مرجع فایل های تخصصی
وبلاگ برای دسترسی هم وطنان به فایل های مورد نیاز آنها در تمامی زمینه های علمی، پزشکی، فنی و مهندسی، علوم پایه، علوم انسانی و ... طراحی گردیده است.مرجع فایل های تخصصی
وبلاگ برای دسترسی هم وطنان به فایل های مورد نیاز آنها در تمامی زمینه های علمی، پزشکی، فنی و مهندسی، علوم پایه، علوم انسانی و ... طراحی گردیده است.معرفی و دانلود فایل کامل مدلسازی واکنش کاتالیستی اکسایش متانول به فرمالدیید در یک راکتور بستر سیال
| دسته بندی | زمین شناسی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 23 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 12 |
مدلسازی واکنش کاتالیستی اکسایش متانول به فرمالدیید در یک راکتور بستر سیال
چکیده
تولید فرمالدیید که یکی از ترکیب‌های پرارزش و پرمصرف است به طور معمول از اکسایش کاتالیستی متانول در راکتورهای بستر ثابت به دست می‌آید. در این تحقیق فرایند ذکر شده در راکتور بستر سیال مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور یک راکتور بستر سیال به قطر 22 میلیمتر و طول 50 سانتیمتر از جنس فولاد زنگ‌نزن که قابلیت کنترل دما و شدت جریان مواد را داراست ساخته شده است. اثر پارامترهای متفاوت عملیاتی بر عملکرد راکتور بالا مطالعه شده است. نتیجه‌ها با سه مدل سه فازی تطبیق داده شده و میزان دقت مدل‌ها در پیش‌بینی رفتار راکتور مشخص شده است. نتیجه‌ها نشان می‌دهد که تحت شرایط مناسب میزان تبدیل متانول به فرمالدیید تا 89 درصد افزایش می‌یابد و با بالا رفتن سرعت گاز در بستر سیال این میزان کاهش می‌یابد که دلیل آن کاهش زمان اقامت و در نتیجه کاهش تماس متانول با فرمالدیید است. بررسی مدل‌ها نشان می‌دهد که بیشترین انحراف مربوط به مدل Shiau _ Lin با 23 درصد خطا و بیشترین تطابق مربوط به مدل El_Rafai و El_Halwagi با 10 درصد خطا می‌باشد. بنابراین در این واکنش جریانهای برگشتی به دلیل کوچک بودن قطر راکتور در مقایسه با طول آن از اهمیت کمتری برخوردار است.
مقدمه
بسترهای سیال از جمله دستگاه‌های مهم عملیاتی در فرایندهای شیمیایی هستند که درآنها محدودیت‌هایی از قبیل انتقال حرارت یا نفوذ وجود دارد. از جمله مزایای راکتورهای بستر سیال نسبت به راکتورهای بستر ثابت کنترل دمای بهتر، عدم وجود نقطه‌های داغ در بستر، توزیع یکنواخت کاتالیست در بستر و عمر طولانی کاتالیست است. بنابراین انجام فرایندها در بستر سیال می‌تواند حایز اهمیت باشد. یکی از موارد مهم در بسترهای سیال مدلسازی آنهاست. مدلسازی راکتورهای بستر سیال ابتدا با نظریه محیط دوفازی آغاز شد. در بین مدلهای اولیه دوفازی می‌توان از مدل Davidsoin_Harrison نام برد.
در این مدل فاز چگال (امولسیون) و فاز حباب‌های گاز دو فاز مدل را تشکیل می‌دهند و افزون بر این فرض شده است که فاز امولسیون در حداقل سرعت سیالیت باقی می‌ماند و نیز قطر حباب در طول بستر ثابت بوده و واکنش در فاز امولسیون اتفاق می‌افتد و انتقال جرم بین دو فاز صورت می‌گیرد. این مدل بر مبنای اصول هیدرودینامیک بنا شده است ولی جریانهای برگشتی در فاز امولسیون را درنظر نمی‌گیرد. Fryer مدل جریان برگشتی غیر همسو را که بر مبنای مدل بستر حبابی بود ارایه کرد و سرعت جریان برگشتی جامد را برابر با حداقل سرعت سیالیت در نظر گرفت.
مدل سه فازی Kunii و Levenspiel بر اساس اصول هیدرودینامیک بنا شده و بستر از سه ناحیه حباب، ابر و امولسیون تشکیل شده به طوری که دنباله به عنوان بخشی از فاز ابر در نظر گرفته می‌شود. حباب صعود کننده از مدل Davidsoin پیروی می‌کند و فاز امولسیون در شرایط حداقل سیالیت باقی می‌ماند که در آن پارامتر اصلی قطر حباب است که در بستر توزیع می‌شود و یک قطر موثر در طول بستر در نظر گرفته می‌شود. واکنش درجه اول و جریان در فاز حباب، پلاگ در نظر گرفته می‌شود. تبادل جرم بین فازهای حباب _ ابر و ابر_ امولسیون صورت می‌گیرد.
بخش تجربی
مواد شیمیایی
متانول، هپتامولیبیدات آمونیوم، آهن نیترات، بیسموت نیترات از شرکت MERCK و از نوع آزمایشگاهی تهیه و در تمام فرایند از آب مقطر استفاده شد.
تجهیزات و دستگاه‌ها
برای ساخت کاتالیست از هم‌زن آزمایشگاهی با دور قابل تنظیم 50 تا rmp1500 ساخت شرکت طب‌آزما و برای تنظیم شرایط واکنش ساخت کاتالیست از حمام با دمای ثابت مجهز به ترموستات و Ph متر دیجیتال استفاده شد. راکتور مورد استفاده به قطر داخلی 22 میلیمتر و ارتفاع 50 سانتیمتر دارای 5 قسمت مجزا و مجهز به ترموکوپل نوع K برای اندازه‌گیری پروفایل دمایی در طول بستر است. جنس راکتور و تجهیزات آن از جنس فولاد زنگ‌نزن L 316 AISI است. برای گرم کردن هوا از دو کوره سری با توان W 1500 برای هر کدام و برای تبخیر متانول از یک کوره به توان KW 1 به صورت مجزا استفاده شد. سیستم کنترل از نوع PID و حس‌گر دما از نوع K می‌باشد. شماتیک سیستم مورد استفاده در شکل 1 آمده است. نتیجه‌ها با استفاده از SHIMATZU GC 17A تجزیه شد.
شکل ص 61
شکل 1 _ نمای کلی راکتور بستر سیال مورد استفاده
روش آزمایش
برای انجام آزمایش 2 تا 3 گرم کاتالیست را در راکتور قرار داده و سیستم با گاز نیتروژن به مدت 2 ساعت تمیز شد تا شرایط دمایی در سیستم برقرار شود. سپس به آهستگی جریان هوا روی سیستم باز شده و جریان نیتروژن قطع شد سپس به آهستگی جریان متانول ورودی به کوره تبخیر برقرار شد تا میزان متانول به حد مطلوب و مشخص برسد. پس از گذشت 10 دقیقه نمونه‌گیری و تجزیه خروجی از کندانسور انجام و این عمل در فاصله‌های زمانی معین تکرار شد تا خروجی راکتور به شرایط پایدار برسد.
شرایط عملیاتی جریان سیال حبابی
در راکتورهای بستر سیال حرکت رو به بالای حباب‌های گاز سبب اختلاط در فاز امولسیون و ایجاد شرایط همگن در راکتور می‌شود. بنابراین برای برقراری این نظام جریان در راکتور بایستی پارامترهای عملیاتی سیستم تنظیم شود.
از جمله این پارامترها می‌توان به سرعت گاز ورودی اشاره کرد. این سرعت تابعی از اندازه و چگالی ذره‌ها و نیز چگالی گاز سیال‌کننده و برخی پارامترهای فیزیکی دیگر می‌باشد. در تحقیقات حاضر اندازه ذره‌های کاتالیست بین 147 تا 417 میکرومتر و حداقل سرعت سیال‌سازی بین 98 تا 333 سانتیمتر بر ثانیه است. لذا با توجه به شرایط عملیاتی ذکر شده همواره نظام جریان سیال حبابی برقرار بوده است.
نتیجه‌گیری نهایی
اکسایش جزیی کاتالیستی متانول به فرمالدیید به طور عمومی در راکتورهای بستر ثابت انجام می‌شود اما عدم کنترل موثر دما در راکتور و نیز محدودیت اندازه ذره‌ها، مشکل‌های افت فشار یا مقاومت‌های نفوذی را در پی دارد. همچنین نتیجه‌های به دست آمده در مطالعه حاضر نشان می‌دهد که واکنش‌هایی مانند تبدیل متانول به فرمالدیید به سادگی و با بازده بالا در راکتورهای بستر سیال قابل اجراست. نتیجه‌های بررسی حاضر حاکی از آن است که راکتورهای بستر سیال محتوی ذره‌های ریز کاتالیست اکسید آهن _ اکسید مولیبیدن، به علت ایجاد تبدیل بالای متانول، سطح تماس مطلوب، گزینش‌پذیری مناسب و ساییدگی اندک ذره‌ها، بهترین شرایط عملیاتی را برای اکسایش متانول به فرمالدیید فراهم می‌آورد. بسترهای سیال دارای بازده پایین‌تری نسبت به بسترهای ثابت هستند اما مزایای فراوان این بسترها آنها را عنوان انتخابی برجسته و ممتاز نسبت به بسترهای ثابت درآورده است. مناسب‌ترین مدل برای تطبیق داده‌های تجربی در این مطالعه EL_Rafai و El_ Halwagi است. نتیجه‌های به دست آمده از این سیستم نشان می‌دهد که تحت شرایط مناسب میزان تبدیل متانول به فرمالدیید در محدوده مورد بحث تا 89 درصد افزایش می‌یابد. نتیجه‌ها نشان می‌دهد که بالا رفتن سرعت گاز در بستر سیال باعث کاهش میزان تبدیل می‌شود و این مساله به دلیل کاهش زمان اقامت و در نتیجه کاهش تماس متانول با فرمالدیید است. نتیجه‌های بررسی مدل‌ها نشان می‌دهد که بیشترین انحراف مربوط به مدل Shiau و El_Halwagi، بیشترین تطابق با داده‌ها را با 10 درصد خطا دارد. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که در واکنش تبدیل متانول به فرمالدیید جریانهای برگشتی اهمیت کمتری دارند و این موضوع منطقی است زیرا قطر راکتور در مقایسه با طول آن کوچک است و این مساله بیانگر عدم وجود جریانهای برگشتی است.
بهینه‌سازی پویای راکتور شکست حرارتی اتیلن دی کلرید
چکیده
در تحقیق حاضر بررسی مختصری روی روش‌های متفاوت بهینه‌سازی دینامیکی صورت گرفته است. در ادامه بهینه‌سازی دینامیکی راکتور شکست حرارتی اتیلن دی کلرید برای تولید وینیل کلرید (مونو پلیمر PVC ) مورد بررسی قرار گرفته است. راکتور حاضر یک راکتور جریان قالبی است. در این مساله به جای استفاده از توابع هدف وابسته به زمان از تابع وابسته به طول راکتور استفاده شده است. تابع هدف در اینجا در بیشینه‌سازی میزان تولید VCM در انتهای راکتور است. قیدهای موجود نیز معادله‌های دیفرانسیل حالت سیستم است. در نهایت با بررسی های صورت گرفته از روش پونتریاگین برای حل مساله بهره گرفته شده است. برای این کار در محیط برنامه‌نویس دلفی کدنویسی صورت گرفته است و پس از اجرای برنامه، پروفیل دمای بهینه راکتور و همچنین پروفیل‌های بهینه متغیرهای دیگر به عنوان نتیجه‌های آن مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.
اعتماد شما سرمایه ما
معرفی و دانلود فایل کامل دینامیک راکتور هسته ای
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| فرمت فایل | |
| حجم فایل | 1944 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 128 |
فایل پی دی اف در 128 صفحه ، جزوه دست نویس و خوانا در صنعت هسته ای درس دینامیک راکتور های هسته ای به زبان فارسی
اعتماد شما سرمایه ما
دانلود فایل کامل مقاله بررسی راکتورهای هسته ای
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 26 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 19 |
مقاله بررسی راکتورهای هسته ای در 19 صفحه ورد قابل ویرایش
-1- تاریخچه راکتورهای VVER
اولین نیروگاه هسته ای با راکتور آب تحت فشار شوروی سابق، در شهر Novovoronezh در سال 1963 وارد مرحله بهره برداری شد. این نیروگاه VVER-210 نامیده شد و قدرت الکتریکی آن 265 مگاوات بود. این طرح در تکنولوژی وستینگهاوس الهام گرفته شده بود و نسبت به آن تفاوتها و کمبودهای زیادی داشت. دومین راکتور از همین نوع به قدرت 336 مگاوات در همان شهر یعنی Novovoronezh ساخته شد. در این دو نیروگاه که اولین نسل از نیروگاههای VVER بود پوشش ایمن برای راکتور در نظر گرفته نشده بود. در واقع این دو نیروگاه را می‌توان به عنوان نیروگاههای آزمایشی برای جمع آوری اطلاعات فنی و تجربیات اولیه جهت توسعه نیروگاههای VVER بعدی در نظر گرفت.
براساس تجربیاتی که از این راکتورهای نوع اول بدست آمد طرح استاندارد یک نیروگاه جدید به قدرت 440 مگاوات با راکتور آب تحت فشار از نوع VVER-230 ریخته شد و دو واحد از این نیروگاه در سال 1972 و 1973 در همان شهر Novovoronezh وارد مرحله بهره برداری شدند.
براساس تجربیاتی که از نسل اول و دوم نیروگاههای VVER بدست آمد طرح راکتورهای V-213 تهیه شد و بخشی از کمبودهای مدل V230 جبران شد.
دو واحد 440 مگاواتی از نوع V-213 که در شهر Lovisa فنلاند ساخته شده بخصوص از نظر تکامل نیروگاههای VVER جالب توجه بود. این دو واحد که از طرف شوروی سابق ساخته می‌شد با تکنولوژی پیشرفته کشورهای غربی بهبود یافت. انجام این تغییرات در تحول بعدی نیروگاههای VVER کاملاً مشهود بود.
از سال 1970 طراحی نیروگاههای VVER به قدرت 1000 مگاوات شروع شد و چند سال بعد ساخت اولین نمونه آن آغاز شد.
اولین نیروگاه 100 مگاواتی شوروری سابق در سال 1980 Novovoronezh به بهره برداری رسید. با اعمال تغییراتی در طراحی نیروگاه که در دوران توسعه راکتورهای 440 مگاواتی بدست آمده بود، منجر به بهبودهای اساسی در طراحی راکتور VVER-1000 شد. از جمله نوآوریهایی که در این نوع راکتورها اعمال شده که در مدلهای جدید راکتورهای 440 مگاواتی نیز به کار رفته است می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- ایجاد یک پوشش ایمنی دوجداره که جدار خارجی آن از بتن پیش فشرده می‌باشد.
- پوشانیدن جدار داخلی دیگ فشار از یک لایه فولاد ضد زنگ برای جلوگیری از خوردگی
- افزایش چگالی قدرت قلب راکتور با یکنواخت تر کردن انتقال حرارت در حجم قلب و افزایش سرعت آب خنک کننده.
- بکارگیری مکانیسم های الکترومغناطیسی برای حرکت دادن چنگک های کنترل
- استفاده از اسید بوریک علاوه بر میله های کنترل برای کنترل راکتور
- استفاده از یک توربین واحد 1000 مگاواتی یا دو توربین موازی.
- توربین ژنراتورهای هر راکتور در ساختمانی جداگانه و به صورت یک مجموعه مجزا در کنار ساختمان راکتور قرار می گیرند.
این تغییرات به تدریج در مدلهای V-302 , V-187 و مدل جدید V-3205 انجام شده است. در طرحهای جدید نیروگاه 1000 مگاواتی روسی، از اواخر دهه 80 از طرح راکتورهای جدید V-410 و V-392 استفاده شد و طرحهای مربوط به آنها به ترتیب NPP-92 , NPP-91 نام گرفته اند. [3]
2-3-3- دیگ فشار
دیگ فشار قسمتی از راکتور هسته ای است که شامل قلب راکتور، بازتابنده های نوترون، لوله های عبور دهنده آب خنک کننده و موارد دیگر می‌باشد. برای ساخت دیگ فشار از آلیاژهای فولاد با ترکیب معینی از منگنز- نیکل و مولیبدن استفاده می‌شود.
دیگ فشار به صورت استوانه ها و قطعاتی که بعداً به یکدیگر جوش داده میشوند ساخته می‌شود. این دیگ از دو قسمت بالا و پائین تشکیل شده است. قسمت بالا یا سرپوش دیگ از یک تکه فولاد مشابه جنس بدنه تشکیل شده و توسط پیچ و مهره به قسمت پائین متصل می‌شود. سرپوش دیگ از داخل با قشری از فولاد ضدزنگ پوشانیده شده و سوراخهایی روی آن برای حرکت چنگکهای کنترل و لوازم اندازه گیری در نظر گرفته شده است. [3]
در هنگام ساخت یک دیگ فشار برای راکتور VVER توجه به نکات مهم زیادی لازم است چرا که راکتور می بایست بیش از 30 سال کار کند و در طول این مدت در شرایط مختلف زیادی قرار می‌گیرد. شرایطی نظیر فشار و دمای بالای خنک کننده، تابش قوی شار نوترون، سرعت بالای جریان خنک کننده و سایر شرایط سخت دیگر.
2-3-4- مجتمع های سوخت در رآکتور VVER-1000
مجتمع سوخت راکتور VVER-1000 مجموعه ای از میله های سوخت است که به صورت شبکه مثلثی با گام 75/12 میلی متر در مجتمع سوخت در کنار هم چیده شده اند. هر مجتمع سوخت راکتور VVER-1000 دارای 312 میله سوخت می‌باشد.
در هر مجتمع سوخت 18 کانال برای میله های جاذب (هر میله کنترل شامل 18 میله جاذب می‌باشد) و یک کانال هم در مرکز برای قرار گرفتن سنسورهای اندازه گیر نوترون وجود دارد. این کانالها در واقع لوله هایی هستند که از بالا در کلاهک و از پائین در دنباله توسط جوش محکم میشوند. هر میله کنترل دارای 18 میلة جاذب و یک میلة مرکزی می‌باشد. این 18 میله جاذب با پائین آمدن میلة کنترل وارد 18 کانال موجود در هر مجتمع سوخت میشوند و میلة سنترال وارد کانال مرکزی مجتمع سوخت می گردد. [محمودی]
سوخت موجود در میله های سوخت دی اکسید اورانیوم می‌باشد. که اورانیوم 235 موجود در سوخت دارای غنایی بین 6/1% تا 4/4% می‌باشد و مجموع دی اکسید اورانیوم به کار رفته در یک میله سوخت حدود 1565 گرم است.
موادی که در میله های کنترل به عنوان جاذب از آنها استفاده می‌شود B4C (کاربید بور) می‌باشد. کاربید بور به صورت پودر با تراکم kg/m3 1700 می‌باشد. کاربید بور را درون غلافی جا می دهند که این غلاف حاوی کاربید بورایک میلة جاذب مینامند. هر میله کنترل شامل 18 میله جاذب است. (شکل 2)
در بعضی از مجتمع های سوخت از سموم قابل سوخت بجای تعدادی از میله های سوخت استفاده می نمایند. این سموم اولاً شرایطی را مهیا می سازند تا میزان تراوش انرژی در قلب راکتور به صورت شعاعی، به طور متعادل و یکنواخت صورت پذیرد و ثانیاً تنظیم سوخت سوخت را در مدت زمان معین میسر می سازند. ثالثاً موجبات تغییرات یکنواخت تر راکتیویته راکتور را فراهم می‌کنند.
ماده ای که به عنوان سم در اینجا مصرف می‌شود دی بورید کرم (CrB2) هر کدام از بسته های مصرف شدنی شامل 18 میلة محتوی دی بورید کروم هستند. ساختار این بسته ها شبیه ساختار میله های کنترل می‌باشد با این تفاوت که این میله ها ثابت در جای خود قرار می گیرند و در طول مدت یک دوره بهره برداری، از عمل خود حرکت نمی کنند. [محمودی]
2-3-5- مولدهای بخار
مولدهای بخار راکتورهای VVER-1000 بر خلاف مولدهای بخار راکتورهای PWR به صورت افقی می باشند. از مزایای افقی بودن اینگونه مولدهای بخار می‌توان به دو برابر بودن حجم آب در گردش آن نسبت به مشابه آن در راکتورهای PWR ، اشاره کرد. اما عیب عمده آن، احتمال نشت آب از مدار اولیه به مدار ثانویه می‌باشد. [2]
کاربرد مولدهای بخار عبارتست از:
- انتقال حرارت خنک کننده مواد اول به آب تغذیه مدار دوم و گرم کردن آن تا رسیدن به درجه حرارت نقطه جوش
- تبدیل آب تغذیه مدار دوم به بخار اشباع
- جذب رطوبت بخار و تولید بخار اشباع خشک
اجزاء تشکیل دهنده مولد بخار
- محفظه بخار
- جداکننده رطوبت از بخار
- هدر آب تغذیه اصلی
- هدر آب تغذیه اضطراری
- صفحه مشبک (یکنواخت کننده سرعت بخار)
- تکیه گاه
- کمک فنر اتکاء
- سطح سنجها
- شیرهای اطمینان
از نظر ترمودینامیکی مولدهای بخار عمودی دارای مزایای بیشتری نسبت به مولدهای بخار افقی می باشند. چرا که وزن آب باعث حرکت ثقلی شده که این مسئله بخصوص به هنگام از کار افتادن پمپها و شرایط حادثه انتقال حرارت، حائز اهمیت است.
تئوری کد wims
در wims از به هم پیوستن مجموعه ای از برنامه ها که به زبان فرترن 4 نوشته شده، تشکیل یافته است. تغییرات به وجود آمده در این کد شامل قابلیت مدلی کردن هندسه های پیچیده می‌باشد. این کد قابلیت تولید ثوابت گروهی، ضریب تکثیر بی نهایت، ضریب تکثیر مؤثر و تعداد دیگری از پارامترهای شبکه راکتور در حالت ایستایی و انجام محاسبات مصرف سوخت را دارد. در این طرح از کد 1 wins D/4 استفاده شده است. این کد قابلیت انجام محاسبات نوترونی برای اشکال مختلف سوخت (صفحه ای، استوانه ای، کره ای و یا چند ضلعی) را در یک آرایه منظم و یا به صورت خوشه ای دارا می‌باشد. بانک داده ها در این کد شامل 14 گروه سریع، 13 گروه رزونانسی و 42 گروه حرارتی است. ابتدا کد مذکور با در نظر گرفتن شکل ساده ای از سلول، که در آن با توجه به انتخاب کاربر، نواحی مختلفی با عناوین سوخت، غلاف، خنک کننده، کند کننده و بازتابنده وجود دارد، شار نوترونی را برای این نواحی در 69 گروه انرژی بدست می‌آورد و سپس برای چند گروهی که توسط کاربر تعیین می شود، ثوابت گروهی را برای تمام مواد در سلول انتخاب شده محاسبه می نماید. سپس تصحیح حاصل از نشت، توسط باکینگ در جهت شعاعی و عمودی، وارد می گردد.
اعتماد شما سرمایه ما