مدل سازی پیش بینی اندازه کلوخه های نانو ذرات آب دوست طی فرآیند سیال سازی با تأکید بر نقش بخار مواد قطبی

Abstract

در این مقاله یک مدل بر اساس موازنه نیرو با در نظرگرفتن اهمیت نیروهای پیوند هیدروژنی، ون­دروالس و گرانشی برای تخمین اندازه تعادلی کلوخه­های شکل­گرفته طی سیال­سازی نانوذرات گسترش داده می­شود. همچنین تأثیر بخار مواد قطبی مختلف شامل متانول، اتانول، 1- پروپانول، 2- پروپانول، 1- بوتانول، 2- بوتانول و آمونیاک بر اندازه کلوخه­های نانوذرات سیلیکا و کیفیت سیال­سازی آنها با استفاده از انجام آزمایش­هایی در یک راکتور بستر سیال مورد بحث و بررسی قرار می­گیرد. آزمایش­ها نشان می­دهند که استفاده از این مواد موجب بهبود چشمگیر کیفیت سیال­سازی و دست­یابی به انبساط بستر بالا برای نانوذرات سیلیکای آب­دوست می­شوند. در همین راستا برای بررسی نحوه تأثیر استفاده از بخار مواد قطبی مختلف دارای پیوند هیدروکسیل بر کیفیت سیالیت نانوذرات آب­دوست، نیروی دافعه الکترواستاتیک به مدل اضافه شده و اندازه کلوخه­ها با در نظر گرفتن این نیرو محاسبه می­گردد. نتایج بدست آمده تطابق خوبی بین اندازه محاسبه شده توسط مدل و مشاهدات آزمایشگاهی نشان می­دهند. بطوریکه تأثیر الکل­های متانول، 2- پروپانول و اتانول در بهبود کیفیت سیال­سازی نانوذرات سیلیکای آب‌دوست نسبت به سایر مواد بیشتر بوده و متعاقباً کوچکترین اندازه کلوخه­ها نیز در حضور این سه الکل محاسبه می­گردد. همچنین اندازه کلوخه­های محاسبه شده با استفاده از مدل پیشنهادی در مقایسه با اندازه کلوخه­های اندازه­گیری شده با تصویربرداری لیزری، خطای کمتر از 11 % را نشان می­دهد که این خطا در مقایسه با مدل­های ارائه شده توسط دیگر پژوهشگران کمتر می­باشد.