03 mol/m3)
CO2/Heptane
4.481
373.15
15.257
3.0102
CO2/Heptane
1.724
393.15
17.886
0.8405
CO2/Heptane
3.447
393.15
17.886
1.82
CO2/Heptane
4.481
393.15
17.886
2.4225
CO2/Hexadecane
1.724
313.15
4.512
1.3626
CO2/Hexadecane
3.447
313.15
4.38
3.3199
CO2/Hexadecane
4.481
313.15
4.304
4.8858
CO2/Hexadecane
6.895
313.15
4.136
9.9379
CO2/Hexadecane
1.724
333.15
5.392
0.989
CO2/Hexadecane
3.447
333.15
5.23
2.2511
CO2/Hexadecane
4.481
333.15
5.135
3.1644
CO2/Hexadecane
6.895
333.15
4.927
5.8069
CO2/Hexadecane
8.618
333.15
4.788
8.0918
CO2/Hexadecane
1.724
353.15
6.385
0.7656
CO2/Hexadecane
3.447
353.15
6.183
1.68
CO2/Hexadecane
4.481
353.15
6.137
2.308
CO2/Hexadecane
6.895
353.15
5.812
4.0217
CO2/Hexadecane
8.618
353.15
5.642
5.4553
CO2/Hexadecane
1.724
373.15
7.503
0.621
CO2/Hexadecane
3.447
373.15
7.253
1.3335
CO2/Hexadecane
4.481
373.15
7.111
1.8079
جدول 6-1- فهرستی از پارامترهای مورد نیاز برای شبیه سازی فرآیند انتقال جرم (ادامه)
System type
Pressure (MPa)
Temperature (K)
Diffusion Coefficient (10-9 m2/s)
Ceq (103 mol/m3)
CO2/Hexadecane
6.895
373.15
6.799
3.059
CO2/Hexadecane
8.618
373.15
6.591
4.0771
CO2/Hexadecane
1.724
393.15
8.764
0.522
CO2/Hexadecane
3.447
393.15
8.455
1.1056
CO2/Hexadecane
4.481
393.15
8.28
1.4867
CO2/Hexadecane
6.895
393.15
7.899
2.4702
CO2/Hexadecane
8.618
393.15
7.647
3.255
N2/Heptane
1.724
313.15
8.336
0.2185
N2/Heptane
3.103
313.15
8.336
0.3941
N2/Heptane
4.482
313.15
8.336
0.5694
N2/Heptane
7.239
313.15
8.336
0.919
N2/Heptane
8.618
313.15
8.336
1.0936
N2/Heptane
18.271
313.15
8.336
2.1363
N2/Heptane
25.166
313.15
8.336
3.1784
N2/Heptane
30.681
313.15
8.336
3.8771
N2/Heptane
1.724
333.15
10.507
0.2114
N2/Heptane
3.103
333.15
10.507
0.3834
N2/Heptane
4.482
333.15
10.507
0.5555
N2/Heptane
7.239
333.15
10.507
0.9
N2/Heptane
8.618
333.15
10.507
1.0725
N2/Heptane
18.271
333.15
10.507
2.2862
ا جدول 6-1- فهرستی از پارامترهای مورد نیاز برای شبیه سازی فرآیند انتقال جرم (ادامه)
System type
Pressure (MPa)
Temperature (K)
Diffusion Coefficient (10-9 m2/s)
Ceq (103 mol/m3)
N2/Heptane
25.166
333.15
10.507
3.1631
N2/Heptane
30.681
333.15
10.507
3.875
N2/Heptane
1.724
353.15
12.857
0.2053
N2/Heptane
3.103
353.15
12.857
0.3756
N2/Heptane
4.482
353.15
12.857
0.5463
N2/Heptane
7.239
353.15
12.857
0.8891
N2/Heptane
8.618
353.15
12.857
1.0611
N2/Heptane
18.271
353.15
12.857
2.2809
N2/Heptane
25.166
353.15
12.857
3.1722
N2/Heptane
30.681
353.15
12.857
3.8998
N2/Heptane
1.724
373.15
15.348
0.1987
N2/Heptane
3.103
373.15
15.348
0.3689
N2/Heptane
4.482
373.15
15.348
0.5397
N2/Heptane
7.239
373.15
15.348
0.8836
N2/Heptane
8.618
373.15
15.348
1.0567
N2/Heptane
18.271
373.15
15.348
2.2909
N2/Heptane
25.166
373.15
15.348
3.2014
N2/Heptane
30.681
373.15
15.348
3.9516
N2/Heptane
1.724
393.15
17.993
0.1902
N2/Heptane
3.103
393.15
17.993
0.3616
N2/Heptane
4.482
393.15
17.993
0.5339

جدول 6-1- فهرستی از پارامترهای مورد نیاز برای شبیه سازی فرآیند انتقال جرم (ادامه)
System type
Pressure (MPa)
Temperature (K)
Diffusion Coefficient (10-9 m2/s)
Ceq (103 mol/m3)
N2/Heptane
7.239
393.15
17.993
0.8815
N2/Heptane
8.618
393.15
17.993
1.0568
N2/Heptane
18.271
393.15
17.993
2.314
N2/Heptane
25.166
393.15
17.993
3.2503
N2/Hexadecane
1.724
313.15
1.8215
0.1236
N2/Hexadecane
3.103
313.15
1.8215
0.2224
N2/Hexadecane
4.482
313.15
1.8215
0.321
N2/Hexadecane
7.239
313.15
1.8215
0.5176
N2/Hexadecane
8.618
313.15
1.8215
0.6156
N2/Hexadecane
18.271
313.15
1.8215
1.2947
N2/Hexadecane
25.166
313.15
1.8215
1.7732
N2/Hexadecane
30.681
313.15
1.8215
2.1527
N2/Hexadecane
41.713
313.15
1.8215
2.9047
N2/Hexadecane
1.724
333.15
2.7399
0.1191
N2/Hexadecane
3.103
333.15
2.7399
0.2143
N2/Hexadecane
4.482
333.15
2.7399
0.3096
N2/Hexadecane
7.239
333.15
2.7399
0.5001
N2/Hexadecane
8.618
333.15
2.7399
0.5952
N2/Hexadecane
18.271
333.15
2.7399
1.2591
N2/Hexadecane
25.166
333.15
2.7399
1.7311
N2/Hexadecane
30.681
333.15
2.7399
2.1073

جدول 6-1- فهرستی از پارامترهای مورد نیاز برای شبیه سازی فرآیند انتقال جرم (ادامه)
System type
Pressure (MPa)
Temperature (K)
D (10-9 m2/s)
Ceq (103 mol/m3)
N2/Hexadecane
41.713
333.15
2.7399
2.8572
N2/Hexadecane
1.724
353.15
3.932
0.1161
N2/Hexadecane
3.103
353.15
3.932
0.2091
N2/Hexadecane
4.482
353.15
3.932
0.3022
N2/Hexadecane
7.239
353.15
3.932
0.4887
N2/Hexadecane
8.618
353.15
3.932
0.582
N2/Hexadecane
18.271
353.15
3.932
1.2363
N2/Hexadecane
25.166
353.15
3.932
1.7047
N2/Hexadecane
30.681
353.15
3.932
2.0794
N2/Hexadecane
41.713
353.15
3.932
2.8298
N2/Hexadecane
1.724
373.15
5.4248
0.1143
N2/Hexadecane
3.103
373.15
5.4248
0.206
N2/Hexadecane
4.482
373.15
5.4248
0.2978
N2/Hexadecane
7.239
373.15
5.4248
0.4821
N2/Hexadecane
8.618
373.15
5.4248
0.5744
N2/Hexadecane
18.271
373.15
5.4248
1.2192
N2/Hexadecane
25.166
373.15
5.4248
1.6913
N2/Hexadecane
30.681
373.15
5.4248
2.0663
N2/Hexadecane
41.713
373.15
5.4248
2.8199
N2/Hexadecane
1.724
393.15
7.2386
0.1135
N2/Hexadecane
3.103
393.15
7.2386
0.2046

جدول 6-1- فهرستی از پارامترهای مورد نیاز برای شبیه سازی فرآیند انتقال جرم (ادامه)
System type
Pressure (MPa)
Temperature (K)
D (10-9 m2/s)
Ceq (103 mol/m3)
N2/Hexadecane
4.482
393.15
7.2386
0.296
N2/Hexadecane
7.239
393.15
7.2386
0.4794
N2/Hexadecane
8.618
393.15
7.2386
0.5714
N2/Hexadecane
18.271
393.15
7.2386
1.2865
N2/Hexadecane
25.166
393.15
7.2386
1.689
N2/Hexadecane
30.681
393.15
7.2386
2.066
N2/Hexadecane
41.713
393.15
7.2386
2.8255

برای مدلسازی فرآیند در عدم حضور مقاومت مرزی، معادلات (5-7) تا (5-10) بر روی دامنهی قطرهی معلق مورد محاسبه قرار گرفت و برای تعیین میزان ضریب نفوذ ابتدا یک مقدار اولیه از این کمیت در معادلات قرار داده شد. سپس با استفاده از غلظت محاسبه شده، میزان کشش سطحی از منحنی کالیبراسیون محاسبه و با مقدار آزمایشگاهی آن از طریق معادله (5-12) مقایسه میگردد. زمانی که میزان تابع خطا بر اساس معادله (5-12) به یک مقدار حداقل رسید، ضریب نفوذ به عنوان پارامتر واقعی سیستم معرفی میشود. پس از مدلسازی فرآیند با به کارگیری شرط مرزی تعادلی، مشخص میشود که این مدل مقدار ضریب نفوذ را چندین برابر مقدار مورد انتظار پیشبینی میکند. جدول (6-2) نتایج به دست آمده در این پژوهش را با نتایج مقالات دیگر مقایسه میکند.

جدول6-2- مقایسهی مقدار ضریب نفوذ در سیستمهای دی اکسید کربن- هگزادکان و دی اکسید کربن- هپتان در این مطالعه با مقالات دیگر
System type
Pressure (MPa)
Temperatue (K)
Diffusion coefficient (10-9 m2/s)
Reference
CO2/Heptane
3.447
333.15
237.7
This study
CO2/Hexadecane
6.895
313.15
99.7
This study
CO2/Heptane
7.31
313.15
5.92
[45]
CO2/Hexadecane
5.28
298.15
2.64
[19]
CO2/Hexadecane
3.46
323.15
3.47
[42]

وجود این اختلافات قابل ملاحظه در مقادیر کشش سطحی، میتواند دلیلی بر ناکارآمد بودن شرط مرزی تعادلی در سیستمهای فوق الذکر باشد.

6-4- محاسبهی ضریب انتقال جرم در مرز گاز- مایع با فرض وجود مقاومت مرزی

در این بخش از مدلسازی، ضریب انتقال جرم مرزی در محاسبات وارد شده و مرز دو سیال به عنوان یک لایهی مقاوم در مسیر انتقال جرم در نظر گرفته میشود. شرط مرزی مناسب برای مدلسازی این مساله، شرط مرزی غیر تعادلی میباشد. با توجه به مجهولات مساله، علاوه بر ضریب نفوذ، مقدار ضریب انتقال جرم مرزی نیز بایستی تعیین گردد. جدول (6-3) میزان ضریب نفوذ به دست آمده در این مطالعه را با مقادیر منتشر شده در مقالات دیگر مقایسه مینماید.

جدول 6-3- مقایسهی مقدار ضریب انتقال جرم مرزی برای سیستمهای مختلف در دماها و فشارهای متفاوت
System type
Pressure (MPa)
Temperature(K)
k (10-5m/s)
kD (Biot No.)
Reference
CO2/Heptane
1.72-4.48
313.15-393.15
8.5-150
0.56-108.6
This work
CO2/Hexadecane
1.72-8.6
313.15-393.15
4-440
0.57-722.6
This work
CO2/Ontario oil
2.9
298.15
5.7

[30]
CO2/Weyburn oil
0.1-5
300.15
0.88-8.41
2.3-6.8
[14]
CO2/heavy oil
3.510
294.15

˂0.6
[12]
CO2/n-paraffin
13.1
342.95
7.7240*1017

[13]

عدم وجود مطابقت بین نتایج به دست آمده از شرط مرزی تعادلی و نتایج مطالعات گذشته به این معنی است که در مرز دو سیال پدیدهی دیگری وجود دارد. جدول (6-3) نتایج را در حالتی نشان میدهد که شرط مرزی در مرز دو سیال گاز- مایع به یک شرط مرزی غیر تعادلی تغییر کند. این جدول نشانگر نگاهی کلی به بررسی مقاومت در مرز (1/k) در سیستمهای مشابه با سیستمهای مورد نظر این مطالعه میباشد. بر اساس نتایج نشان داده شده در این جدول، ضریب انتقال جرم مرزی(k) با فرض وجود مقاومت در مرز، همخوانی بسیار مناسبی با نتایج منتشر شده برای سیستمهای دیگر دارد. در قسمتهای بعدی نحوهی تغییر این پارامترهای با دما، فشار و زمان بیان میگردد.

6-5- اثر دما، فشار و زمان روی ضریب انتقال جرم مرزی

نحوهی تغییرات ضریب انتقال جرم مرزی با دما، فشار و زمان برای سیستمهای مختلف در شکلهای (6-13) تا (6-16) نمایش داده شده است. ضریب انتقال جرم مرزی با استفاده از نرم افزار MATLAB و با روش تفاضل معین محاسبه میگردد. ضرایب انتقال جرم مرزی برای بازههای زمانی مختلف از شروع فرآیند به ازای دماهای مختلف و فشارهای مورد نظر تعیین شده است.

(آ)

(ب)

(ج)
شکل 6-13 ضریب انتقال جرم مرزی بر حسب زمان برای سیستم دی اکسید کربن- هگزادکان در دماهای مختلف و فشار (آ) MPa 447/3 (ب) MPa481/4 (ج) MPa895/6 .

(آ)

(ب)

(ج)
شکل 6-14 ضریب انتقال جرم مرزی بر حسب زمان برای سیستم دی اکسید کربن- هپتان در دماهای مختلف و فشار (آ) MPa 724/1 (ب) MPa447/3 (ج) MPa481/4 .

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید