آموزش اصول انتقال جرم برای عملیات واحد بخار-مایع - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

مقدمه Introduction

• مقدمه/خوش آمدید Introduction/Welcome

• فهرست مطالب Index Content

• اهداف و مقاصد Goals & Objectives

• چرا انتقال جرم در بخار-مایع؟ Why Mass Transfer in Vap-Liq?

• تفاوت بین بخار و گاز Difference between a Vapor and a Gas

• وظیفه – ویدئوی قدیمی من در مورد بخار در مقابل گاز را ببینید Task – Check out my old Video on Vap vs. Gas

• فرآیندهای بخار-مایع چیست؟ What are Vapor-Liquid Processes?

• جذب، واجذب، استریپینگ و اسکرابینگ Absorption, Desorption, Stripping & Scrubbing

• وظیفه – فرآوری گاز آمین Task – Amine Gas Treating

• انواع تقطیر Distillation Types

• وظیفه – فرآیند تقطیر Task – Distillation Process

• منابع این دوره (PDF، صفحات گسترده، اسلایدها، شبیه‌سازی‌ها و غیره) Resources for this Course (PDF, Spreadsheets, Slideshows, Simulations, etc.)

• انیمیشن‌ها - فایل‌های CFD Wolfram Animations - CFD Wolfram Files

• بیانیه‌های مسئله تمرین (PDF) Exercise Problem Statements (PDF)

• صفحات گسترده، نمودارها و جداول Spreadsheets, Graphs & Tables

• وظایف این دوره Tasks of the Course

• مراجع استفاده شده Reference Used

• چند نکته… Some Notes…

• به گروه‌ها بپیوندید! Join the Groups!

• با من تماس بگیرید Contact me

اصول تعادل Equilibrium Fundamentals

• آیا واقعاً نیاز به مرور اصول دارید؟ Do you really need a Review on Fundamentals?

• بخش 2 - مرور کلی Section 2 - Overview

• 2.1 موضوعات اساسی در تعادل 2.1 Basic Topics in Equilibrium

• گاز ایده‌آل Ideal Gas

• محلول ایده‌آل Ideal Solution

• مفهوم ایده‌آلیته Concept of Ideality

• گاز واقعی - مرور کلی Real Gas - Overview

• مثال. شرایط گاز ایده‌آل در مقابل واقعی Ex. Ideal vs. Real Gas Conditions

• انیمیشن - نمودارهای ضریب تراکم‌پذیری Animation - Compressibility Factor Charts

• محلول غیر ایده‌آل Non-Ideal Solution

• فشار بخار Vapor Pressure

• فشار جزئی Partial Pressure

• فشار جزئی در مقابل فشار بخار Partial Pressure vs. Vapor Pressure

• انیمیشن- قانون فشارهای جزئی دالتون Animation- Dalton's Law of Partial Pressures

• مثال. محاسبه بخار و فشار Ex. Calculate Vapor & Pressure

• وظیفه – فشار جزئی و بخار Task – Partial & Vapor Pressure

• فاز چیست؟ What is a Phase?

• مفهوم انحلال‌پذیری The Concept of Solubility

• انیمیشن: حل کردن یک حل‌شونده Animation: Dissolving a Solute

• مفهوم کلی تعادل General Concept of Equilibrium

• تعادل فازی Phase Equilibrium

• مفهوم انحلال‌پذیری Solubility Concept

• 2.2 تعادل بخار-مایع 2.2 Vapor-Liquid Equilibrium

• تعادل فازی چیست؟ (VLE خالص) What is Phase Equilibrium?(VLE Pure)

• تعادل بخار-مایع (VLE دوتایی) Vapor-Liquid Equilibrium (VLE Binary)

• انیمیشن: نمودارهای P-x-y و T-x-y برای تعادل بخار-مایع (VLE) Animation: P-x-y and T-x-y Diagrams for Vapor-Liquid Equilibrium (VLE)

• فرّاریت (شیمی) Volatility (Chemistry)

• وظیفه - فرّاریت‌ها Task - Volatilities

• فرّاریت نسبی Relative Volatility

• حالت خاص: فرّاریت نسبی ثابت Special Case: Constant Relative Volatility

• انیمیشن: تقطیر ناگهانی یک مخلوط با فرّاریت نسبی ثابت Animation: Flash Distillation of a Constant Relative Volatility Mixture

• مقادیر K K-Values

• وظیفه – محاسبه مقدار K Task – Calculate a K-Value

• انیمیشن - مقدار K چندین هیدروکربن در مقابل دما و فشار Animation - K-value of Several Hydrocarbons versus Temperature and Pressure

• 2.3 نمودارهای تعادل 2.3 Equilibrium Diagrams

• نمودارهای تعادل Equilibrium Diagrams

• قاعده فاز گیبس Gibbs Phase Rule

• قاعده فاز و نمودارها Phase Rule & Diagrams

• انیمیشن: قانون فاز گیبس برای سیستم‌های تک و دو جزئی Animation: Gibbs Phase Rule for One- and Two-Component Systems

• وظیفه – اثبات قانون فاز برای VLE Task – Prove Phase Rule for VLE

• نمودارهای دوتایی Binary Diagrams

• نمودارهای XY XY Diagrams

• وظیفه – نمودار XY Task – XY Diagram

• نمودار T-XY T-XY Diagram

• نقطه حباب Bubble Point

• نقطه شبنم Dew Point

• نمودار T-XY - تجزیه و تحلیل T-XY Diagram - Analysis

• وظیفه – نمودار Txy Task – Txy Diagram

• انیمیشن: تعادل مایع-بخار-مایع (VLLE) Animation: Vapor-Liquid-Liquid Equilibrium (VLLE)

• نمودار P-XY - تجزیه و تحلیل P-XY Diagram - Analysis

• وظیفه - خواندن نمودار P-xy Task - Reading a P-xy Diagram

• 2.4 ترمودینامیک VLE 2.4 VLE Thermodynamics

• اصول ترمودینامیک Thermodynamics Fundamentals

• حل موارد ایده‌آل Solving Ideal Cases

• حل از طریق مدل‌های فعالیت Solving via Activity Models

• وظیفه – مدل‌های فعالیت Task – Activity Models

• حل معادله حالت‌ها (EOS) Solving Equation of States (EOS)

• وظیفه – برازش داده‌ها با Peng Robinson EOS Task – Fitting Data to Peng Robinson EOS

• موارد Cases

• حالت 1: محلول ایده‌آل – گاز ایده‌آل Case 1: Ideal Solution – Ideal Gas

• قانون رائولت Raoult’s Law

• مثال 1 - کاربرد قانون رائولت Ex. 1 - Raoult’s Law Application

• مقادیر K - بازبینی شده K-Values - Revisited

• حالت 2: محلول واقعی – گاز ایده‌آل Case 2: Real Solution – Ideal Gas

• حالت 3: محلول ایده‌آل – گاز واقعی Case 3: Ideal Solution – Real Gas

• حالت 4: محلول واقعی – گاز واقعی Case 4: Real Solution – Real Gas

• نتیجه‌گیری موارد Cases Conclusion

• 2.5 انحرافات: آزئوتروپ‌ها 2.5 Deviations: Azeotropes

• انحرافات Deviations

• انیمیشن: نمودار تعادل بخار-مایع برای مخلوط غیر ایده‌آل Animation: Vapor-Liquid Equilibrium Diagram for Non-Ideal Mixture

• آزئوتروپ‌ها Azeotropes

• انیمیشن: آزئوتروپ‌های مخلوط‌های دوتایی حاوی اتانول Animation: Azeotropes of Binary Mixtures Containing Ethanol

• آزئوتروپ حداقل جوش Minimum-boiling azeotrope

• آزئوتروپ حداکثر جوش Maximum-boiling azeotrope

• وظیفه – شناسایی نوع آزئوتروپ Task – Identify Azeotrope Type

• اضافی: جداسازی مخلوط‌های آزئوتروپی EXTRA: Separation of Azeotropic Mixtures

• 2.6 دریافت داده‌های VLE در Aspen Plus 2.6 Getting VLE Data on Aspen Plus

• Aspen Plus چیست؟ What is Aspen Plus?

• دریافت داده‌های VLE از AP Getting VLE Data from AP

• وظیفه: ترسیم داده‌های Txy با ابزارهای تجزیه و تحلیل دوتایی Task: Graphing Txy Data with Binary Analysis Tools

• دریافت داده‌های VLE از NIST Getting VLE Data from NIST

• وظیفه: استخراج داده‌های دوتایی با استفاده از پایگاه داده NIST Task: Extracting Binary Data using NIST Database

• 2.7 حلالیت گاز در مایعات 2.7 Gas Solubility in Liquids

• حلالیت گاز در مایعات یک مرور کلی Gas Solubility in Liquids an Overview

• منحنی توزیع تعادلی (حلالیت) Equilibrium Distribution (Solubility) Curve

• مثال‌ها - منحنی توزیع تعادلی (حلالیت) Examples - Equilibrium Distribution (Solubility) Curve

• وظیفه – تجزیه و تحلیل منحنی توزیع تعادلی Task – Equilibrium Distribution Curve Analysis

• حلالیت گاز در مایعات - تجزیه و تحلیل Gas Solubility in Liquids - Analysis

• قانون هنری Henry’s Law

• انیمیشن: قانون هنری برای گازهای حل شده در آب Animation: Henry's Law for Gases Dissolved in Water

• انیمیشن: وابستگی دما به ثابت قانون هنری Animation: Temperature Dependence of Henry's Law Constant

• مثال قانون هنری برای حلالیت Ex Henry’s Law for Solubility

• بخش 2 - پایان Section 2 - Closure

انتشار مولکولی Molecular Diffusion

• بخش 3 - مرور کلی Section 3 - Overview

• قبل از اینکه شروع کنیم Before we Start

• 3.1 مقدمه‌ای بر انتقال جرم 3.1 Introduction to Mass Transfer

• انتقال جرم چیست؟ What is Mass Transfer?

• انواع انتقال جرم Types of Mass Transfer

• مقدمه‌ای بر انتشار جرم Introduction to Mass Diffusion

• وظیفه - انتشار مولکولی در رنگ‌ها Task - Molecular Diffusion in Dyes

• انیمیشن: انتشار گازها در یک لوله Animation: Diffusion of Gases in a Tube

• مفهوم سرعت در MT The Concept of Velocity in MT

• شار چیست؟ Na What is Flux? Na

• شار چیست؟ Ja What is Flux? Ja

• مثال. شار جرم و سرعت‌های جرم Ex. Mass Flux & Mass Velocities

• انتشار مولکولی چیست؟ What is Molecular Diffusion?

• انتشار گازها Diffusion of Gases

• ادیس در مقابل انتشار مولکولی Eddys vs. Molecular Diffusion

• وظیفه – شناسایی انتشار مولکولی در مقابل MT همرفتی Task – Identify Molecular Diffusion vs. Convective MT

• قابلیت انتشار یا ضریب انتشار - DAB Diffusivity aka Diffusion Coefficient - DAB

• انیمیشن: ضرایب انتشار دوتایی برای گازها Animation: Binary Diffusion Coefficients for Gases

• انیمیشن: ضرایب انتشار برای گازهای چند جزئی Animation: Diffusion Coefficients for Multicomponent Gases

• 3.2 قانون فیک 3.2 Fick’s Law

• مدل‌ها برای انتشار Models for Diffusion

• قانون فیک Fick’s Law

• انیمیشن: انتشار فیکی پایدار دوتایی Animation: Steady-State Binary Fickian Diffusion

• درک کاربردها Understanding Applications

• حالت (الف) انتشار متقابل هم‌مولاری (EMD) Case (A) Equimolar Counter-Diffusion (EMD)

• مثال 1. (EMD) انتشار متقابل هم‌مولاری Ex 1. (EMD) Equimolar Counter-Diffusion

• مثال 2. (EMD) انتشار متقابل هم‌مولاری Ex 2. (EMD) Equimolar Counter-Diffusion

• نکته - موقعیت در مقابل زمان در موارد انتشار Tip - Position vs Time in Diffusion Cases

• مثال 3. (EMD) انتشار متقابل هم‌مولاری Ex 3. (EMD) Equimolar Counter-Diffusion

• مثال 4. (EMD) انتشار متقابل هم‌مولاری Ex 4. (EMD) Equimolar Counter-Diffusion

• حالت (ب) انتشار تک‌مولکولی (UMD) Case (B) Unimolecular Diffusion (UMD)

• درباره مطالعات موردی در انتشار مولکولی... About Case Studies in Molecular Diffusion...

• معادله انتشار تک‌مولکولی برای غلظت‌ها Unimolecular Diffusion Equation for Concentrations

• معادله انتشار تک‌مولکولی برای فشارهای جزئی Unimolecular Diffusion Equation for Partial Pressures

• معادلات انتشار تک‌مولکولی برای کسرهای مولی Unimolecular Diffusion Equations for Molar Fractions

• خلاصه عبارات معادلات انتشار مولکولی Summary of Molecular Diffusion Equations Expression

• مثال 1. انتشار تک‌مولکولی (UMD) Ex 1. Unimolecular Diffusion (UMD)

• مثال 2. انتشار تک‌مولکولی (UMD) Ex 2. Unimolecular Diffusion (UMD)

• مثال 3. انتشار تک‌مولکولی (UMD) Ex 3. Unimolecular Diffusion (UMD)

• بخش 3 - پایان Section 3 - Closure

• خودتان را محک بزنید! Test yourself!

انتقال جرم همرفتی و ضرایب MT Convective Mass Transfer & MT Coefficients

• بخش 4 - مرور کلی Section 4 - Overview

• 4.1 مقدمه‌ای بر انتقال جرم همرفتی 4.1 Introduction to Convective Mass Transfer

• مروری بر انتقال جرم همرفتی Overview of Convective Mass Transfer

• موارد انتقال جرم Mass Transfer Cases

• وظیفه – انتقال جرم همرفتی Task – Convective Mass Transfer

• انتقال جرم همرفتی Convective Mass Transfer

• 4.2 ضرایب انتقال جرم 4.2 Mass Transfer Coefficients

• ضرایب انتقال جرم Mass Transfer Coefficients

• MTC برای انتشار مولکولی MTC for Molecular Diffusion

• موارد انتشار انتقال جرم EMD و UMD Mass Transfer Diffusion Cases EMD & UMD

• ضریب انتقال جرم برای انتشار متقابل هم‌مولاری Mass Transfer Coefficient for Equimolar Counter-Diffusion

• مثال 1. ضریب MT در EMD Ex 1. MT Coefficient in EMD

• ضریب انتقال جرم برای انتشار تک‌مولکولی Mass Transfer Coefficient for Unimolecular Diffusion

• مثال 1 ضریب MT در UMD Ex. 1 MT Coefficient in UMD

• مثال 2 ضریب MT در UMD Ex. 2 MT Coefficient in UMD

• ضریب انتقال جرم - خلاصه معادلات و موارد Mass Transfer Coefficient - Summary of Equations & Cases

• ضرایب MT حجمی Volumetric MT Coefficients

• تشبیه‌ها: انتقال مومنتوم، حرارت و جرم Analogies: Momentum, Heat & Mass Transfer

• وظیفه – تشابه چیلتون کولبرن Task – Chilton Colburn Analogy

• 4.3 همبستگی‌های ضریب MT 4.3 MT Coefficient Correlations

• همبستگی‌های انتقال جرم Mass Transfer Correlations

• همبستگی انتقال جرم برای سیالات در حال عبور از لوله‌ها Mass Transfer Correlation for Fluids flowing through Pipes

• مثال 1 همبستگی MTC برای سیالات در حال عبور از لوله‌ها Ex. 1 MTC Correlation for Fluids Flowing Through Pipes

• همبستگی انتقال جرم برای بسترهای پرشده Mass Transfer Correlation for Packed Beds

• مثال 2 همبستگی MTC برای جریان تک فازی از طریق بستر پرشده Ex. 2 MTC Correlation for Single Phase Flow Through Packed Bed

• بیشتر در مورد همبستگی‌های MTC More on MTC Correlations

• بخش 4 - پایان Section 4 - Closure

• خودتان را محک بزنید! Test yourself!

انتقال جرم بین فازی Interphase Mass Transfer

• بخش 5 - مرور کلی Section 5 - Overview

• 5.1 مقدمه‌ای بر انتقال جرم در فازهای بین 5.1 Introduction to Mass Transfer within Interphases

• مقدمه- انتقال جرم بین فازی Introduction- Mass Transfer Interphases

• فاز بین چیست؟ What is an Interphase?

• بازبینی شده - تعادل REVISITED - Equilibrium

• قانون رائولت - بازبینی شده Raoult’s Law - Revisited

• مثال 3.1 کاربرد قانون رائولت در یک سیستم دوتایی Example 3.1 Application of Raoult’s Law to a Binary System

• بازنگری قانون هنری Revisiting Henry's Law

• مثال 3.2 قانون هنری: اشباع آب با اکسیژن Example 3.2 Henry's Law: Saturation of Water with Oxygen

• 5.2 تئوری‌ها برای انتشار بین فازها 5.2 Theories for Diffusion between Phases

• انتقال جرم بین فازی Interphase Mass Transfer

• تئوری‌ها برای MT بین فازی Theories for Interphase MT

• تئوری فیلم اصلی Original Film Theory

• مثال 3.17 شار انتقال جرم در یک برج جذب بسته‌بندی شده. Ex 3.17 Mass-Transfer Flux in a Packed Absorption Tower.

• تئوری نفوذ The Penetration Theory

• تئوری تجدید سطح Surface Renewal Theory

• مدل نفوذ فیلم Film Penetration Model

• تئوری کشش سطحی Surface-Stretch Theory

• خلاصه تئوری‌های بین فازی Summary of Interphase Theories

• تئوری دو فیلم / دو مقاومت The Two-Film / Two Resistance Theory

• 5.3 تئوری دو فیلم که برای فرآیندهای صنعتی اعمال می‌شود 5.3 Two Film Theory Applied to Industrial Processes

• فیلم‌ها در جذب گاز Films in Gas Absorption

• مفهوم فیلم در انتقال جرم Film Concept in Mass Transfer

• تعامل فیلم-فیلم در تئوری دو مقاومت Film-Film interaction in the Two Resistance Theory

• تئوری دو فیلم و منحنی حلالیت تعادلی Two-Film Theory and Equilibrium Solubility Curve

• تجزیه و تحلیل فرآیند انتقال جرم با استفاده از تئوری دو فیلم Analysis of Mass Transfer Process using Two-Film Theory

• ضرایب MT فیلم Film MT Coefficients

• MTC موضعی: kx, ky Local MTC: kx, ky

• ضرایب انتقال جرم کلی Overall Mass Transfer Coefficients

• وظیفه – ضرایب انتقال جرم کلی Task – Overall Mass Transfer Coefficients

• خلاصه ضرایب انتقال جرم موضعی در مقابل کلی Local vs. Overall Mass Transfer Coefficients Summary

• مقاومت انتقال جرم Mass Transfer Resistance

• تجزیه و تحلیل حلالیت گاز Analysis of Gas Solubility

• مثال. مقاومت‌های انتقال جرم در جذب آمونیاک توسط آب (موضعی/کلی) Ex. Mass Transfer Resistances in Absorption of Ammonia by Water (Local/Overall)

• جذب SO2 در آب (ضرایب انتقال جرم موضعی و کلی) Absorption of SO2 into Water (Local & Overall Mass Transfer Coefficients)

• بخش 5 - پایان Section 5 - Closure

• خودتان را محک بزنید! Test yourself!

نتیجه‌گیری Conclusion

• جمع‌بندی دوره Course Wrap-up

• آنچه آموختیم! What we learnt!

• سوالات متداول در مورد عملیات واحد Top Unit Operation Q&A

• جایزه - آموزش خود را ادامه دهید! BONUS - Continue Your Training!