جزوه ترمودینامیک 1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

اختصاصی از کوشا فایل جزوه ترمودینامیک 1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

این جزوه به صورت دست نویس است.

این جزوه درس ترمودینامیک 1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر می باشد که به طور کامل به ارائه مباحث مطرح در این واحد درسی پرداخته است.

درس ترمودینامیک از مهمترین دروس کنکور کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی می باشد. این جزوه در 103 صفحه با کیفیت عالی اسکن شده و امیدواریم در جهت کمک به شما عزیزان مورد استفاده قرار بگیرد.

اصل حاکمیت اراده بر قراردادهای بین المللی خصوصی

اختصاصی از کوشا فایل اصل حاکمیت اراده بر قراردادهای بین المللی خصوصی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

این تحقیق در قالب فرمت Word میباشد که شامل 45 صفحه ، فهرست ، منابع فارسی و لاتین است

دانلود پایان نامه شیمی درمورد فراورده های نفتی

اختصاصی از کوشا فایل دانلود پایان نامه شیمی درمورد فراورده های نفتی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فراورده های نفتی

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:193

چکیده :

نفت خام مایعی است غلیظ به رنگ سیاه یا قهوه‌ای تیره که اساساً از هیدروکربن‌ها تشکیل شده است. در مورد منشاء نفت به دو نظریهء معدنی و آلی می‌رسیم. نظریهء منشاء معدنی نفت: که در سال 1886 توسط برتلو داده شد اینک رد شده است. همچنین در سالهای 1889( مندلیوف) نظریهء برتلو را تایید کرد و پس از ان در سال1901 سا باتیه و ساندرنس نظریهء منشاء معدنی بودن نفت را تایید کردند

نظریهء منشاء آلی:

امروزه می‌توان گفت که نظریهء منشاءآلی نفت برای نفت خام سبک به هر نظریه دیگری قابل قبول تر است این نظریه به دلایل زیر متکی است:

1- نفت خام همیشه در لایهای رسوبی یافت می‌شود که همواره مقدار زیادی از مواد آلی نیز در این لایها وجود دارند.

2- نفت خام محتوی ماده ای به نام پور فیرین می‌باشد. این ماده فقط در عامل سرخی خون (هِمین) حیوانات و نیز در سبزینهء گیاهان وجود دارد.

3- اکثر نفت‌های خام خاصیت چر خش سطح پلاریزاسیون نور را دارند. این خاصیت مربوط به وجود کلسترول است با منشاء حیوانی یا گیاهی.

به نظر می‌رسد که موجودات بسیار کوچک و بیشماری که در دریا‌ها و مرداب‌ها زندگی می‌کنندو پلانگتون (فیتو پلانگتون و زئوپلانگتون‌ها) نامیده می‌شوند منشاء آلی نفت می‌باشند. توزیع پلانکتون‌ها در سطح دریا یکنواخت نیست. این موجودات در قسمت بالای آب دریا (عمق 50 تا 100 متری) که اشعهء خورشید نفوذ می‌کند و نیز در مجاورت سواحل متمرکزند. تولید مثل این موجودات بسیار زیاد است و پس از نابودی در کف دریا سوب می‌دهند. البته پلانکتون‌ها تنها منبع مواد آلی نیستند. آب رود خانه‌هایی که به دریا میریزند حاوی مقداری مواد هیو میک است که ترکیبشان نزدیک به هیدرو کربنها است.

نفت خام

بسیاری از دانشمندان عقیده دارند که نفت از باقیمانده موجودات ریز و گیاهانی که صدها میلیون سال پیش در دریاها می‌زیسته اند به وجود آمده است. زمانی که آنان مرده اند، بدن آنان در کف دریا، بین رسوبات دریا محصور شده است. بعد از میلیونها سال، گرما و فشار آنها را به نفت و گاز تبدیل کرده است. نفت و گاز معمولاً همراه با هم در پوسته زمین یافت می‌شوند و برای به دست آوردن آنها نیاز به حفاری در پوسته زمین است. در نمودار زیر دوره زمانی شکل گیری نفت خام نمایش داده شده است.

نفت خام و گاز در اعماق زمین، بین چین خوردگیها و سنگهایی که دارای خلل و فرج است یافت می‌شود. اما ترکیبات نفت خام چیست؟ نفت خام مخلوطی از هیدروکربنهای مختلف است از هیدروکربنهای سبک C1 تا هیدروکربن‌های سنگین. همچنین شامل بعضی از نمکها، فلزات و غیره می‌باشد. اگر هر هیدروکربن را به وسیله یک توپ با اندازه مشخص نشان دهیم، شکل زیر بیانگر ترکیبات نفت خام است:

همانطور که در شکل مشخص است، نفت خام مشتمل بر انواع هیدروکربن‌ها می‌باشد. به علاوه ترکیبات دیگری به رنگهای آبی و زرد نیز دیده می‌شود که نمکها و سایر ناخالصی‌ها می‌باشند.

مواد آلی موجود در رسوبها حاوی 15-30% اکسیژن و 10-7% هیدروژن میباشند در حالی که مواد نفتی حد اکثر 4% اکسیژن و15-11% هیدروژن دارند. بنا بر این تبدیل مواد آلی به هیدرو کربن‌ها یک پدیده احیا است که به کمک باکتری‌های غیر هوازی مو جود در اعماق آبها صورت می‌گرد. بدین ترتیب مواد آلی طی یک رشته واکنش‌های فساد- تجزیه مولکولی- تراکم وپلیمری شدن به ماده هیدرو کربنی بیار غلیظ به نام کروژن تبدیل میشود. مجموعه این تغییر وتبدیلها را دگرگونی دیا ژنتیک می‌نامند. این دگر گونی از لایه‌های یک متری آغاز شده و تا اعماق هزار کیلو متری ادامه میابد و مدت ان نیز 5 تا 10 هزار سال است.

با ادامه رسوب گزاری عمق لایه‌ها نیز زیاد می‌شود و در نتیجه فشار ودما افزایش میابد. تحت چنین شرایطی
t>100c, p>1000atm کروژن در اثر تجزیه حرارتی به هیدرو کربن‌های مایع سبکتر تبدیل میگردد وبا ادامه رسوب گذاری، مقداری از این هیدرو کربنها در اثر شکست تبدیل به هیدرو کربن‌های سبک و گاز متان می‌شوند.

شکوفایی فصلی یا سالیانه جلبک‌های پلانکتونیک، غالبا به عنوان بوجود آورنده لامیناسیون ریتمیک در نظر گرفته‌ می‌شود. همانند تشکیل زغال، شرایط هوازی برای ممانعت از اکسیداسیون مواد آلی و احیا تجزیه باکتریائی مورد نیاز است. بنابراین بیشتر شیلهای نفتی در توده‌های آبی لایه‌لایه در جایی که آبهای سطحی اکسیژن‌دار اجازه رشد پلانکتونها و آبهای احیایی کف اجازه حفظ شدن مواد آلی را می‌دهد، تشکیل می‌شوند.

کروژنها مواد آلی رسوبی شکننده‌ای هستند که در حلالهای مواد آلی غیرمحلول هستند و دارای ساختمان پلمری می‌باشند. مواد آلی شکننده‌ای که در حلالهای آلی محلول باشند، بیتومن نامیده می‌شوند. ولی کروژن‌ها را می‌توان توسط اسیدهایی مانند HCL و HF از سنگهای رسوبی باز پس گرفت. همچنین ممکن است توسط روش دانسیته و استفاده از مایعات سنگین بتوان کروژن را جدا ساخت. چون کروژن نسبت به کانیهای دیگر سبک بوده و وزن مخصوص کمتری دارد.

روشهای مطالعه کروژن

تمرکز کروژن بوجود آمده را می‌توان با میکروسکوپهای با نور عبوری یا انعکاسی مورد بررسی قرار داد و هویت بیولوژیکی و منشا و نحوه بوجود آمدن اولیه آنها را مطالعه نمود. همچنین با استفاده از میکروسکوپهای با نور ماورای بنفش و مشاهده کردن رنگهای فلورسانس، اجزا اصلی تشکیل دهنده کروژنها را مشخص ساخت و از اسپکتروسکوپهای مادون قرمز نیز جهت بررسی ترکیب شیمیایی و ساختمانی کروژنها کمک گرفت.

تجزیه کروژن

مولکولهای بزرگ و پیچیده کروژن به سختی قابل تجزیه بوده ولی در اثرحرارت دادن در اتمسفر به ذرات کوچکتری شکسته می‌شوند که بعدا آنها را می‌توان توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترهای جرمی تجزیه نمود.

تغییرشکل کروژن‌های مدفون در اثر افزایش حرارت

تبدیل کروژنها به نفت و گاز فرایندی است که به درجه حرارت بالایی نیازمند است. برای شروع تبدیل مواد حیوانی و گیاهی آلی به هیدروکربنها درزیرفشار 1-2 کیلومتر رسوب، حرارتی درحدود 70-50 درجه سانتیگراد لازم است. درجه حرارت نهایی برای این تبدیل که بلوغ یا مچوراسیطون نامیده می‌شود. حتی به بیش از 150 درجه سانتیگراد می‌رسد. لازم به ذکر است که در نواحی با گرادیان زمین گرمایی بیشتر، به عنوان مثال نواحی با جریان حرارتی بالا، امکان دارد مواد آلی درعمق کمتری به درجه بلوغ (مچوریتی) برسند.

تاثیر فشار بر ساختمان کروژنها

با افزایش حرارت در اثر افزایش بار رسوبی فوقانی عاملهای باندی C- C مولکولهای آلی موجود در کروژن شکسته می‌شوند و گاز نیز در این مرحله تشکیل می‌شود. بنابراین با بالا رفتن حرارت همگام با افزایش فشار، باندهای C- C بیشتری در کروژن و مولکولهای هیدروکربنی که قبلا تشکیل شده بودند، شکسته می‌شود. این شکستگی راهنمایی برای تشکیل هیدروکربنهای سبک تر، از زنجیره‌های هیدروکربنی طویل و از کروژن است. جدا شدن متان و دیگر هیدروکربنها سبب می‌شود که کروژن باقیمانده نسبتا از کربن غنی شود. زیرا در آغاز، کروژنهای تیپ 1و 2 نسبت H/C برابر 1. 7 و 1. 3 دارند.

دیاژنز کروژن

شروع دیاژنز با درجه حرارت 70-60 صورت می‌گیرد و ازدیاد درجه حرارت تا زمانی که نسبت H/C=0 6 و نسبت O/C=0.1 باشد تا حدود 150 درجه سانتیگراد ادامه می‌یابد. در درجه حرارتهای بیشتر تمام زنجیره‌های هیدروکربنی طویل تقریبا شکسته می‌شوند و بنابراین باقیمانده آن بطور کلی تنها از گاز متان (گازخشک) می‌باشد و ترکیب کروژن تدریجا به سمت کربن خالص میل خواهدکرد. (H/C=0).

محاسبه مچوریتی

محاسبه مچوریتی (به بلوغ رسیدن) سنگ مادر برای پیشگویی اینکه چه سنگهای مادری برای توید نفت بقدر کافی رسیده هستند و همچنین جهت محاسبه کامپیوتری و طرح ریزی بکار می‌رود که اینها یک قسمت مهم از آنالیز حوضه برای اکتشافات نفت می‌باشند و مهمترین بهره از این محاسبات تعیین تاریخچه فرونشینی است که از ثبت چینه شناسی و تخمین گرادیان زمین گرمایی مشتق می‌شود. بنابراین تاریخچه فرونشینی تابعی از زمان زمین شناسی می‌باشد.

انواع کروژن

بطور کلی سه نوع کروژن قابل تشخیص است. وجه تمایز این سه نوع کروژن به نوع ماده آلی تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد.

کروژن نوع اول:

این نوع کروژن دارای منشا جلبکی بوده و نسبت هیدروژن به کربن موجود در آن از سایر کروژنها بیشتر می‌باشد نسبت هیدروژن به کربن حدود 2/1 تا 1. 7 است.

• کروژن نوع دوم:

کروژن نوع دوم یا لیپتینیک‌ها نوع حد واسط کروژن محسوب می‌شود. نسبیت هیدروژن به کربن نوع دوم، بیش از 1 می‌باشد. قطعات سر شده جلبکی و مواد مشتق شده از فیتو پلانکتونها و زئوپلانکتونها متشکلین اصلی (کروژن ساپروپل) کروژن نوع دوم است.

• کروژن نوع سوم:

کروژن نوع سوم یا هومیک دارای نسبت هیدروژن به کربن کمتر از 84 % می‌باشد. کروژن نوع سوم از لیگنیت و قطعات چوبی گیاهان که در خشکی تولید می‌شود به وجود می‌آید.

مراحل تشکیل کروژن

مواد آلی راسب شده در حوضه‌های رسوبی با گذشت زمان در لابه‌لای رسوبات دفن می‌شود. ازدیاد عمق دفن‌شدگی با افزایش فشار و دمای محیط ارتباط مستقیم دارد. تی‌سوت (1977) تحولات مواد آلی در مقابل افزایش عمق را تحت سه مرحله به شرح زیر تشریح می‌کند:

مرحله دیاژنز

تحولات مواد آلی در مرحله دیاژنز در بخشهای کم عمق‌تر زیر زمین و تحت دما و فشار متعارف انجام می‌شود. این تحولات شامل تخریب بیولوژیکی توسط باکتریها و فعل و انفعالات غیر حیاتی می‌باشد. متان، دی‌اکسید کربن و آب از ماده آلی جدا شده و مابقی به صورت ترکیب پیچیده هیدروکربوری تحت عنوان کروژن باقی می‌ماند. در مرحله دیاژنز محتویات اکسیژن ماده آلی کاسته می‌شود ولی نسبت هیدروژن به کربن ماده‌ آلی کم و بیش بدون تغییر باقی می‌ماند.

• تاثیر مرحله دیاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها:

در اوائل مرحله دیاژنز مقداری از مواد جامد از قبیل خرده فسیلها و یا کانیهای کوارتز و کربنات کلسیم و …، ابتدا حل شده بعدا از آب روزنه‌ای اشباع گشته، سپس به همراه سولفورهای آهن - سرب و روی و مس و غیره دوباره رسوب می‌کنند. در این مرحله مواد آلی نیز به سوی تعادل می‌روند. یعنی اول در اثر فعالیت باکتریها مواد آلی متلاشی شده و بعدا همزمان با سخت شدن رسوبات (سنگ شدگی) این مواد نیز پلیمریزه شده و مولکولهای بزرگتری را تشکیل داده سپس به تعادل می‌رسند که در این حالت تعادل آنها را کروژن می‌نامند.

مرحله کاتاژنز

تحولات مواد آلی در مرحله کاتاژنز در عمق بیشتر تحت دمای زیادتر صورت می‌گیرد. جدایش مواد نفتی از کروژن در مرحله کاتتاژنز به وقوع می‌پیوندد. در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن مشتق می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن ماده آلی کاهش یافته ولی در مقدار اکسیژن به کربن تغییر عمده‌ای صورت نمی‌گیرد.

• تاثیر مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها:

در این مرحله مواد آلی تغییرات زیادی پیدا می‌کنند و حین تغییر وضع مداوم مولکولی در کروژنها در ابتدا نفتهای سنگین، بعدا نفتهای سبک و در آخر گازهای مرطوب تولید می‌شوند. در آخر مرحله کاتاژنز تقریبا تمامی شاخه‌های زنجیری هیدروکربنها از مولکول کروژن جدا شده و مواد آلی باقیمانده در مقایسه با زغال سنگها از نظر درجه بلوغ، شبیه به آنتراسیت بوده و ضریب انعکاسی بیش از 2% دارند.

مرحله متاژنز

تحولات ماده آلی در مرحله متاژنز تحت دما و فشار بالاتر نسبت به مراحل قبلی انجام می‌شود. بقایای هیدروکربن بخصوص متان از ماده آلی جدا می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن کاهش یافته، به نحوی که در نهایت کربن به صورت گرافیت باقی خواهد ماند. تخلخل و تراوایی سنگ در این مرحله به حد قابل چشم پوشی می‌رسد.

• تاثیر مرحله متاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها:

در مرحله متاژنز و متامورنیسم رسوبات در عمق بیشتر و تحت تاثیر حرارت و فشار بیش از حد قرار دارند. در این مرحله کانی‌های رسی، آب خودشان را از دست داده و در نتیجه تبلور مجدد در بافت اصلی سنگ تغییرات بوجود می‌آید. در این مرحله کروژن باقی مانده (موادآلی باقی مانده) تبدیل به متان و کربن باقیمانده می‌شود. این مواد را می‌توان قابل قیاس با تبدیل زغال سنگ به آنتراسیت دانست که ضریب انعکاسشان تا 4% می‌رسد. بالاخره در آخراین مرحله باقیمانده مواد آلی که به صورت کربن باقی مانده در آمده بود، تبدیل به گرافیت می‌شود.

مواد آلی تشکیل دهنده شیل‌های نفتی

• بیشتر مواد آلی در شیلهای نفتی، بقایای جلبک و اسپورهای جلبکی فراوانند. بنابراین، فرض بر این است که بیشتر مواد آلی دارای منشا جلبکی باشند. خرده‌های دانه ریز گیاهان کاملتر و مگااسپورها نیز ممکن است یک جز تشکیل دهنده مهم باشند. شکل تیپیک رسوبی در بسیاری از شیلهای نفتی وجود لامیناسیون مشخص، در مقیاس میلیمتر، تناوبی از لامینه‌های آواری و آلی می‌باشد. .

نوع کروژن در شیل‌های نفتی

کروژن در شیلهای نفتی عمدتا از نوع I است که دارای نسبت بالای H/C و نسبت پایین O/C است و عمدتا از مواد جلبکی لیپید چربیها و اسیدهای چرب سرچشمه گرفته است، تا اینکه از کربوهیدراتها، لیگینها یا صمغها باشد. برخی از کروژنها در شیلهای نفتی، ممکن است از نوع II باشد که از خرده‌های گیاهان آوندی تشکیل شده‌اند. برخی فلزات، نظیر وانادیوم، نیکل، اورانیوم و مولیبدنیوم در شیلهای نفتی فراوانند که با کروژن مخلوط شده‌ یا اینکه به صورت کلات در کروژن هستند.

محیط‌های رسوبی شیل‌های نفتی

شیلهای نفتی، در محیطهای دریاچه‌ای و دریایی رسوب کرده‌اند. شیلهای نفتی در سازند گرین ریور ائوسن حاوی دولومیت و کلسیت بیشتری بوده و به صورت لامینه‌ها یا واروهای ریتمیک هستند. اگر چه قبلا به منشا آبهای نسبتا عمیق نسبت داده می‌شد، ولیکن در حال حاضر، تصور بر این است که رسوبگذاری در دریاچه‌های موقتی، نسبتا کم عمق که اغلب در معرض خشک شدگی قرار گرفته‌اند، صورت گرفته باشد. سیکلهای کوچک مقیاس شیلهای نفتی که به طرف بالا به تبخیری‌ها تبدیل می‌شود منعکس کننده گسترش مداوم یک دریاچه لایه‌لایه غیرشور، به یک دریاچه شور می‌باشد.

شیل نفتی تشکیل شده از یک گونه منفرد جلبکی در چندین افق در کربونیفر تحتانی دره میدلند در اسکاتلند دریافت می‌شود. این افق‌ها، در دریاچه‌های آب شیرین در یک کمپلکس دلتایی که زغالهای هومیکی نیز گسترش دارند، یافت می‌شود. چون جلبکهای پلانکتونیک، منشا اصلی مواد آلی هستند و اینها دارای یک تاریخچه زمین شناسی طولانی هستند، لذا شیلهای نفتی در کامبرین یافت می‌شوند. برای مثال، شیل ناساج در میشیگان و وسیکانسین سنی در حدود 1100 میلیون سال دارد.

اهمیت شیل‌های نفتی از نظر اقتصادی

در حال حاضر، توجه نسبتا زیادی به شیلهای نفتی می‌شود چون آنها یک منشا سوخت فسیلی هستند و ممکن است به جایگزینی ذخایر نفتی که انتظار اتمام آن می‌رود، کمک کند. رسوبات گسترده‌ای از شیلهای نفتی در روسیه، چین و برزیل یافت می‌شود و رسوبات با عیار پایین که ممکن است از نظر اقتصادی باارزش شود در تعداد زیادی از کشورهای دیگر جهان یافت می‌شود. شیلهای نفتی همچنین پتانسیل سنگهای مولد نفت هستند.

علائم و شواهد مهاجرت هیدروکربورها

• مواد آلی موجود در منافذ مرتبط سنگهای سطحی زمین، اکسید شده و فاسد می‌شود. بنابراین، لازمه حفظ مواد نفتی در مخزن به دنبال افزایش عمق و ازدیاد دمای مخزن می‌باشد.
• بخش بسیار کوچکی از مواد ارگانیکی سنگهای منشا به نفت و گاز تبدیل می‌شود. مقدار نفت به صورت جازا بسیار ناچیز است. به همین دلیل تشکیل مخزن دارای ذخیره قابل ملاحظه هیدروکربور در سنگ منشا غیر ممکن به نظر می‌رسد.
• نفت و گاز بطور کلی همراه آب در منافذ سنگ مخزن تجمع می‌یابد. به همین دلیل، وجود نفت و گاز در منافذ و شکستگیها همزمان با دفن شدگی مخزن در صورت گرفته است.
• نفت و گاز در بالاترین نقطه مخزن تجمع و تمرکز یافته که خود تاثیری بر حرکت نفت به سمت بالا و یا در جهات عرضی می‌باشد.
• نفت و گاز و آب بر اساس وزن مخصوص نسبت به یکدیگر در مخزن قرار می‌گیرد. نحوه قرار گرفتن گاز، نفت و آب حاکی از حرکت آنها در داخل مخزن است.

  مهاجرت اولیه و ثانویه نفت

منظور از مهاجرت اولیه، جز بیش مواد هیدر و کربنی از سنگ منشا بصورت محلول در آب، ملکول آزاد، جذب در مواد ارگانیکی یا غیر ارگانیکی و یا تلفیقی از آنها می‌باشد. هیدروکربورها ضمن انتقال اولیه بایستی از سنگ منشا، آزاد شده تا بتوانند حرکت کنند. به هرحال، جدایش مواد ارگانیکی قابل حل از سنگ منشا، مکانیسم اصلی انتقال اولیه را بوجود می‌آورد. مقدار از این تولید در واحد حجم بسیار کم است. دما و فشار با ازدیاد عمق و دفن سنگها افزایش پیدا می‌کند.

این عمل سبب کاهش مقدار غلظت سنگهای قابل انعطاف شده و به نحوی که در نهایت منجر به خروج مقدار زیادی از مایع درون خلل سنگ می‌شود. سنگهای دانه ریز مانند رسها بیشترین فشار را متحمل می‌شود. مایع محتوی این سنگهای تحت فشار به طرف بالا صعود می‌کند. به همین دلیل افزایش فشار می‌توانند سر آغاز حرکت صعودی سیالات محسوب شود. مطالعه‌ای که بر قابلیت انحلال پذیری هیدروکربورها در آب سازند صورت گرفته حاکی از کاهش قابلیت انحلال قابلیت انحلال هیدروکربورها ضمن افزایش اندازه ملکولی آن می‌باشد. افزایش دما قابلیت حل هیدروکربور در آب را افزایش می‌دهد.

قابلیت انحلال هیدروکربورهای سنگینتر با کاهش دما کم می‌شود. بنابراین هیدروکربورها بر اثر کاهش دما به تدریج از محلول اشباع شده خارج می‌شود. این رهایی در هر سنگی که دمایی کمتر از دمای قبلی خود داشته باشد می‌تواند صورت گیرد. نتیجه آزاد شدن هیدروکربور، راه یابی آن به مسیر اصلی جریان است. آزاد سازی نفت، ناشی در کاهش دما، در هر حال، تنها مقدار کمی نفت از سنگهای ضخیم لایه، می‌تواند از آب عبور جدا شود.

مهاجرت ثانویه نفت

تمرکز مواد آلی و هیدروکربورها و یا واحد حجم سنگ بسیار محدود است و حرکت آن مواد نسبت به سنگ مخزن نیز به آهستگی صورت می‌گیرد. مولکولهای هیدروکربور آزاد شده و یا بخشهای کوچک نفتی در حال ورود به سنگ مخزن اصولا کوچکتر از معبر سنگ بود و استفاده از نیروی ارشمیدس، نیروی موئین، نیروی هیدرودینامیکی، تراوایی موثر و در صد اشباع آب سنگ مخزن به بخش بالاتر مخزن انتقال پیدا می‌کند. حرکت صعودی هیدروکربور در مخزن منوط به جابجایی دیگر ملکولهای هیدروکربور بوده با این که بوسیله جریان آب صورت می‌گیرد.

ورود هیدروکربور به مخزن تداوم حرکت صعودی آن را تامین می‌کند. نفت و گاز شناور در آب با استفاده از نیروهای ارشمیدس و هیدرودینامیکی به سمت قله تاقدیس حرکت می‌کند. تمرکز نفت و گاز در قله تاقدیس مقاومت آن دو را در مقابل جریان افزایش می‌دهد. آب به ناچار در جهت شیب جریان به حرکت خود ادامه می‌دهد. حضور جریان قوی آب و وجود اختلاف فشار، سبب کج شدگی سطح آب و نفت می‌شود. تداوم فشار هیدرودینامیکی ممکن است باعث جدایش مخازن از یکدیگر شده و تغییر کلی در تعادل مخزن را ایجاد کند. مخزن در شرایطی تشکیل می‌شود که نفت و گاز در جهت مخالف نیروی هیدرودینامیکی به طرف بالا حرکت کرده و در ناحیه رخساره‌ای، نیروی هیدرودینامیکی و نیروی موئین بر نیروی ارشمیدس غلبه کند. بطور طبیعی در ناحیه تغییر رخساره‌ای مقدار تخلخل و تراوایی سنگ به سمت بالا کاهش یافته است.

نفت از منافذ ریز یا معابری که بر اثر صعود نفت خام از لابه‌لای رسوبات آغشته به آب ایجاد شده است به سمت بالا حرکت می‌کند. حرکت صعود کننده نفت تا زمانی که نیروی ارشمیدس نفت خام، بر فشار موئین بین خلل برتر باشد تداوم پیدا می‌کند. نفت و گاز خارج شده از سنگ منشا ابتدا در مرز بین سنگ منشا و مخزن تجمع پیدا می‌کند. حرکت صعود کننده نفت خام و گاز به دنبال تجمع آنها و افزایش فشار جابجایی به صورت رشته‌های باریک به سمت بالای سنگ مخزن آغاز می‌شود. تجمع هیدروکربور در سنگ مخزن پس از رسیدن هیدروکربورهای رشته مانند به بخش فوقانی سنگ مخزن شروع می‌شود.

ویژگیهای زمین شناسی در مهاجرت و تمرکز هیدروکربورها

این ویژگیها با توجه به شناخت نواحی هیدروکربوردار به شرح زیر است:

1. آب اطراف مخزن نفت را فرا گرفته است. به همین دلیل مشکلات نفت به هیدرولوژی، فشار سیال و حرکت آب بستگی دارد. حرکت آب به سمت ناحیه کم فشار بوده و مقدار حرکت به پتانسیل بالا و قدرت جریان در سازند آبدار بستگی دارد.
2. گاز و نفت هر دو نسبت به آب شناور بوده و همچنین نسبت به آب دارای وزن حجمی پایین‌تری می‌باشند. از آهکی تا سیلیس، منشا رسوبی سنگ، در صد تخلفل سنگ از 1 تا 40در صد و به تراوایی از 1 تا چندین میلی‌داری بستگی دارد.
3. نفتگیرها ممکن است حاصل پدیده ساختمانی، چینه‌ای و یا تلفیقی از هر دو باشد. در شرایطی که اختلاف پتانسیل سیال وجود داشته باشد. احتمال ایجاد معبر و تمرکز فراهم می‌آید.
4. اندازه و شکل میکروسکوپی خلل و پیچا پیچی معابر تراوا و خصوصیات سنگهای مخزن بطور کامل متغیر است. مهاجرت و تجمع در خلال معبر تراوا و محیط شیمیایی صورت می‌گیرد.
5. حداقل زمان تشکیل، مهاجرت و تجمع نفت کمتر از 1 میلیون سال است.
6. مرز فوقانی یا سقف مخازن کم و بیش غیر قابل نفوذ است.
7. دمای مخازن نفت متغیر و از 50 تا 100 درجه سانتیگراد نوسان دارد.
8. فشار مخازن متفاوت بوده و مقدار آن برحسب تاریخچه زمین شناسی متغیر می‌باشد.

نقش سطح تماس آب و نفت در مهاجرت نفت

سطح تماس آب و نفت در بسیاری از مخازن کج شدگی داشته و مقدار کج شدگی از یک متر تا دو متر و یا بیشتر در کیلومتر می‌باشد. بطور استثنا کج شدگی سطح آب و نفت تا 250 متر در کیلومتر نیز مشاهده شده است. کج شدگی سبب جابجایی نفت و گاز از یک سوی مخزن به طرف دیگر آن می‌شود. این امر از نظر توسعه و استخراج چنین مخازنی حائز اهمیت می‌باشد. در شرایطی که جابجایی تجمع نفت بسیار شدید باشد ذخیره نفتی از موضع واقعی خود، متد حرکت می‌کند. به نحوی که ممکن است ضمن صفر اولین چاه آثاری از وجود مخزن در محل دیده نشود.

زمین شناسی نفت

زمین شناسی نفت از دو کلمه Petroleum Geology تشکیل شده که اصطلاح پترولِِِیوم (روغن سنگ)، دو کلمه لاتین پترا، یعنی سنگ والیوم، یا روغن را شامل می‌شود و Geology هم که به معنی زمین شناسی می‌باشد.

نفت یا پترولیوم نوعی قیر و یا بیتومین است که به صورت مجموعه‌ای از هیدروکربورهای مختلف، به اشکال مایع و یا گاز در مخازن زیرزمینی وجود دارد. پترولیوم در شیمی و زمین شناسی، اصطلاحا به ترکیبات هیدروکربوره‌ای اطلاق می‌شود که توسط چاههای نفت از داخل زمین استخراج می‌شوند. شکل اصلی پترولیوم در داخل مخازن به صورت گاز است که به نام گاز طبیعی نامیده می‌شود بخشی از پترولیوم در شرایط متعارفی (15 درجه سانتیگراد و 760 میلیمتر فشار جیوه، به صورت مایع در آمده که به آن نفت خام می‌گویند و بخش دیگر به همان صورت گاز باقی می‌ماند.

اکتشاف نفت

سابقه اکتشاف نفت در ایران به حدود 4000 سال پیش می‌رسد. ایرانیان باستان به عنوان مواد سوختی و قیراندود کردن کشتی‌ها، ساختمانها و پشت بامها از این مواد استفاده می‌کردند. نادر شاه در جنگ با سپاهیان هند قیر را آتش زد و مورد استفاده قرار داد. در بعضی از معابد ایران باستان برای افروختن آتش مقدس از گاز طبیعی استفاده شده و بر اساس یک گزارش تاریخی یک درویش در حوالی باکو چاه نفتی داشته که از فروش آن امرار معاش می‌کرده است.

عکسبرداری هوایی

اگر در منطقه‌ای به وجود نفت مشکوک شوند از آنجا عکسبرداری هوایی می‌کنند تا پستی و بلندیهای سطح زمین را دقیقا منعکس نمایند. آنگاه عکس را به صورت فتوموزائیک درآورده و با دستگاه استریوسکوپ مورد مطالعه قرار می‌دهند.

نقشه برداری عملی

برای گویا کردن عکسهای هوایی نقشه برداری از محل، توسط اکیپی صورت می‌گیرد. فواصل و اختلاف ارتفاع با دستگاه فاصله یاب یا تئودولیت تعیین می‌شود و بدین ترتیب نقطه به نقطه محل مورد نظر مطالعه می‌شود.

نقشه کشی

اطلاعات بدست آورده را بوسیله دستگاه پانتوگراف در اندازه‌های بزرگتر و یا کوچکتر رسم کرده و همراه با عکسهای هوایی نقشه پانتوگرافی که پستی و بلندیهای سطح زمین را نشان می‌دهد رسم می‌کنند.

آزمایش روی نمونه‌های سطحی

پس از نمونه برداری، آنها را شماره گذاری کرده و در کیسه‌های مخصوص به آزمایشگاه می‌فرستند. در آنجا بر روی یک شیشه مستطیل شکلی کمی چسب کانادا قرار داده و مقداری از خرده سنگهای دانه بندی شده را روی آن می‌چسبانند. سپس آنها را سائیده تا ضخامت آن 0. 2 میلیمتر گردد و نور بتواند از آن عبور کند. این نمونه‌ها را که اسلاید می‌گویند در زیر میکروسکوپ قرار داده تا از نظر زمین شناسی، نوع سنگ، فسیل شناسی، میکروفسیل شناسی و ساختار زمین مورد بررسی قرار گیرد.

رسم نقشه زمین شناسی

با در دست داشتن نتایجی که از روی نمونه‌های سطح زمین بدست آمده، عکسهای هوایی و نقشه‌های توپوگرافی، نقشه زمین شناسی سطح زمین را رسم می‌کنند. با داشتن خطوط میزان منحنی، بعد سوم یا ارتفاعات را هم روی آنها مشخص می‌کنند.

نقشه ساختمانی زیرزمینی

برای آگاهی نسبت به زیر زمین نیاز به روشهای غیر مستقیم است که یکی از آنها روشهای ژئوفیزیکی است. بوسیله این روشها شکل لایه‌های زیر زمین را مشخص کرده و می‌توان تا اعماق زیادی اکتشاف غیر مستقیم نمود.

اصلاح ساختار و تقسیم فعالیت‌های بخش نفت در بنگاه‌های اقتصادی برای رشد کارآیی و بهره‌وری، تلاش در جهت توسعه میدان‌های نفت و گاز، بخصوص میدان‌های مشترک، تولید گاز برای افزایش جایگزینی آن با سوخت‌های مایع و تزریق در میادین نفتی به منظور جلوگیری از هرز رفتن ذخایر و افزایش بازیافت نهایی (تولید صیانتی) از اولویتی ویژه برخوردار است. زمینه اکتشاف هرچه بیشتر منابع نفت و گاز، به ویژه در خلیج فارس و دریای خزر فراهم آمده است که با کشف میدان عظیم نفتی آزادگان و میدان گازی تابناک، رکورد بی‌سابقه‌ای در اکتشاف منابع نفت و گاز در سال‌های پس از پیروزی انقلاب اسلامی به جا گذاشته شد.

مطالعه جامع مخازن نفتی و ارائه طرح مهندسی تولید بهینه از هر میدان که منجر به بازیافت بیشتر نفت شود، از مهمترین فن‌آوری‌های بخش بالادستی نفت می‌باشد. در حال حاضر، از 76 میدان نفت و گاز فعال کشور بهره‌برداری می‌شود که بایستی اطلاعات مختلف آن به‌روز شود. طی سالیان اخیر، بدلایل متعدد نظیر جنگ تحمیلی و غیره، مطالعه جدیدی به منظور به‌روز نمودن مطالعات انجام شده قبلی صورت نگرفته بود. از این‌رو، وزارت نفت با مشارکت شرکت‌های داخلی و خارجی طرح مطالعه برخی از میادین نفتی را به منظور توسعه افزایش تولید و بازیافت نفت آغاز نموده است. در این راستا، مطالعه 28 میدان نفتی اکتشافی و فعال زیر به شرکت‌های ایرانی و خارجی واگذار شده است. جدول (5-2) مشخصات میادین نفتی و گازی مورد مطالعه تا پایان سال 1381 را نشان می‌دهد. از میان میادین فوق، مطالعه جامع میدان نفتی منصوری (آسماری) تکمیل شده است. براساس این مطالعات، میزان نفت‌خام درجای این مخزن یک میلیارد بشکه بیش از نفت درجای اعلام شده قبلی است. همچنین، تا پایان سال 1381، بیش از 90 درصد مطالعه میادین مارون (بنگستان) و پارسی نیز به پایان رسیده و برآورد می‌شود نفت خام درجای اولیه میدان پارسی نیز به میزان 110 میلیون بشکه افزایش یابد.

علاوه بر طرح‌های فوق، مطالعه 28 میدان دیگر در مناطق نفت‌خیز جنوب، فلات قاره و مرکزی با استفاده از مهندسین مشاور ایرانی در حال اجراست. همچنین، مطالعه 5 میدان در خشکی و 8 میدان در دریا نیز در قالب قراردادهای توسعه میادین به روش بیع متقابل در دست اجرا می‌باشد. جدول (6-2) اهداف تولید میادین نفتی در حال توسعه به روش بیع متقابل را نشان می‌دهد.

لازم به ذکر است که در فاصله سال‌های 77ـ1367، آهنگ فعالیت‌های اکتشافی نسبت به سال‌های گذشته به تدریج سرعت گرفته و امکانات بیشتری به توسعه میادین تخصیص داده شد. جدول (7-2)، اکتشافات جدید میادین نفتی کشور در طی سال‌های 81-1377 را نشان می‌دهد. با توجه به این جدول، در سال 1381 سه میدان جدید نفتی با ذخیره نفت در جای اولیه برابر با 6/7 میلیارد بشکه، کشف و به مجموع میادین نفتی کشور افزوده شد که حدود 5/14 درصد کل ذخایر کشف شده طی دوره 81-1377 محسوب می‌شود. بعد از یک سال رکود در بخش اکتشاف نفت، سال 1381 جزء بهترین سال‌های اکتشافی در این بخش محسوب می‌گردد.

و...

NikoFile

خرید و دانلود پایان نامه کارشناسی برق گرایش قدرت ، عنوان: حقوق انتقال در بازار برق

اختصاصی از کوشا فایل خرید و دانلود پایان نامه کارشناسی برق گرایش قدرت ، عنوان: حقوق انتقال در بازار برق دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

پایان نامه  کارشناسی  برق گرایش قدرت ، 

عنوان: حقوق انتقال در بازار برق

در بسیاری از کشورها بخش های زیر ساخت همانند الکتریسیته، راه آهن و تولید و توزیع گاز در حال تجدید ساخت هستند. بیشتر برنامه های تجدید ساختار برای ایجاد بخش های رقابتی و همچنین ایجاد تمایز بین بخش های رقابتی و انحصاری است. در بسیاری از زیرساختها بخش رقابت پذیر برای دادن سرویس به مشتری به بخش انحصاری احتیاج دارد. در همة‌ این سیستمها قیمتی که تولیدکنندگان برای محصولشان ارائه می دهند به محل آنها و همچنین اینکه محصولاتشان را از چه قسمتی عبور می دهد، بستگی دارد. ترافیک و تراکم شبکه باعث تفاوت قیمت انتقال در نقاط مختلف شبکه می‌شود.

صنعت برق که همیشه بوسیله یک سیستم متمرکز اداره می شد یکی از زیرساختهایی است که شاهد تغییرات عظیمی بوده است. این سیستم متمرکز در حال تبدیل به یک صنعت رقابتی است که در آن بازار قیمت برق و توزیع آنرا بوسیله افزایش رقابت کاهش می دهد.

این نوسازی باعث تجزیه سه عنصر اساسی این صنعت یعنی تولید، انتقال و توزیع شده است.

چکیده:

صنعت برق همانند دیگر زیر ساختها در کشورهای صنعتی به سمت خصوصی شدن حرکت می کند . همچنین در کشور ما طبق اصل 44 قانون اساسی صنعت برق باید در قسمت تولید تا 80 درصد به بخش خصوصی واگذار شود . در این پروژه به بررسی چگونگی خصوصی شدن بخش انتقال در بازارهای مختلف آمریکا می پردازیم و در انتها آنها را با هم مقایسه می کنیم .

در فصل اول :شمای کلی بازار برق و کلیاتی در مورد آن بیان شده است .

فصل دوم :به بررسی مدل های برق و اجزاء مختلف در بازار می پردازد .

فصل سوم: دلایل استفاده از حقوق انتقال مالی و فیزیکی و معانی انها را بیان می کند .

فصل چهارم :به بررسی جزئی تر حقوق مالی و فیزیکی و چگونگی تجارت آنها می پردازد و همچنین ایرادات و نقش آنها در سرمایه گذاری را بیان می کند .

فصل پنجم :به چگونگی تطبیق حقوق انتقال مالی با کل شبکه می پردازد .

در فصل ششم :بازارهای PJM ، نیویورک ، کالیفورنیا ، نیواینگلند ، تگزاس و نیوزلند از لحاظ تاریخچه ، حقوق مورد استفاده ، چگونگی بدست آوردن و معاملة حقوق و چگونگی اجرای مزایده ها با هم مقایسه شده اند .

این فایل با فرمت word و در 78ص تنظیم گشته است.

دانلود پایان نامه جریان حول اجسام جریان بند

اختصاصی از کوشا فایل دانلود پایان نامه جریان حول اجسام جریان بند دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

جریان حول اجسام جریان بند

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:101

فهرست مطالب :

فصل اول: دیباچه

1-1- مقدمه.......................................................... 2

2-1-رفتار جریان روی موانع.................................................. 3

4-1-تحریک لایه مرزی......................................................... 5

5-1-تاریخچه مطالعات و تحقیقات انجام شده........................................... 7

7-1-هدف پروژه........................................................................ 11

فصل دوم: معادلات حاکم بر جریان

1-2-معادلات حاکم در جریان آرام.......................................................... 13

2-2-توصیف فرآیندهای سیال و ساده‌سازی آن‌ها.......................................... 15

3-2-مفهوم جریان آرام................................................................... 17

4-2-نیروهای برشی و فشاری.................................................... 18

5-2- رابطه بین اصطکاک سیال و انتقال حرارت.......................................... 19

6-2-مفهوم انفصال.......................................................................... 19

7-2-طرح QUICK........................................................................ 21

8-2-انفصال معادلات حاکم............................................................... 26

1-8-2-انفصال جمله وابسته به زمان.................................................. 27

2-8-2- انفصال جملات جابه‌جایی................................................... 28

3-8-2-انفصال جملات پخش............................................................. 30

4-8-2-ضرایب جبری معادله انفصال......................................................... 30

9-2-شبکه جابه‌جا شده.................................................................. 33

10-2-الگوریتم سیمپل.................................................................. 35

فصل سوم: اجرای برنامه توسط نرم‌افزار Fluent

1-3- مقدمه................................................................... 41

2-3-تولیدهندسه مسئله درنرم افزارGambit))....................... 41

اجرای برنامهFluent

فصل چهارم: بررسی عملکرد برنامه و نتایج

4- مقدمه.................................................................. 57

1-4- بررسی نتایج حاصل از هندسه اول ......................................... 58

1-1-4- بررسی توزیع عدد ناسلت موضعی در سطوح مختلف مانع مربعی.... 58

2-1-4- بررسی تغییرات عدد ناسلت متوسط با افزایش عدد رنولدز روی سطوح مختلف مانع      63

3-1-4- بررسی متوسط عدد ناسلت روی کل سطح مانع مربعی..................... 64

2-4- بررسی نتایج حاصله از هندسه دوم....................................................... 65

1-2-4- بررسی کانتورهای جریان................................................................... 65

2-2-4- تأثیر فاصله مانع از دیواره کانال بر عدد ناسلت................................ 73

3-2-4- تأثیر افزایش عدد رینولدز بر ناسلت میانگین...................................... 77

4-2-4- تأثیر مانع مربعی بر ضریب اصطکاک................................................ 79

3-4- بررسی نتایج حاصله از هندسه سوم...................................................... 86

1-3-4- بررسی تغییرات عدد ناسلت بر افزایش عدد رینولدز در نسبت‌های متغیر       87

2-3-4- بررسی تغییرات عدد ناسلت متوسط بر حسب تغییر فاصله بین دو مانع 88

3-3-4- مقایسه ضریب درگ و برا برای موانع مربعی.................................... 89

4-3-4- تأثیر افزایش فاصله موانع بر ضریب درگ......................................... 90

4-4- جمع‌بندی و نتایج.................................................................. 94

5-4- پیشنهادات و کار های آینده................................................ 95

6-4- فهرست مراجع

چکیده :

بیش ازیکصدسال پیش تا کنون جریان حول اجسام جریان بند ( مانع) با سطح مقطع دایره ای ومربعی، توجه بسیاری ازمحققین را به خودجلب کرده است. موضوع جریان حول این اجسام وپدیده پخش گردابه ناشی ازآن به خاطر وجودکاربردهای عملی درمهندسی ازاهمیت زیادی برخورداراست ؛ ازجمله کاربردهای عملی این نوع جریان ها، می توان به جریان حول دودکش ها ، ساختمانها وسازه های بلند، سازه های دریایی، پلهای معلق، بال هواپیما، پروانه کشتی ودکل ها وبسیاری ازموارددیگراشاره نموداین نوع جریان اغلب شامل پدیده های پیچیده ای ازقبیل جدایش جریان ، ویک، جریان های برشی ، جریان گردابه ای وپخش گردابه هستند. دراعداد رینولدزبسیارکم ، جریان حول این گونه اجسام کاملا" به آنها چسبیده وجدایش رخ نمی دهد باافزایش عددرینولدز، جریان ازسطح آنها جدا شده ویک جفت گردابه متقارن درپشت آنها تشکیل می شودکه با افزایش عددرینولدز،ابعادگردابه ها نیزبزرگترمی شود. با افزایش بیشترعددرینولدزگردابه ها حالت نوسانی پیدا کرده ودرجریان پخش می شوددراین حالت جریان ازحالت دائم به حالت غیردائم تبدیل می شود. درحالیکه این گونه هندسه ها ازلحاظ مکانیک سیالات به طور وسیعی توسط محققین بررسی شده اند مساله انتقال حرارت دراین هندسه ها به آن گستردگی بررسی نشده ونیازمند مطالعات بیشتری است، لذا سعی شده است دراین تحقیقات بیشتربه جنبه انتقال حرارتی این گونه هندسه ها توجه گردد

2-1-رفتار جریان روی موانع

هنگامی که فشار در پایین دست جریان افزایش می‌یابد، ضخامت لایه مرزی به سرعت زیاد می‌شود. این گرادیان معکوس و نیروی برشی مرزی باعث کاهش اندازه حرکت در لایه مرزی خواهد شد و اگر هر دو عامل فوق در طول قابل توجهی از مسیر مؤثر باشند، سبب توقف لایه مرزی می‌شوند که این پدیده را جدایش می‌نامند. خطوط جریان مرزی در نقطه جدایش از مرز مربوطه جدا می‌شوند و در پایین دست این نقطه گرادیان فشار معکوس باعث برگشت جریان در مجاورت جداره می‌شود. ناحیه پایین دست خطوط جریان که از مرز جدا می‌شود موسوم به جریان برگشتی است. اثر جدایش، کاستن از مقدار خالص کاری است که یک جزء سیال می‌تواند بر سیال احاطه کننده خود با صرف نیروی جنبشی انجام دهد و در نهایت بازیافت فشار کامل نبوده و اتلافات (کشش) نیز افزایش می‌یابد.

همان گونه که می‌دانیم نیروهای کشش و برآ دو مولفه دارند نیروی کشش ناشی از شکل و نیروی کشش ناشی از اصطکاک پوسته‌ای و یا نیروی کشش لزجتی. جدایش وجریان برگشتی که دو پدیده همراه هستند تأثیر عمیقی بر نیروی کشش ناشی از شکل دارند. اگر بتوان از تولید جدایش در هنگام عبور جریان از روی یک جسم جلوگیری کرده، لایه مرزی نازک باقی خواهند ماند و از کاهش فشار در ناحیه برگشتی جلوگیری خواهد شد و بدین وسیله نیروی کشش فشاری به حداقل مقدار خواهد رسید.]1[

ماهیت‌های لایه‌های مرزی آرام- درهم نیز تأثیر مهمی بر موقعیت نقطه جدایش دارند در لایه مرزی درهم که انتقال اندازه حرکت بزرگ‌تر است برای ایجاد جدایش باید گرادیان فشار معکوس بیشتر از لایه مرزی آرام باشد. به عنوان مثال رفتار جریان بر روی سیلندر استوانه‌ای در اعداد رینولدز بسیار کم جریان بدون آن که از روی استوانه جدا شود و تشکیل گردابه دهد از روی آن عبور می‌کند. در مقادیر رینولدز پایین جدایش در لایه مرزی آرام اتفاق می‌افتد و یک جفت گردابه به صورت متقارن در پشت مانع تشکیل می‌شود. با افزایش عدد رینولدز رها شدن متناوب گردابه در پشت مانع به وجود می‌آید و خیابان گردابه‌ای ون‌کارمن در پشت استوانه شکل می‌گیرد و سبب افزایش فشار منفی در پشت مانع می‌شود. در عدد رینولدز زیر بحرانی فرکانس رهایی گردابه‌ها مستقل از عدد رینولدز است. این فرکانس را با یک عدد بدون بعد به نام عدد اشتروهال نشان می‌دهند]2[:

که در آن f فرکانس، d قطر استوانه و V سرعت جریان می‌باشد. با افزایش عدد رینولدز لایه مرزی آشفته می‌شود و جدایش در نقطه‌ای نزدیک‌تر روی استوانه اتفاق می‌افتد.

در این پروژه هندسه‌ای که مورد بررسی قرار گرفته مانع مربعی واقع در کانال می‌باشد که در حالتهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.

4-1-تحریک لایه مرزی

در بیشتر کاربردهای مهندسی نیاز به افزایش و یا کاهش انتقال حرارت می‌باشد ولی مشکل اصلی در این موارد محدودیت کاهش یا افزایش سطح است. در چنین مواردی راه‌حل مناسب ایجاد تغییرات در ضریب انتقال حرارت است. ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی به خواص سیال و ویژگی‌های جریان سیال بستگی دارد. در خیلی از موارد نوع سیال قابل تغییر نیست و تنها عاملی که می‌تواند برای کنترل انتقال حرارت به کار رود ویژگی‌های سیال می‌باشد. همان طور که می‌دانیم به علت وجود لزجت در کنار سطح جامد لایه مرزی تشکیل می‌شود. این لایه نقش یک لایه مقاوم در برابر انتقال حرارت را ایفا می‌کند. با تغییراتی جریان درون لایه مرزی می‌توان ضریب انتقال حرارت را تغییر داد.

روش‌های متعددی برای ایجاد این تغییرات مورد آزمایش و تحقیق قرار گرفته است و نتایج مختلفی حاصل گردیده است. مجموعه این تحقیقات با نام تحریک لایه مرزی شناخته می‌شود. از جمله پارامترهای مهم دیگری که از تحریک لایه مرزی برای ایجاد تغییرات در آن بهره‌گیری می‌شود، ضریب اصطکاک می‌باشد.

اساس تحریک لایه مرزی بهره‌گیری از پدیده‌های مختلف سیالاتی نظیر نقطه سکون، گردابه جدایش لایه مرزی، ایجاد جت سیال درون لایه مرزی و ... می‌باشد. با استفاده از این پدیده‌ها الگوی جریان درون لایه مرزی به هم خورده و ضخامت لایه مرزی تغییر می‌کند. یک روش عمده برای ایجاد این پدیده‌ها استفاده از موانع خارجی درون لایه مرزی و یا ایجاد برجستگی‌ها و فرورفتگی‌ها بر روی خود سطح می‌باشد. بسته به هندسه مورد استفاده می‌توان یک یا ترکیبی از این پدیده‌های سیالی را به وجود آورد. هر یک از این پدیده‌ها اثر خاصی بر میزان ضریب انتقال حرارت، ضریب درگ مانع و هم‌چنین صفحه‌ای که مانع بر روی آن قرار گرفته است. ]1[

در زمینه استفاده از موانع برای تحریک لایه مرزی تحقیقات چندی صورت گرفته است. در برخی از تحقیقات سعی شده است با تغییر الگوی جریان در پشت موانع که معمولا با تولید گردابه می‌باشد ضریب انتقال حرارت و یا ضریب درگ مانع و هم‌چنین صفحه‌ای که مانع بر روی آن قرار گرفته تغییر داده شود.

در این پروژه با قرارگیری یک مانع مربعی در فواصل مختلف از دیواره یک کانال، روند تغییرات عدد ناسلت، ضریب درگ، اصطکاک موضعی و سایر پارامترهای مؤثر بررسی می‌گردند. در ادامه تاریخچه‌ای از این مطالعات آورده می‌شود.

5-1-تاریخچه مطالعات و تحقیقات انجام شده

جریان بروی موانع داخل کانال موردتوجه بسیاری ازمحققین درزمینه های مختلف مهندسی می باشد.تحقیقات انجام شده شباهتهایی مابین جریان حول یک جسم جریان بندوحول دوجسم جریان بندپشت سرهم راگزارش می نماید.دراین نوع جریان ها علاوه برتاثیرعددرینولدز،نقش فاصله موانع ازدیواره های کانال وازهم برپیچیدگی های جریان می افزاید. لذا دراین گزارش سعی شده پاره ای ازتحقیقات انجام شده دراین زمینه رابیان نماییم.

کلکاروپاتنکار] 3 [ درسال 1992جزواولین محققانی بوده اندکه مساله انتقال حرارت جابجایی اجباری خالص را درهندسه یک مانع مربعی وسط کانال بررسی کرده اند.نتایج آنها نشان می دهد علارقم تفاوت قابل ملاحظه درمیدان دما درجریانهای دائمی وغیردائمی این هندسه، ضریب انتقال حرارت کلی دراین دونوع جریان، تفاوت چندانی ندارد.

سوزوکی وهمکارانش ] 4[ درسال 1994 جریان آرام داخل کانال با یک مانع مربعی نصب شده دروسط کانال همراه با انتقال حرارت را بصورت عددی مورد بررسی قرار داده اند. آنها نشان داده اندکه جریان غیردائمی که درپشت مانع ایجادمی شودتاثیرقابل ملاحظه ای برانتقال حرارت ازدیواره های کانال برجای می گذارد.

ترکی وهمکارانش ] 5[ درسال2003 جریان دوبعدی آرام همراه باانتقال حرارت درداخل یک کانال با یک مانع مربعی وسط کانال راموردبررسی قرار داده انددراین بررسی دونسبت انسداد25درصد5/12درصددرنظرگرفته شده واثرجابجایی آزاد درسرعتهای پایین نیزبررسی شده است آنها نشان داده اندکه برای عددریچاردسون کمتراز05/0می توان انتقال حرارت جابجایی اجباری رابه عنوان تنها مکانیزم انتقال حرارت دراین مساله درنظرگرفت همچنین نتایج حاصله ازتحقیقات آنها که بصورت منحنی های عددناسلت موضعی ومتوسط بیان شده است نشان گرتاثیرعددرینولدزبرانتقال حرارت ازاستوانه دما ثابت می باشد.

اورتگا (Ortega) و همکارانش در سال 2000 جریان آرام ناپایدار را درعبور از موانع مربعی واقع در کانال بررسی نمودند. ایشان عدد ناسلت متوسط و هم‌چنین خواص ایرودینامیکی مانند ضریب درگ، ضریب فشار و عدد اشتروهال را محاسبه کرده و به این نتیجه رسیدند که عدد ناسلت و اشتروهال با نزدیک شدن مانع به دیواره‌های کانال کاهش می‌یابند. ]6[

بتچرایا (Bhattacharyya) و میتی (Maiti) در سال 2004 جریان اطراف یک مانع مربعی را که موازی با دیواره و در داخل لایه مرزی قرار گرفته بود را مورد بررسی قرار داده‌اند. در این تحقیق جریان آرام (Re=1400) فرض شده و سیلندر در فواصل مختلف از صفحه واقع شده است. نتایج حاکی از کاهش عدد اشتروهال و افزایش نیروی درگ با کاهش فاصله مانع تا صفحه است. ]7[

رُی (Roy) و همکارانش در سال 2004 جریان تراکم‌ناپذیر آرام در اطراف یک سیلندر مربعی واقع در مرکز کانالی را برای رینولدزهای مختلف (150، 300 و 1500) انجام دادند. در این تحقیق با افزایش فاصله دیواره‌ها از مانع مشاهده کردند که ضریب درگ نیز افزایش می‌یابد. ]8[

همچنین در دانشگاه فردوسی مشهد کهرم و علی فرهبد در سال 1382 با استفاده از کد teach-T تغییرات ضریب انتقال حرارت نسبت به فاصله مانع مربعی از صفحه را بررسی نمودند. این مطالعه بیانگر افزایش ضریب انتقال حرارت باکاهش فاصله مانع تا صفحه است. در این تحقیق جریان پایدار و عدد رینولدز 106 بوده است. ]9[

از دیگر مطالعات انجام شده در دانشگاه فردوسی مشهد می‌توان به مطالعات کهرم و خاکپور در سال 1384 اشاره کرد که با استفاده از کد teach-T جریان مغشوش، اثر تحریک لایه مرزی توسط سیلندر مربعی بر ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک جریان ناپایدار روی صفحه تخت را مورد بررسی قرار داده و نتایج خود را با نتایج تجربی مقایسه کردند. ]10[

تاتسوتانی وهمکاران در سال1993 جریان ناپای دوبعدی غیرقابل تراکم حول دوسیلندر مربعی درحالت پشت سرهم دریک کانال با نسبت انسداد 20 درصد رابه دوروش عددی وآزمایشگاهی مطالعه کردند آنها تاثیر فاصله بین سیلندرها بررفتار جریان رادراعداد رینولدزمابین 200 تا 1600 رابررسی کردند. نتایج این تحقیق نشان داد که برای اعداد رینولدزکمترویا مساوی200 وفاصله بین سیلندری ما بین 25/0 و4 یک جفت گردابه دائم مابین سیلندرها تشکیل شده وپدیده پخش گردابه فقط ازسیلندرپایین دست صورت می پذیرد. ]11[

والنسیادر سال 1998جریان وانتقال حرارت ازدو مانع مربعی پشت سرهم دریک کانال را شبیه سازی عددی نمود.نتایج این تحقیقات نشان داد که وجودموانع مربعی دربرابر جریان،باعث افزایش ضریب اصطکاک شده وافت فشاررا هم افزایش می دهد.همچنین نتایج تحقیق اونشان داد که افزایش فاصله بین سیلندری، باعث افزایش عددناسلت روی دیواره های کانال می شود. ]12

7-1-هدف پروژه

بر اساس مباحثی که در فصول آینده آورده شده است هدف از انجام این پروژه، بررسی تحریکی مانع دوبعدی مربعی بر عدد ناسلت، میزان انتقال حرارت ،ضرایب درگ وبراوضریب اصطکاک،تاثیر تغییرات فاصله مانع از دیواره کانال بر میزان انتقال حرارت و هم‌‌چنین اثر تغییرات عدد رینولدز بر این ضرایب‌ می‌باشد.

با توجه به نوع پدیده و عدد رینولدز جریان معادلات جریان در شکل ناپایدار و لزج غیرقابل تراکم و در دستگاه مختصات کارتزین دو بعدی بررسی شده‌اند.

نهایتا به مقایسه نتایج یافته شده در این پروژه با نتایج کارهای عددی انجام شده برای اطمینان از صحت این نتایج می‌پردازیم.

و...

NikoFile