وبلاگ

:
حدود یک قرن از ساخت اولین موتور القائی در جهان می گذرد و در طول این زمان این موتورها به خاطر مزایایی چون وزن کم، ارزان بودن نسبی آنها و عدم نیاز به تعمیر و نگهداری جدی توانسته اند جایگاه ویژه ای را در صنعت به خود اختصاص دهند.
تا اوایل دهه 1970 میلادی در کاربردهایی که عملکرد حالت گذرا در آنها چندان مورد توجه نبود موتورهای القائی مجالی به موتورهای DC ندادند و به سرعت جایگزین آنها شدند. اما در کاربردهایی که به پاسخ سریع نیاز بود (مانند سرو سیستم ها و کاربردهای رباتیک) به خاطر نبود روش هایی جهت کنترل دقیق موتورهای القائی، موتورهای DC جایگاه خود را حفظ کردند. در خلال این سال ها روشهای کنترل اسکالر به پیشرفت های قابل توجهی دست یافتند.
این روش ها متکی به کنترل اندازه ولتاژ، فرکانس و جریان ورودی موتور بودند. با ارائه نظریه کنترل برداری میدان گرا و فراگیر شدن کاربرد آن در دهه 1970 میلادی، امکان کنترل دقیق موتور القائی فراهم شد. کنترل برداری این حقیقت را مشخص کرد که عملکرد حالت گذرای نامطلوب در موتورهای القائی به دلیل محدودیت های ساختمان آن نمی باشد بلکه به روش کنترل و نحوه تغذیه موتور وابسته است.
کنترل بردای میدان گرا با جداسازی جریان موتور به دو مولفه عمود که یکی از آنها تولید شار در موتور و دیگری تولید گشتاور در موتور را کنترل می کرد توانست امکان کنترل مجزای شار و گشتاور در موتور القائی را فراهم آورد و به عبارتی موتور القائی را همانند یک موتور DC

 تحریک جداگانه کنترل کند.

اگرچه این روش نتایج شگفت انگیزی داشت اما مشکلاتی مانند محاسبات زمانگیر با حجم بالا، حساسیت زیاد به تغییر پارامترهای موتور و مشکلات راه اندازی و عملکرد در سرعت های پایین و نزدیک به صفر باعث شد تا محققان به دنبال روش های جدیدی برای کنترل موتورهای القایی باشند. روش هایی که از پیچیدگی کمتری نسبت به روش میدان گرا برخوردار باشند و به علاوه مقاومت بیشتری نسبت به تغییر پارامترها از خود نشان دهند.
در سال 1986 روش مبتنی بر کنترل مستقیم گشتاور در موتورهای القائی توسط TAKAHASHI ISAO برای اولین بار پیشنهاد شد که گشتاور و شار موتور را به صورت مستقیم کنترل می کرد.
در طی گذشت کمتر از دو دهه از ارائه نظریه کنترل مستقیم گشتاور برای اولین بار، استراتژی های گوناگونی بر مبنای کنترل مستقیم گشتاور در جهت کنترل موتورهای القائی پیشنهاد شده اند. استراتژی های مطرح شده از نقطه نظر فرکانس سوئیچینگ اینورتر به دو دسته 1- استراتژی های با فرکانس سوئیچینگ متغیر و 2- استراتژی های با فرکانس سوئیچینگ ثابت قابل تقسیم هستند.
استراتژی های با فرکانس سوئیچینگ متغیر که قدمت بیشتری نسبت به نوع دوم دارند خود به دو دسته زیر تقسیم می شوند.
1- کنترل مستقیم گشتاور مبتنی بر جدول سوئیچینگ.
2- کنترل مستقیم گشتاور معروف به DSC.
اما از آنجایی که فرکانس سوئیچینگ غیرقابل پیش بینی و متغیر با شرایط بار و سرعت، یک ضعف برای استراتژی کنترل مستقیم گشتاور به حساب می آمد محققان به دنبال روش های جدیدی برای ثابت کردن فرکانس سوئیچینگ اینورتر گشتند و متدهایی را پیشنهاد کردند که معتبرترین آنها به شرح زیر می باشد.
1- کنترل مستقیم گشتاور با باندهای هیسترزیس متغیر.
2- کنترل مستقیم گشتاور با مدل پیش بین و مدولاسیون فضای برداری.
نکته ای که در اینجا لازم است به آن توجه شود این است که اگرچه این روش ها توانستند مشکل متغیر بودن فرکانس سوئیچینگ اینورتر را حل کنند اما در عوض بخاطر استفاده از روش های کنترلی پیچیده تر سادگی روش های فرکانس متغیر را که ویژگی اصلی متد کنترل مستقیم گشتاور بود از دست دادند.

حلال های نفتی برش های سبک و میان تقطیری هستند که به طور مستقیم یا غیرمستقیم از نفت به دست می آیند دامنه برش و نوع ترکیب آنها توسط تولید کننده برحسب کاربرد نهایی آنها تعیین می شود. حلال های نفتی به طور وسیعی در صنایع مختلف شیمیایی از جمله صنایع رنگ، روغن های صنعتی و خوراکی، چاپ، لاستیک سازی، چرم سازی، گراور سازی، پارچه و صنایع فلزی مورد استفاده قرار می گیرند.
بهترین خصوصیت حلال های نفتی شفافیت، بی رنگ بودن و غیرقابل امتزاج بودن آنها با آب است، ولی در حلال های آلی مشابه حل می شوند، قدرت حلال بستگی به نوع هیدروکربن های تشکیل دهنده آن و بخصوص مقدار آروماتیک های موجود در آن دارد. حلال های آروماتیکی حلال خوبی برای بسیاری از رزین های مورد استفاده در پوشش سطوح، روغن ها و چربی ها، گریس ها و واکس ها می باشند.
گرچه برخی از هیدروکربن های خالص مانند تولوئن و سیلکوهگزان به عنوان حلال کاربرد دارند ولی اکثر حلال ها مخلوطی از هیدروکربن ها

 هستند، اغلب حلال ها ترکیبی از پارافین ها، نفتن ها (سیکلو پارافین ها) و آروماتیک ها می باشند.

حضور هرکدام از هیدروکربن ها روی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی حلال، مثل قدرت حلالیت، ویسکوزیته، دانسیته، بو و نوع کاربرد آن اثر دارد. همچنین مقدار کمی ترکیبات غیر هیدروکربنی مانند سولفور، مواد اکسیژن دار و نیتروژن دار در حلال ها موجود است که در فرآیند شیرین کردن باید به پایین ترین مقدار ممکن رسانده شود.
دامنه تقطیر اساس طبقه بندی اصلی حلال ها محسوب می شود، در کاربرد نهایی، وقتی که حلال بعد از استفاده باید تبخیر شود مثلاً در نقاشی، برحسب تبخیر، به سه گروه کند، متوسط و تند تقسیم بندی می شوند، به همین ترتیب قدرت حلال و بوی آن در بعضی کاربردها و میزان مواد آروماتیک به صورت بالا، متوسط و پایین دسته بندی می شود.
اهمیت حلال ها در صنایع امروزی بسیار بالاست و در مملکت ما سالانه میزان قابل توجهی از این حلال ها از خارج از کشور وارد می گردد. مطالعات و تحقیقات در زمینه ساخت و تولید حلال های نفتی مدت هاست که در کشور توسط مراکز تحقیقاتی در حال انجام است و این نشان از اهیمت کاربرد حلال های نفتی در صنایع مختلف را می دهد.
وزارت نفت جمهوری اسلامی تلاش بسیار دارد تا در زمینه تولید حلال های مورد نیاز صنایع با یک برنامه ریزی بتواند به خودکفایی برسد، بدین منظور یک واحد تولید حلال با ظرفیت تولید روزانه حداقل 2000 بشکه در پالایشگاه اصفهان مراحل طراحی، اجراء و نصب را به پایان رسانده و طبق برنامه ریزی انجام شده از 22 بهمن سال 78 به بهره برداری رسیده است.

برای تبدیل موثر منابع انرژی معمولاً از متان برای تولید مواد واسطه یا محصولات با ارزشی از قبیل گاز سنتز (H2+CO) و اتیلن (C2H4) متانول (CH3OH) و فرمالدهید (CH2O) استفاده می گردد . گاز طبیعی به دلیل گستردگی و مقادیر زیاد آن در دنیا در حال حاضر یكی از مهمترین منابع انرژی در جهان است. با این وجود 60 – 90% از مخازن گاز که تاکنون کشف شده اند، زودتر از مكان های مورد نی از برای مصرف هستند . با وجود اینكه امكان مایع كردن این گاز و تبدیل آن به مواد شیمیایی به منظور انتقال آسان از طریق خطوط لوله به مصرف كنندگان وجود دارد ، هنوز از این منبع عظیم انرژی بطور كامل استفاده نشده است . روشهای زیادی برای تبدیل متان مهمترین جز گاز طبیعی به سوخت مایع و سایر مواد شیمیایی با ارزش وجود دارد . در كل متان به دو روش مستقیم و غیر مستقیم تبدیل می شود. محققان تلاش های گسترده ای از مطالعات عملی تا كاربردهای صنعتی در این زمینه انجام داده اند ولی بدلیل پایداری زیاد متان، هنوز مشكلات زیادی برای تبدیل آن وجود دارد. گاز طبیعی بصورت غیرمستقیم و از طریق گاز سنتز به سوخت مایع و سایر مواد شیمیایی تبدیل

 و یا مستقیماً تبدیل به هیدروکربن های C2 و یا متانول می شود. در بیشتر فرایندهای اقتصادی، متان را از طریق تبدیل با بخار تبدیل به گاز سنتز کرده و سپس از این گاز میانی برای تولید سایر مواد شیمیایی استفاده می کنند. تخمین زده شده است که تقریبا 60 – 70% هزینه های صرف شده در واکنش های تبدیل متان به تهیه گاز سنتز اختصاص داده شده است. همچنین فرآیند تولید گاز سنتز از گاز طبیعی فرآیند بسیاری گرماگیری است که به انرژی و دمای بسیار زیادی نیاز دارد. برای غلبه بر این مشکلات تمایل زیادی برای تبدیل مستقیم متان وجود دارد . اكسیداسیون زوجی، زوج شدن حرارتی ، پلاسما و غیره روش هایی هستند كه تاكنون برای تبدیل مستقیم متان از آنها استفاده شده است . واكنش اكسیداسیون زوجی، متان را مستقیماً و با استفاده از كاتالیست به اتان و اتیلن تبدیل كرده و سپس هیدروكربن های C2 را به سوخت مایع و بنزین تبدیل می كند.

از اكسیژن و یا دی اكسید كربن برای اكسیداسیون زوجی استفاده می شود. در این حالت تمایل زیادی برای احتراق وجود دارد كه برای حل این مشكل وجود یك كاتالیست برای افزایش واكنش های زوجی شدن ضروری است. با وجود اینكه كاتالیست های زیادی تاكنون بكار برده شده است، ولی هیچگاه بازده به بیش از 25% نرسیده است. بعلاوه هنوز عیب واکنش در دماهای بالاتر از 600 درجه سانتیگراد برای دستیابی به درصد تبدیل و گزینش پذ یری مطلوب وجود دارد . زوج شدن حرارتی هم در دماهای بسیار بالا برای تبدیل به هیدروكربن های C2 انجام می شود. با کنترل زمان اقامت در راكتور می توان محصولاتی به غیر از هیدروژن و كربن بدست آورد . اخیراً مطالعات بر روی سنتز همزمان اتیلن و استیلن تمركز یافته است . تبدیل متان به وسیله پلاسما بعنوان روش دیگر برای غلبه بر مشکلات موجود مورد بررسی قرار گرفته است.
در پلاسما انرژی الكتریكی با ایجاد تخلیه الكتریكی در گاز ذرات بسیار فعالی از جمله الكترون ها، یون ها، اتم ها، رادیكال ها و مولكول های برانگیخته بوجود می آور د كه بعنوان كاتالیست برای تولید محصولات عمل می كنند.
در میان انواع پلاسما ، پلاسمای سرد با توجه به ویژگی غیرتعادلی بودن و شرایط عملكردی ساده ای كه دارد یعنی فشار اتمسفری و دمای محیط ابزار بسیار مناسبی برای شروع واكنش است. با توجه به رفتار عملیاتی و شكل الكترودها پلاسمای سرد به انواع مختلفی تقسیم می شود كه عبارتند از : راكتورهای پلاسمای تابشی ، آرام ، هاله ، رادیوفركانسی و مایكروویو. تخلیه تابشی یك تخلیه الكتریكی فشار پایین است كه بین دو الكترود تخت ایجاد می شود و تخلیه الكتریكی هاله یك تخلیه الكتریكی ناهمگن است كه با استفاده از دو الكترود غیر همگن در فشار اتمسفریك بوجود می آید. تخلیه الكتریكی آرام مجموعه ای از تخلیه هاله و تابشی است و تخلیه الكتریكی رادیوفركانسی و مایكروویو توسط تولید كننده های این تشعشعات به درون محفظه راكتور القا می شوند. بزرگترین عیب راكتورهای پلاسما مصرف انرژی الكتریكی توسط آنهاست، اما با توجه به بازده بالای انرژی الكتریكی در این راكتورها و همچنین مناسب بودن آن از نظر زیست محیطی، در صورت در دسترس بودن انرژی الكتریكی استفاده از تكنولوژی پلاسما بسیار مطلوب به نظر می رسد.
در این پایان نامه ابتدا ی بر مطالعات انجام شده برای واكنش های اكسیداسیون زوجی در راكتور پلاسما داریم، سپس به توضیح پلاسما و انواع راكتورهای پلاسما می پردازیم.
معرفی سیستم آزمایشگاهی طراحی شده برای انجام این آزمایشها، نحوه طراحی آزمایشها، آزمایشهای انجام شده و بحث درباره تاثیر شرایط مختلف عملیاتی در بخشهای بعدی بترتیب مورد بررسی قرار می گیرد.

:
تانکهای بهم زده شده با یک وسیله مکانیکی و یا یک جت مایع به طور گسترده در بسیاری از پروسه های صنعتی کاربرد دارند. این پروسه ها شامل صنایع شیمیایی، پتروشیمی، متالوژیکی می باشد. تانکهای بهم زن در پروسه های مختلفی از قبیل: امتزاج، پراکنده سازی، امولوسیون، سوسپانیون، بالا بردن دما و انتقام جرم کاربرد دارند. در نتیجه طیف وسیعی از تانک های بهمزن برای شرایط عملیاتی مختلف وجود دارند. جزئیات جریان و نحوه گسترش اختلاط در تانکهای بهمزن تاثیر مهمی در بیشتر کاربردهای صنعتی دارد.
طراحی و افزایش مقیاس تانک های بهم زن و تعیین کمیت اختلاط در آنها به طور سنتی با توسعه معادله های طراحی تجربی که اساسا به خاطر وجود پیچیدگی در دینامیک جریان اختلاط است، متوقف شد، به طور مثال تعیین واحد درجه اختلاط، به وسیله آنالیز توزیع زمان اقامت یک ردیاب مورد بررسی قرار می گرفت. اگرچه این دیدگاه برای بسیاری از کاربردها به اثبات رسیده است، اما نسبتاً محدود بوده، زیرا پیچیدگی جریان در بسیاری از کاربردهای اختلاطی در نظر گرفته نشده است. علاوه بر این معادله های تجربی معمولاً برای شرایط خاص آزمایشگاهی بوده و ندرتاً در تئوری های توسعه یافته مشارکت دارند. اخیرا دینامیک محاسباتی جریان (CFD) و تکنیک های آزمایشگاهی پیشرفته از قبیل سرعت سنج لیزر داپلر (LDV) به طور گسترده ای برای درک بهتر پروسه اختلاط به کار گرفته می شود که شامل اطلاع از جزئیات ویژگی های جریان، از قبیل اطلاع از جزئیات پروسس که برای طراحی اجزا و انتخاب آنها بسیار ضروری می باسد. شبیه سازی

 کامپیوتری پدیده جریان آشفته در بسیاری از کاربردهای صنعتی به طور موفقیت آمیزی انجام گرفته است. پاترسون (1975) اصول به کار بردن مدل های ریاضی را برای شرایط مختلف اختلاط توصیف کرد. با پیشرفتهای اخیر در نرم افزار CFD و افزایش قدرت کامپیوتر امکان تعیین الگوی جریان و اختلاط را در تانکهای بهمزن به وسیله شبیه سازی بیشتر از کار آزمایشگاهی فراهم آورده است پیشرفت نسبت به درک بهتر اختلاط تنها به زمینه های عددی به جز آزمایشگاهی محدود نبوده و در زمینه تئوری نیز پیشرفتهایی حاصل شده است. اوتینو (1990) یک تئوری سینماتیکی از نرخ اختلاط پیشنهاد داد که یائو (1998) توانست یک ابزار نظری برای طراحی بهینه میکسر و کیفیت و کمیت اختلاط براساس تئوری اوتینو و استفاده از نتایج CFD ارائه دهد. در این پروژه ما مطالعات خود را در مورد تاثیرات فاکتورهای هندسی و عملیاتی بر روی همگنی اختلاط در تانکهای بهمزن متمرکز کرده ایم. همچنین مطالعات آزمایشگاهی و عددی انجام شده بر روی تانکهای بهمزن را مورد بررسی قرار دادیم. محاسبات مربوط به جریان مغشوش در مخزن همزندار یکی از چالش های مهم در مدل های اغتشاش موجود است. عواملی که باعث این پیچیدگی می شوند شامل طبیعت ناهمگون جریان در مخازن همزندار؛ همزنها و تفاوت کلی در شکل و مقیاس های موجود است. به علاوه جریان مغشوش که توسط هر تیغه همزن تولید یا به آن برخورد می کند، پیچیدگی دیگر این قضیه است، با توجه به اینکه هر تیغه به دنبال یک تیغه دیگر در حرکت است. روش های تجربی موجود برای مطالعه میدان جریان مغشوش در مخازن همزن دار می تواند اطلاعات مفیدی را راجع به شکل میدان «جریان» اندازه سرعت در نقاط مختلف و شدت اغتشاش به دست بدهد. ولی روشهای تجربی اغلب دارای معایبی می باشند که می تواند ناشی از طبیعت ناپای جریان مغشوش، شکل پیچیده پره های همزن و حضور بافل در مخزن به علاوه گران و وقت گیر بودن اندازه گیری تجربی باشد. ظهور CFD و روند سریع روبه رشد آن طی دو دهه اخیر توانسته است تا حد بسیار زیادی به مطالعه میدان جریان در مخازن همزن دار کمک کند. اگرچه ممکن است CFD نتواند نیاز به انجام کارهای آزمایشگاهی را به طور کلی حذف کند، ولی می تواند ابزار بسیار خوبی برای هدایت نتایج تجربی و سرعت بخشیدن به حل مسائل مربوط به جریان باشد. به هرحال توسعه روزافزون روشهای جدید و دقیق تر CFD با زبان های برنامه نویسی پیشرفته و نرم افزارهای شبیه سازی می تواند در آینده حتی نیاز به داده های آزمایشگاهی را به طور کلی حذف کند. شبیه سازی CFD جریان های مغشوش طیف وسیعی از اطلاعات مثل بردارهای سرعت، انرژی جنبشی اغتشاش، شدت اتلاف انرژی و غیره را در نقاط مختلف ظرف به دست می دهد بررسی دقیق جزئیات کامل داده های تولید شده توسط شبیه سازی های CFD می تواند رفتار جریان، شکل و مسیر گردشی جریان، ساختار و رتکس و در مقیاس های کوچکتر شدت های اتلاف و تنش های رینولدز و غیره را آشکار سازد.

:
فلرینگ یک روش متداول برای از بین بردن گازهای تلف شده قابل اشتعال در جریانات بالادستی صنایع نفت و گاز و تصفیه جریان های پایین دستی این صنایع می باشد. فلر یک مشعل در هوای آزاد است که علی الخصوص در بالاترین نقطه یک استک قرار داده می شود. فلر معمولا در جایی نیز قرار داده می شود که از پرسنل و استراکچرهای طرح دور باشد و آسیبی به آنها نرسد.
چنانچه در یکی از بخش های این واحدها شرایط اضطراری رخ بدهد، فلر می تواند نقش کلیدی بازی کند. زیرا با وقوع شرایط فوق چنانچه شیرهای اطمینان عمل کنند و خوراک از خطوط فرایندی آزاد و تخلیه شوند و تخلیه آنها در اتمسفر نیز خطرناک باشد، سوزاندن آن از طریق سیستم فلر، ایمن ترین و بهترین راه ممکن است. در واقع فلر شرایطی را فراهم می کند که جریانات گازی و حتی مایعات فرایند، تحت شرایط کنترل شده، بدون اینکه به تجهیزات واحد و یا پرسنل آسیبی برسد و آلودگی اتمسفر نیز تحت کنترل باشد، می سوزند.
فلر یک فرایند اکسیداسیون است که در دمای بالا اتفاق می افتد و جهت سوزاندن گازهای قابل احتراق که عمدتا شامل هیدروکربن ها و گازهای آلوده ناشی از عملیات هستند، استفاده می شود. گاز طبیعی، پروپان، اتیلن، پروپیلن، بوتادین و بوتان 95% گازهای آلوده را تشکیل

 می دهند که در سیستم فلر سوزانده می شوند. با وقوع احتراق هیدروکربن های گازی در نتیجه واکنش با اکسیژن اتمسفر، تشکیل دی اکسید کربن و آب می دهند.

با توسعه استخراج نفت خام در دهه های اخیر، که با تولید گازهای آلوده کننده و مزاحم همراه بوده است، جهت حل کردن مشکل آلودگی، استفاده از فلر اجتناب ناپذیر شده است. فلرهای گازی یک گزینه انتخابی برای کنترل کردن میزان هیدروکربن های نسوخته است زیرا این هیدروکربن ها به خودی خود پتانسیل اشتعال دارند. در یک فلر باید احتراق کامل در کوتاه ترین زمان اقامت گاز در محفظه فلر صورت بگیرد.
گرما و آلودگی صوتی از آثار نامطلوب سیستم های فلر هستند. فلرها معمولا در جائی که از مناطق مسکونی دور باشند، احداث می شوند. انتشار ذرات کربن، هیدوکربن های نسوخته، مونوکسید کربن و ناکس ها در فضا، آثار مخرب زیست محیطی دارند. در نتیجه شرایطی فراهم کرد که در نتیجه احتراق کامل مواد فوق الذکر فلر بهترین کارکرد را داشته باشد.
فصل اول
1- کلیات
1-1- انواع فلر و کاربرد آنها
به طور کلی سه نوع فلر وجود دارد:
1- فلرهای مرتفع
2- فلرهای زمینی
3- فلرهای از نوع برنینگ پیت
هرچند مبانی اولیه طراحی، هزینه و سرمایه گذاری هرکدام از انواع فوق متفاوت است ولی استفاده از هرکدام از آنها به شرایط مختلف و فضای آن از جمله میزان تولید دود، روشنایی، آلودگی هوا و صوتی و شرایط فاصله ای ایمن پرسنل و تجهیزات بستگی دارد.
1-1-1- فلرهای مرتفع
این نوع فلرها با استفاده از تزریق بخار و طراحی مناسب نوک فلر (tip)، می تواند تا حدودی با دودزدایی کمتر و با درخشندگی کم کارکرد داشته باشد. البته تزریق بخار منجر به ایجاد سر و صدای زیاد خواهد شد که نتیجتا ایجاد تعادل بین آلودگی صوتی و آلودگی اتمسفر لازم خواهد شد.
اگر این نوع فلرها به صورت مناسب و اصولی طراحی شوند، بهترین نوع برای سوزاندن گازهای سمی و بدبو هستند. با این حال مشکلات زیست محیطی همچنان پابرجا می ماند. به رغم وجود برخی نکات منفی معمول ترین انتخاب در طرح های نفت و گاز، فلرهای مرتفع هستند.
2-1-1- فلرهای زمینی
معمول ترین این نوع فلرها، نوعی از آن است که دارای چند نازل می باشد و به فلرهای Multi-Jet معروف هستند. دودزدایی کم، عدم ایجاد سر و صدای زیاد و درخشندگی کم از ویژگی های این نوع فلرها هستند. به خاطر نزدیک بودت استک این نوع فلرها به زمین، برای سوزاندن گازهای سمی و بدبو مناسب نیست. هزینه طراحی و سرمایه گذاری این نوع فلرها بالا است.