با قطر(10میلیمتر)…………………………………………………………………………………………………31
4-6 :لولۀ با قطر(75/31میلیمتر)……………………………………………………………………………………………..31
4-7: نمای کلی از set up مورد استفاده…………………………………………………………………………………..33
4-8 : لولۀ نفوذ همرا با سه راهی اختناقی………………………………………………………………………………..34
4-9 :کمپرسور فینی(230 OL)…………ا……………………………………………………………………………………34
4-10: فلومتر سری……………………………………………………………………………………………………………35
4-11: ترمومتر جیوه ای……………………………………………………………………………………………………….35
4-12: هیتر MR3001K……….ا………………………………………………………………………………………………36
4-13: ترازوMettler AE160………ا…………………………………………………………………………………………36
4-14: حمام آب………………………………………………………………………………………………………………..37
4-15: قیف های شیشه ای………………………………………………………………………………………………..37
4-16: مگنت………………………………………………………………………………………………………………….40
4-17: تعیین فشار هوای خروجی از فلومتر………………………………………………………………………………40
4-18: شمای کلی تجهیزات و دستگاه نفوذ تست اصلی……………………………………………………………41
4-19: شمای کلی تجهیزات و دستگاه نفوذ در تست(1)…………………………………………………………..41
4-20: شمای کلی تجهیزات و دستگاه نفوذ در تست(2)…………………………………………………………..45
4-21: عنصر حجمی سیال به ابعاد … ……………………………………………………………………………….45

Abstract :
Storage of a liquid fuel is a key point in fuel production. Unfurtunately, untill now total parameters have not been presented from safety institutes.Diffusion coefficient as a transport and thermophysical property is one of the known parameters.In possible leakage of the liquid fuel from tank, it is necessary to determine the diffusion coefficient of the fuel in air and then storage radius to user safety in the tank storage zoneor this investigation, a literature survey was carried out to determine the measurement methods of diffusion coefficient liquid fuel amine azide. Stefan-Maxwell was selected as a proper method for this purpose. Distilled water was used for calibaration of the apparatus due to presence of water-air data in references at pressure of one atm and different temperaturs. Two differrent routes were introduced for calculation of the diffusion coefficient for amine azide fuel in air. Then, minimum radius of storage was determine by using second law of fick equation. Moreover, a proper model was chosen on the ba-sis of experimental equation.



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

250,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید

خرید فایل word

قیمت35000تومان

350,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید