شهدت كلية الهندسة مناقشة رسالة الماجستير للطالبة (رغد ساجد محمود) في قسم الهندسة الكيمياوية عن البحث الموسوم قياس ودراسة تأثيرات التدفق غير المثالية لمفاعل الأكسدة الكهروكيميائية
تتألف لجنة المناقشة من
أ. مها هادي مصطفى ( رئيسا )
ا.م.د. خالد مخلف موسى ( عضوا)
ا.م.د. اثير محمد غالب (عضوا)
أ.د. عمار صالح عباس (مشرفا)
المستخلص
في هذا البحث، تم فحص سلوك التدفق غير المثالي للإلكتروليتات من خلال مفاعل كهروكيميائي بخزان خلط مستمر باستخدام توزيع وقت مكوث الإلكتروليت لقياس درجة الانحراف عن الحالة المثالية.
حيث تم استخدام بيانات حركية سابقة لأكسدة من نوع إلكترو- فنتون لإزالة الملوثات العضوية من مياه صرف مصافي النفط، للتنبؤ بتحول (اختزال) المواد العضوية في مفاعل ذو خزان خلط مستمر مثالي وتحديد شروط الإزالة التي ستفحص تأثير تدفق الإلكتروليت عبر المفاعل. أظهرت نتائج المحاكاة أن أعلى قيمة للإزالة كانت في النطاق المثالي للزمكان بين 155.3 و 286.8 دقيقة. لذلك ، تم اختيار هذه الشروط للحصول على توزيع وقت المكوث في الجزء العملي لأنها تغطي نطاقًا واسعًا من زمكان المفاعل. مختبرياً، تمت دراسة توزيع وقت المكوث لتدفق الإلكتروليت في مفاعل خلط مستمر باستخدام تقنية تتبع النبض بسرعات خلط مختلفة (300 ، 450 ، 600 دورة في الدقيقة) ومعدل تدفق إلكتروليت ثابت يبلغ 100 مل / دقيقة. تم استخدام هذه النتائج التجريبية لحل نماذج مختلفة: المفاعل المثالي ذي الحجم الميت ، والمفاعل المثالي مع التجاوز ، والنموذج ثلاثي المتغيرات. النموذج المكون من ثلاث متغيرات يتكون من حجم ميت وتجاوز وجزء تبادل قد نجح في وصف سلوك تدفق الالكتروليت في مفاعل كهروكيميائي بخزان خلط مستمر. تشير نتائج النمذجة إلى انخفاض كسور حجم التجاوز والحجم النشط ، بينما زادت قيمة التبادل بشكل طفيف إلى 0.1498 مع زيادة سرعة الخلط. ارتفعت قيم متوسط زمن المكوث إلى 29.82 دقيقة مع زيادة سرعة الخلط ، لكن قيم قيم متوسط زمن المكوث التي تم الحصول عليها كانت أقل من القيم المحسوبة للمفاعل المثالي (34.64 دقيقة) بسبب القيم العالية للتجاوز.
تمت محاكاة إزالة (تحول) المادة العضوية باستخدام قيم زمن المفاعل غير المثالي واعطت قيمة إزالة تساوي تقريبًا نتائج الإزالة التجريبية عبر تفاعل إلكترو-فنتون. يؤكد تقارب قيم تحول الفينول التجريبية مع القيم المقدرة من النموذج صحة النموذج ثلاثي المتغيرات لوصف التدفق غير المثالي في المفاعلات الكهروكيميائية. أيضًا ، أظهرت جميع النتائج أن استخدام نفس تصميم المفاعل الدفعي مثل مفاعل الخلط المستمر هو اجراء غير حكيم وسيؤدي إلى انخفاض كبير في الكمية المتوقعة للإزالة العضوية عبر تفاعل الأكسدة الكترو- فنتون.
بالإضافة إلى ذلك تم دراسة تأثير التصميم الداخلي للمفاعل (نوع موزع الهواء والخلاط). تم اختبار نوعين من موزعات الهواء ؛ مكعب ودائري ، من خلال تصوير الفقاعات عند 0.3 ؛ 0.5 ؛ 1 لتر / دقيقة باستخدام كاميرا عالية السرعة وأنواع عديدة من الخلاطات: القطب لوحده ، المروحة ، و راشتون توربين ذو (4 ، 6) شفرات. تشير النتائج إلى أن الموزع المكعب له قطر فقاعة أصغر من الموزع الدائري في جميع الظروف. وهكذا تم اختيار الموزع المكعب لإجراء تجارب توزيع زمن المكوث. تعطي التوربينات ذات الشفرات الست قيمة متوسط زمن مكوث تساوي 34.58 دقيقة عند 600 دورة في الدقيقة ، وهي أقرب إلى القيمة المثالية للزمن. وهكذا ، تم اختيار التوربينات ذات الشفرات الست.
تم استخدام تحليل تصميم تاغوشي التجريبي إلى جانب التحليل العلائقي الرمادي لاختبار تأثير معامل التحكم (سرعة الخلط ، ومعدل تدفق الهواء ، ومعدل تدفق الإلكتروليت) على قيمة درجة العلائقية الرمادية وتوقع القيمة المثلى لكل معامل. والجدير بالذكر أن أعلى قيمة لـلدرجة العلائقية الرمادية من مخطط التأثير الرئيسي تظهر عند معدل تدفق إلكتروليت يبلغ 11.5 مل / دقيقة وسرعة خلط تبلغ 600 دورة في الدقيقة ، بينما أظهر معدل تدفق الهواء تأثيرًا ضئيلًا. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام تحليل الانحسار المتعدد لنمذجة العلاقة الرياضية بين الاستجابة (درجة العلائقية الرمادية) ومتغيرات العملية. يصف نموذج الانحسار الذي تم الحصول عليه 92٪ من البيانات المرصودة.
