ای بر روانکاری و کاربردها
1-1- روانکاری
روانکاری علم تسهیل حرکت نسبی سطوح در تماس با یکدیگر است. این علم به عنوان یکی از رشته های بسیار مهم در علم مهندسی شناخته می شود، به طوری که موفقیت بسیاری از طرح های صنعتی در گرو آگاهی از این دانش فنی خواهد بود. امروزه توسعه صنعت روانکار یک بخش مهم از توسعه صنایع ماشینی و صنایع مربوط به آن شده است. علاوه بر این، با مطرح شدن بحث های جدیدی چون بهینه سازی مصرف و حفظ منابع تجدیدناپذیر و همچنین رعایت الزامات زیست محیطی، مطالعه بر روی روانکارها جایگاه خاصی را پیدا کرده است. برای جلوگیری از فرسایش و از کارافتادگی زودرس ماشین آلات صنعتی و همچنین دسترسی به بیشترین بازده مکانیکی در حداقل زمان برنامه روانکاری مناسب جزء مهمترین شرایط مورد نیاز خواهد بود. در قرن حاضر برنامه روانکاری مناسب، یک برنامه روانکاری پایدار است که شاید با کمی تعاریف روانکاری قدیمی متفاوت باشد.
نوع روانکار، مقدار زمان و مکان مناسب، چهار عامل مهم در عمل روانکاری هستند که امروزه برای یک روانکاری موفق علاوه بر آنها باید هزینه های نگهداری، تعمیرات، عملیات (هزینه سوخت، استهلاک، و رعایت قوانین و الزامات زیست محیطی را نیز در نظر گرفت. آمار نشان می دهد تنها با یک افزایش 1 یا 2 درصدی در هزینه برای یک روانکاری بهتر می توان حدود 15% از هزینه های اضافی یک خودرو را کاهش داد. ضمن اینکه استفاده از یک روانکار مناسب فاصله زمانی تعویض روغن برای یک خودرو را زیاد می کند که این مسئله به حفظ محیط زیست و در نهایت حفظ منابع تجدید ناپذیر نیز کمک می کند و لذا این مسئله خود بیانگر اهمیت دانش فنی روانکارهاست.
به طور کلی به لایه های گاز، مایع و یا جامد که میان دو سطح قرار می گیرد و یکنواختی حرکات یک سطح بر روی دیگری را بهبود می بخشند و از ایجاد آسیب بر روی سطوح جلوگیری می کنند، روانکار گویند.
روانکارها کاربردهای بسیار مهمی در موتورهای احتراق داخلی، وسایل نقلیه، چرخنده های صنعتی، کمیرسورها، توربین ها سیستم های هیدرولیک و… دارند. 90% از روانکارهای مصرفی را روغن های روانکار تشکیل می دهند که در بین آنها روغن های خودرو بیشترین مصرف را دارند.
در حال حاضر بیش از 1700 تولید کننده روانکار در سراسر جهان وجود دارند که حدود 200 شرکت به صورت جانبی و در کنار تولیدات دیگر، تولید می کنند و حدود 1500 شرکت به طور اختصاصی به تولید روانکار پرداخته اند. بیش از 60% از روانکارهای مصرفی در سراسر دنیا توسط این شرکت تولید می شود. در جدول 1-1 نام 16 شرکت از بزرگترین روانکارها در دنیا و در جدول 1-2 نیز نام بزرگترین تولیدکنندگان روانکارهای صنعتی آمده است.

:
امروزه در پالایشگاه های نفت و گاز و مجتمع های پتروشیمی، مدل های کامپیوتری و تکنیک های ریاضی نقش مهمی را در طراحی تجهیزات جدید کارآمد و بهینه سازی آنها ایفا می کند. در این راستا در مهندسی واکنش ها بررسی واکنش های هتروژنی جامد – گاز و پدیده هایی مانند انتقال حرارت، نفوذ و واکنش شیمیایی در تجهیزات فرایندی و خطوط تولید از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در چند دهه اخیر محققان تلاش های زیادی را در جهت مدل سازی این پدیده ها با بهره گرفتن از ابزارها و نرم افزارهای پر قدرت به منظور افزایش راندمان تجهیزات و واحدها و همچنین درک بهتر از مکانیزم های فیزیکی و شیمیایی فرایندها انجام داده اند و توسط آن توانسته اند تکنیک های جدیدی را در زمینه های شبیه سازی و بهینه سازی فرایندها به منظور کاهش هزینه های اقتصادی و بهره وری بیشتر ارائه نمایند.
در این میان طراحی و مدلسازی راکتورهای کاتالیستی بستر ثابت توجه بسیاری از محققان و مهندسان را در چند دهه گذشته به خود جلب کرده است. تحلیل کلی راکتورهای بستر ثابت از مقیاس میکروسینتیک (با بررسی دانه و ساختار حفره ای آن که پدیده های نفوذ و واکنش در آن رخ می دهد) آغاز می گردد. و به مقیاس ماکرو (با مطالعه و تحقیق بر شکل هندسی و مشخصات بستر راکتور جایی که پدیده های جابجایی و انتقال جرم و حرارت و پراکندگی رخ می دهد) ختم می گردد. مهم ترین و اساسی ترین بخش این مدلسازی که حکم قلب راکتور کاتالیستی بستر ثابت را دارد مدل سازی دانه کاتالیست و رفتار جریان سیال در داخل دانه می باشد. در پروژه حاضر به بررسی یک دانه کاتالیست متخلخل از نوع تیتانیت پروسکایت و مدلسازی آن توسط دینامیک سیال محاسباتی (CFD) در واکنش جفت اکسایشی متان (OCM) خواهیم پرداخت. نرم افزار مورد استفاده در این تحقیق جهت مدلسازی FLUENT & GAMBIT می باشد که یکی از ابزارهای CFD به شمار می آید. CFD یکی از شاخه های دینامیک سیالات می باشد که از روش ها و الگوریتم عددی برای حل و تجزیه مسائل جریان سیال، انتقال حرارت و پدیده های همراه نفوذ و واکنش شیمیایی براساس شبیه سازی کامپیوتری استفاده می نماید. هدف نهایی از این شبیه سازی در این پروژه ارائه یک برنامه کامپیوتری است که بتواند با وارد کردن دما، فشار و جزء مولی اجزای خوراک در آن، دماهای خروجی و همچنین جزء مولی محصولات را در طول دانه کاتالیست پیش بینی نمود.
شایان ذکر است مدل سازی دانه کاتالیست و بررسی رفتار آن در واکنش های هتروژنی جامد گاز می تواند نتایج بسیار مهم و ارزشمندی برای محققان و مهندسان را به ارمغان آورد. با مطالعات بیشتر بر روی این دسته از مدلسازی ها می توان زمینه لازم را برای طراحی یک راکتور کاتالیستی و کنترل آن (با تنظیم نسبت اجزای خوراک به عنوان مثال نسبت متان به اکسیژن (CH4/O2) در واکنش OCM یا کنترل محدوده دمای عملیاتی) در شرایط عملیاتی بهینه، دور از شرایط runaway تامین نمود. همچنین مسئله افزایش مقیاس در طراحی راکتور ها امری بسیار ضروری و مهم می باشد که با بررسی مدل در رفتار هیدرودینامیکی و خواص فیزیکی سیستم، امکان استفاده از راکتورهای صنعتی با اندازه های مختلف را فراهم می آورد. با در نظر گرفتن و جمع بندی تمامی عوامل فوق امکان دستیابی آسان تر به طراحی یک راکتور واحد صنعتی در شرایط عملیاتی بهینه را خواهیم داشت.
همان گونه که اشاره شد در این پروژه به کاربرد CFD در مدل سازی دانه کاتالیست متخلخل تیتانیت پروسکایت در واکنش جفت اکسایشی متان (OCM) خواهیم پرداخت. واکنش جفت شدن اکسایشی متان که یکی از روش های تبدیل مستقیم متان به هیدروکربن های باارزش تر مانند اتان و اتیلن می باشد در چند سال گذشته تحقیقات زیادی بر روی آن شده است. مسئله اساسی در این واکنش رسیدن به گزینش پذیری بالا برای اتیلن و میزان تبدیل مناسب متان بدون واکنش احتراق کامل متان می باشد. توصیف بیشتر این فرایند در بخش های بعدی آمده است.
ساختار و فصل بندی این پروژه به این صورت است که در فصل اول به اهمیت و کاربردهای CFD در مهندسی شیمی و ی به تحقیقات پیشین در واکنش های هتروژنی جامد – گاز می پردازیم. در فصل دوم اصول و تئوری واکنش های هتروژنی و رفتار دانه کاتالیست متخلخل و برهم کنش های آن در واکنش فاز گازی را مورد مطالعه قرار می دهیم. سپس به معرفی و مکانیزم های فرایند جفت اکسایشی متان و اطلاعات سینتیکی و ترمودینامیکی مربوطه خواهیم پرداخت.
در ادامه فصل چهارم شامل بخش تجربی می باشد که جهت ارزیابی اعتبار مدل یکسری آزماشات مشابه با شرایط مدل سازی طراحی و اجرا شده است و فصل بعدی شامل مدل سازی دانه کاتالیست و نتایج بحث حاصل از آن می باشد.

تقطیر روشی است برای جداسازی اجزای یک محلول، بر اساس قابلیت توزیع مواد بین فازهای گاز و مایع، وقتی كه تمام اجزا در هر دو فاز موجود باشند. در اینجا بر خلاف عمل جذب یا دفع گازی، كه در آنها ماده جدیدی به منظور ایجاد فاز دوم به مخلوط اضافه می شود، فاز جدید به وسیله تبخیر یا میعان از محلول اولیه تشكیل می شود.
برای روشن شدن تفاوت بین تقطیر و سایر عملیات، به ذكر چند مثال می پردازم. در جداسازی آب و نمك معمولی، چون نمك در شرایط موجود كاملاً غیر فرار است باقی می ماند و آب تبخیر میشود. این عملیات تبخیر نام دارد. و اما تقطیر جداسازی محلول هایی است كه تمام اجزا آن فراریت نسبی داشته باشند. از این دسته، جداسازی اجزای محلول مایعی از آمونیاك و آب را در نظر بگیرید. همانگونه كه می دانیم وقتی محلول آمونیاك – آب را در مجاورت هوا (كه اساساً در مایع نامحلول است) قرار دهیم، آمونیاك دفع میشود اما به دلیل مخلوط بودن با بخار آب و هوا خالص نیست. به عبارت دیگر، با حرارت دادن، میتوانیم محلول را به طور جزئی تبخیر كنیم به طوریكه فاز گازی شامل آب و آمونیاك تشكیل گردد و از آنجایی كه فاز گاز، نسبت به مایع باقی مانده ، از نظر آمونیاك غنی تر است، مقداری جداسازی صورت می گیرد. با دستكاری
مناسب فازها یا تكرار تبخیر و میعان، میتوان به طور معمول هر دو جزء مخلوط را به صورت خالص كاملاً جدا كرد.
مزایای چنین روش جداسازی ای روشن است. در عمل تقطیر، فاز جدید از جهت ارزش گرمایی با محلول اولیه تفاوت دارد؛ ولی دادن یا گرفتن حرارت به راحتی صورت میگیرد كه البته هزینه انجام این عمل باید همیشه در نظر گرفته شود. به عبارت دیگر، در عملیات جذب یا دفع ، كه با افزودن یک ماده خارجی همراه است، محلول جدیدی به دست می آید كه به نوبه خود باید بوسیله یكی از عملیات انتقال جرم جداسازی شود مگر اینكه محلول جدید مستقیماً قابل استفاده باشد.
تقطیر نیز، به عنوان یک فرایند جداسازی، به نوبه خود محدودیت های ویژه ای دارد. در جذب یا عملیات، كه در آن یک ماده خارجی برای ایجاد فاز جدید جهت توزیع اجزاء استفاده میشود، میتوان حلالی را انتخاب كرد كه بیشترین جداسازی را فراهم كند؛ مثلاً، چون آب برای جذب هیدروكربورهای گازی از یک مخلوط گازی مناسب نیست، بجای آن می توان از یک روغن هیدروكربوری كه حلالیت بهتری داشته باشد استفاده كرد. ولی در تقطیر چنین آزادی انتخابی وجود ندارد. با به كار بردن حرارت در تقطیر، به تنهایی، گاز ایجاد شده فقط شامل اجزاء موجود در مایع خواهد بود؛ بنابراین به علت شباهت زیاد گاز و مایع از نظر شیمیایی، اختلاف غلظت ناشی از توزیع اجزاء بین دو فاز معمولاً زیاد نیست. در واقع گاهی اختلاف غلظت آنقدر كم است كه فرایند، عملاً ممكن نیست و حتی ممكن است اختلاف غلظتی وجود نداشته باشد.
با این وجود ، در جداسازی مستقیم كه با تقطیر نیز انجام می شود، فرایند دیگری برای جداسازی لازم نیست و به همین خاطر این عمل یكی از مهمترین عملیات های انتقال جرم است. با توجه به تفصیل فوق به بررسی یكی از گزینه های حساس جداسازی كه مربوط به جداسازی اجزایی با نقطه جوش های نزدیک پرداختیم و سعی كردیم از نقطه نظر های گوناگونی به بررسی این واحد بپردازیم.

:
چربی ها و روغن ها مواد غذایی باارزشی هستند که علاوه بر تأمین انرژی نقش مهمی در بقای سلامت و ادامه حیات داشته و در گروه کالاهای مصرفی ضروری جای دارند.
چربی ها و روغن ها منبع فشرده ای از انرژی غذایی بوده و ویتامین ها محلول در چربی (A؛ D؛ E و K) که در تأمین سلامت نقش مهمی را به عهده دارند از طریق مصرف این مواد به بدن می رسند. همچنین اسیدهای چرب که نقش آنها در سلامت و انجام اعمال بدن به اثبات رسیده و بدن قادر به ساختن آنها نیست و از راه مصرف روغن های نباتی تأمین می شود.
روغن ها و چربی ها به عنوان واسطه انتقال حرارت، گرمای لازم برای پختن را به ماده غذایی رسانده و سبب خوش طعم و لذیذ شدن و بهبود رنگ و بافت غذاها می شوند. این مواد خمیر (در محصولات نانوایی) بوده و در صنایع غذایی به طور گسترده به مصرف می رسند. برخی از دانه ها روغنی نظیر سویا و پنبه دانه نه تنها به عنوان منبع روغن بلکه به عنوان منبعی از پروتئین گیاهی برای خوراک دام و انسان بااهمیت هستند.
اکثر چربی ها و روغن نباتی پس از انجام فرایندهای لازم و خارج کردن ناخالصی ها به مصرف خوراکی می رسند. تصفیه روغن شامل مراحل صمغ گیری، خنثی سازی، بیرنگ کردن و بی بو کردن است. برای بسیاری از مصارف از جمله تولید روغن های نباتی جامد هیدروژنه (شورتنینگ ها) و مخلوط چربی برای تولید مارگارین ها، روغن های نباتی هیدروژنه می شوند. همچنین برای تولید روغن های مایع مخصوص سالاد که در درجه حرارت های پایین (درجه حرارت یخچال) کدر نشده و شفاف باقی بماند روغن وینترازینگ یا موم زدایی می شود.
فصل اول: کلیات
1-1- هدف
هرکس علاقه مند است که بداند چه مواردی را می خورد و خوردن این موارد چه تأثیری در روند زندگی، سلامت و بهداشت وی خواهد داشت. نوع زندگی امروزی و عدم تحرکی که در جوامع بشری به چشم می خورد، همراه با رشد سرسام آور جمعیت جهانی خصوصا در ممالک عقب نگاه داشته شده و محدودیت منابع و امکانات همگی دست به دست هم داده اند و سلامتی و بهداشت انسانی را تهدید می کنند. با این حال، اگر انسان تغذیه ای متناسب با شغل، فعالیت و محیطی که در آن به سر می برد، نداشته باشد یا اینکه نوعی تغذیه خاص سلامتش را تهدید کند نه تنها از رسیدن به اهداف عالی خود باز می ماند، بلکه هستی و تمامیت وجودش مورد تهدیدی قرار می گیرد.
برخوردار نبودن از تغذیه مناسب، سبب اختلال در رشد، حساسیت شدید در مقابل انواع میکروب ها و بیماری ها، کاهش خلاقیت جسمی و فکری، بی اعتنایی به زندگی و دلبستگی نداشتن به آن، اختلالات روحی و روانی و عقب ماندگی های ذهنی و جسمی می گردد. با وجود قشری که گرفتار روزگاری تمامی تلاش مردم صرف سیر کردن شکم یا تهیه قوت لایموت می شد. بهبود شرایط معیشت و افزایش درآمد متوسط جامعه، امکان انتخاب مواد غذایی را به وجود آود. امروزه دیگر در جوامع پیشرفته، فقط سیر کردن شکم را کافی نمی دانند. در این جوامع مسائلی مانند “چه باید خورد؟”، “چگونه باید خورد؟” و “چقدر باید خورد” به طور جدی مورد توجه فرد فرد مردم و نیز مدیران جامعه که مسئول حفظ سلامت جسمی و روانی نسل حاضر و نسل های آینده هستند، قرار گرفته است. بشر از ابتدای آفرینش با تجربه عینی، نیاز به روغن ها و چربی ها را در سوخت و ساز بدن خویش دریافت و با بهره گرفتن از امکانات موجود، به همراه مصرف انواع گوشت ها، دانه ها، و میوه های موجود چربی مورد احتی

اج را در تغذیه روزانه خود تأمین نمود.

ای كوتاه از تاریخچه صنعت سیمان
اختراع كوره دوار سیمان در سال 1885 میلادی توسط Fredrik ransom در انگلستان به ثبت رسید. این كوره 1/5 متر قطر و 7/5 متر طول داشت.
سوخت كوره دوار در آمریكا مایع (نفت كوره) و در آلمان پودر زغال سنگ بود و خوراك كوره هم به صورت دوغاب و هم به صورت پودر تهیه می گردید . كلینكر خروجی از كوره وارد استوانه عمودی یا دواری می شد و توسط هوا خنك می گردید و هوای خروجی از خنك كن جهت سوختن زغال یا نفت كوره مورد استفاده قرار می گرفت.
تكنولوژی جدید سیمان برای اولین بار با راه اندازی كوره 100 تنی سیمان ری در نزدیكی كوه بی بی شهربانو و در سال 1312 در ایران متولد شد. راه اندازی كارخانه سیمان ری به مفهوم ایجاد شتاب در نوسازی و صنعتی شدن كشور بود و از این رو سهم این كارخانه در پی ریزی بسیاری از كارخانه ها و تاسیسات صنعتی، د انشگاهی، بهداشتی و كشاورزی و… استثنائی و در خور توجه است.
در حال حاضر پروژه های بسیاری در نقاط مختلف كشور در دست اجرا می باشد كه بسیاری از آنها تا سال 1390 به تولید خواهند رسید. با راه اندازی این پروژه ها ظرفیت تولید سیمان ایران به حدود 70 میلیون تن در سال خواهد رسید كه معادل 2/5 درصد تولید سیمان جهان خواهد بود.
ضمناً مصرف سرانه سیمان در كشور در حال حاضر حدود 450 كیلوگرم است كه بالاتر از متوسط مصرف جهانی(340 كیلوگرم) می باشد.
3- عنوان پروژه
عوامل موثر بر راندمان كوره های دوار سیمان و انالیز اكسرژی در سیستم پخت سیمان هگمتان
عوامل متعددی بر راندمان كوره های دوار سیمان موثر می باشد كه می توان به موار د زیر اشاره نمود:
1- عوامل موثر از دیدگاه بهره برداری
2- عوامل موثر از دیدگاه آنالیز شیمیایی خوراك كوره
3- عوامل موثر از دیدگاه طراحی و تكنولوژی ساخت تجهیزات سیستم پخت

4- عوامل موثر از دیدگاه طراحی و ساخت دستگاه های مرتبط با سیستم پخت
5- مدیریت صحیح به همراه آموزش و بهره برداری صحیح از منابع انسانی
6- سایر موارد مرتبط در جهت بهبود عملكرد كوره دوار سیمان به عنوان یک راكتور پیچیده شیمیایی
با توجه به هفت سال تجربه بهره برداری اینجانب از كوره دوار واحد یک شركت سیمان هگمتان و همچنین تجارب و آموخته های اینجانب از پیشكسوتان صنعت سیمان كشور از طریق شركت در دوره ها و همایش ها و سیمنارهای متعدد باعث شد كه ضمن بهره گیری از توفیقات خداوند منان و مساعدت و راهنمایی اساتید بزرگوارم آقایان دكتر امید خواه و دكتر ارجمند درپایان تحصیلات تكمیلی در مقطع كارشناسی ارشد به بررسی دو عامل مهم بر راندمان كوره های دوار سیمان یعنی عوامل موثر از دیدگاه بهره برداری و آنالیز شیمیایی خوراك كوره بپردازم و در این پروژه هر عاملی كه از دو دیدگاه مذكور باعث افزایش مدت كاركرد كوره شده و در عین حال تولید كوره را در حداكثر ظرفیت ممكن قرار دهد مدنظر قرار گرفته است.