منبع پایان نامه درمورد دینامیکی، نمونه برداری، مبانی نظری

ساختاری: ناشی از اتصالات هندسی یک جزء به جزء دیگر که به علت تغییرات درون شبکهای ایجاد میشود
در تحقیق انجام شده، ابتدا مقادیر چگالی و گرانروی مخلوطهای دوتایی سولفولان با کلروبنزن، بروموبنزن و نیتروبنزن در دماهای 15/298، 15/303و 15/308 کلوین اندازهگیری شد سپس با استفاده از مقادیر تجربی چگالی و گرانروی هر یک از ترکیبات خالص و مخلوطهایشان در کسرهای مولی مختلف از سولفولان مقادیر حجم مولار اضافی، انحراف گرانروی، حجمهای مولی جزئی، ضریب انبساط پذیری هم فشار و همچنین انرژی آزاد گیبس فعالسازی محاسبه گردید. همه دادههای مربوط به توابع اضافی توسط معادله ردلیچ-کیستر تصحیح و به هم مرتبط گردیدند. همچنین با استفاده از مقادیر تجربی حجم مولار اضافی توسط نظریه پریگوگن-فلوری-پترسون حجم مولار اضافی پیش بینی شد. سپس با کمک این توابع و رسم منحنیهای مربوط به آنها بر حسب کسر مولی سولفولان، به مطالعه نوع برهمکنشهای بین مولکولی پرداخته شد. همچنین اثرات دما، ترکیب درصد مواد بر روی خواص ترمودینامیکی مخلوطهای دوتایی سولفولان با حل شوندهها بررسی شد.

فصل دوم: مبانی نظری
2-1- گرانروی 6
گرانروی عبارت است از مقاومت یک مایع در برابر اعمال تنش برشی در یک سیال جاری (در حال حرکت)، که لایه‌های مختلف آن نسبت به یکدیگر جابهجا می‌شوند. به ‌مقدار مقاومت لایههای سیال در برابر لغزش روی هم گرانروی سیال می‌گویند. هرچه گرانروی مایعی بیشتر باشد، برای ایجاد تغییر شکل یکسان، به تنش برشی بیشتری نیاز است. گرانروی تابعی از دما و فشار میباشد.
سیال7 مادهای میباشد که تحت اثر یک تنش برشی8، هرچند هم که کوچک باشد، بیوقفه تغییر شکل دهد. ویژگیهای سیالات اساساً وابسته به گرانروی میباشند و به سه دسته کلی طبقه بندی میشوند.
1) سیالات نیوتنی که گرانروی آنها در حین جاری شدن ثابت باقی میماند و مستقل از نیروی برشی اعمالی میباشد و یا به عبارت دیگر رابطه بین تنش برشی و نرخ تغییر شکل خطی میباشد.
2) سیالات غیر نیوتنی مستقل از زمان که گرانروی آنها وابسته به نیروی برشی اعمالی و مستقل از زمان میباشد.
3) سیالات غیر نیوتنی وابسته به زمان که گرانروی آنها وابسته به نیروی برشی اعمالی و زمان میباشد.

گازها و مایعات رقیق عموما سیالاتی نیوتنی و هیدروکربنهای غلیظ با زنجیرهی بلند عموما سیالاتی غیرنیوتنی میباشند.
گرانروی مایعات و گازها هردو با دما و فشار تغییر میکند اما رفتار این متغیرها بر گرانروی متفاوت میباشد. با افزایش دما، گرانروی گازها افزایش مییابد اما گرانروی مایعات کاهش مییابد. این تفاوت را میتوان با بررسی عوامل موثر بر گرانروی سیال توضیح داد. گرانرو بودن سیالات ناشی از دو عامل است؛ نیروی جاذبه مولکولی و تبادل اندازه حرکت مولکولی9. در مایعات فاصلهی مولکولها بسیار نزدیکتر از گازها است بنابراین نیروی جاذبه مولکولی در مایعات بیشتر از گازها میباشد. به نظر میرسد که عامل اصلی گرانرو بودن مایعات، نیروی جاذبه مولکولی باشد. حال از آنجا که با افزایش دما نیروی جاذبه مولکولی کاهش مییابد، گرانروی مایعات نیز کاهش مییابد. اما در گازها جاذبه مولکولی بسیار کم است و مقاومت گازها به تنش برشی عمدتا ناشی از تبادل اندازه حرکت مولکولی است.
گرانروی به دو صورت متمایز بیان میگردد:
الف) گرانروی دینامیکی10
ب) گرانروی ایستایی یا سینماتیکی11
گرانروی دینامیکی یا برشی یک سیال مقاومت آن در برابر جریان برشی تعریف میشود جایی که لایههای مجاور موازی با یکدیگر با سرعتهای مختلف حرکت میکنند و میتوان آن را از طریق وضعیت ایده آل شده به عنوان یک جریان طبیعی شناخت که در آن یک لایه مایع بین دو صفحه افقی یکی ثابت و یکی افقی در حال حرکت با سرعت ثابت u به دام افتاده است. اگر سرعت صفحه بالا به اندازه کافی کوچک باشد ذرات سیال موازی با آن حرکت نموده و سرعت آن بطور خطی از صفر در پایین تا u در بالای صفحه متغییر خواهد بود. هر یک از لایههای مایع سریع تر از لایه زیرین آن حرکت میکند و اصطکاک بین آنها باعث افزایش نیروی مقاومت در برابر حرکت نسبیشان میشود. به طور خاص، مایع در صفحه بالا نیرویی در جهت مخالف حرکت خود و برابر ولی مخالف به صفحه پایین اعمال میکند. بنابراین یک نیروی خارجی برای نگه داشتن صفحه بالا در حال حرکت در سرعت ثابت مورد نیاز است.

.

(شکل 2-1). سیالی که بین دو صفحه جریان دارد
و این نیرو که باF نمایش داده می شود با سرعت u و نقطه ای از هر صفحه و بطور معکوس با dy متناسب است بصورتی که می توان نوشت
(2-1) ) τ = F/A تنش برشی
(2-2) τ = η du/dy
گرانروی سینماتیکی نسبت گرانروی دینامیکی به چگالی سیال در دما و فشار ثابت میباشد که بصورت زیر نمایش داده میشود
(2-3) ν= η/ρ

مطلب مشابه :  سنجش از دور

2-1-1- واحدهای گرانروی
در سیستم بین المللی آحاد و ارقام (SI) واحدهای گرانروی دینامیکی؛ N.s/m2 و Pa.s یا Kg/m.s میباشد که داریم:
= 1 N.s/m2 = 1 Kg/m.s Pa.s 1
در سیستم متریک (CGS) واحدهای گرانروی دینامیکی؛ g/cm·s وdyne·s/cm2 یا پواز12 میباشد که داریم :
1 poise = 1 dyne·s/cm2 = 1 g/cm·s = 1/10 Pa·s
در سیستم SI برای گرانروی سینماتیکی از استوک13 St و یا m2/s استفاده م
یشود. که رابطه بین آن ها بصورت 1 St = 10-4 m2/s میباشد. از آنجا که استوک واحد نسبتا بزرگی میباشد آن را بر100 تقسیم میکنند که این واحد بدست آمده سانتی استوک مینامند:
1 St = 100 cSt , 1 cSt = 10-6 m2/s

2-1-2- روش های اندازه گیری گرانروی
2-1-2-1-گرانرومتراستوالد14
در گرانرومتر استوالد زمان لازم برای اینکه مایع از بالا به درون یک لوله موئین جریان یافته به سطح خاصی برسد اندازه گرفته می‌شود (شکل2-2). در این روش مایع مورد نظر از داخل لوله حبابدار عبور میکند و زمان t جهت رسیدن سطح مایع از نقطهF به نقطه E اندازه گیری میشود .سپس گرانرومتر با یک مایع با گرانروی معلوم و با همان حجم قبلی پر و دوباره زمان t اندازه گیری میشود. این روش برای اندازهگیری مایعات با گرانروی پایین بهکار برده میشود و رابطه مورد استفاده عبارت است از:
(2-4) . ɳ_a/ɳ_b =ρ_(at_a )/ρ_(bt_b )
در رابطه بالا پارامترها به صورت زیر تعریف میشوند:
چگالی ماده مورد نظر= ρ_a گرانروی ماده مورد نظر=ɳ_█([email protected])
چگالی آب خالص=ρ_b گرانروی آب خالص= ɳ_b

شکل (2-2) گرانرومتر استوالد
2-1-2-2- روش استوک15(سقوط گلوله)
روش دیگر برای تعیین گرانروی یک مایع اندازهگیری سقوط یک جسم جامد کروی داخل یک مایع است. این روش برای مایعات ویسکوز، مانند هیدروکربورهای روغنی، بهکار میرود که اساس آن را رابطه استوک تشکیل میدهد. گلوله کروی را داخل یک مایعی که در یک استوانه مرتفع قرار دارد وارد میکنند و زمان لازم برای سقوط گلوله را داخل مایع بین دو نقطه بهدست میآورند. در تعیین گرانروی به روش سقوط گلوله ترجیح داده میشود که گرانروی یک نمونه مجهول نسبت به گرانروی معلوم یک نمونه شاهد تعیین شود. برای این منظور سرعت عبور گلوله یکسانی را در دو نمونه مجهول و نمونه شاهد بهدست میآورند. بدیهی است گرانروی هر مایع با زمان سقوط و چگالی های گلوله و مایع (ρ^ˎ و ρ ) متناسب میباشد.

شکل (2-3) دستگاه اندازه گیری گرانروی با روش استوک
بدین ترتیب برای دو مایع که در شرایط کاملاً مشابه مورد آزمایش قرار میگیرند میتوان نوشت:
(2-5) ɳ_1/ɳ_2 =((ρ^ˎ-ρ_1)t_1)/((ρ^ˎ-ρ_2)t_2 )
〖=ρ〗_2 〖,ρ〗_1چگالی دو مایع مورد آزمایش
〖〖=t〗_(2,) t〗_1زمان سقوط گلوله در دو مایع بهکار گرفته
2-1-2-3- دستگاه گرانرومتر شات- گراته16
برای اندازه گیری گرانروی ترکیبات خالص و مخلوط ها از این دستگاه استفاده میشود. توسط این دستگاه گرانروی سینماتیک از رابطه زیر محاسبه میشود.
(2-6) t . ν = K
K= ثابت گرانرومتر t =زمان سقوط مایع

شکل (2-4) گرانرومتر شات گراته

2-2- چگالی
چگالی عبارتست از مقدار جرم موجود در واحد حجم، که دارای دیما نسیونهای kg/m3 ، gr/cm3 و یا Ibm/ft3، میباشد و برای تعیین آن باید حجم جرم مورد نظر را بهدست آورد. چگالی یا جرم مخصوص، یکی از مشخصههای مواد، بهویژه مایعات است و اندازهگیری دقیق آن برای کاربردهای صنعتی و پژوهشی ضروری میباشد.
برای محاسبه چگالی مایعات در یک نقطه، حجم کوچکی در اطراف نقطه مورد نظردر نظر میگیریم؛ سپس جرم سیال داخل این حجم یعنی ∆m را به حجم مزبور یعنی ∆v تقسیم میکنیم و سپس حد این نسبت را هنگامی که ∆v به سمت ε میل میکند، بهدست میآوریم. ε طول بسیار کوچکی است، اما در مقایسه با فاصله متوسط مولکولها بزرگ است.
(2-7) ρ = lim┬(∆v→ε Ɛ)⁡〖∆m/∆v〗
(2-8) ρ = M / V
چگالی مایعات و جامدات در شرایط معمولی مستقل از فشار است ولی با دما تغییر میکند اما در مورد گازها فشار بر چگالی آنها موثر میباشد.
روشهای زیادی برای اندازهگیری چگالی وجود دارد که اندازهگیری چگالی به روش رزونانس، پیکنومتری17، شناورسازی، هیدراستاتیک (هیدرومتری) و استفاده از تشعشعات از جمله این موارد میباشند ]17[.

2-2-1- استفاده از پیکنومتر
پیکنومتر یک بالن ویژه میباشد که برای اندازه گیری چگالی مایعات و جامدات بهکار می رود. انواع خصوصیات و روش کاربرد پیکنومترها به وسیله لواین و بائر18 بیان شده است ]18[.
اندازه گیری چگالی با استفاده از پیکنومتر روشی است که به زمان زیاد و دقت بالایی نیاز دارد. برای اندازهگیری چگالی به پیکنومتر، ابتدا پیکنومتر را کالیبره کرده حجم دقیق آن را بهدست میآوریم. چگالی را با استفاده از حجم پیکنومتر و جرم مایعات موجود در پیکنومتر، با توجه به اینکه حجم مایعات برابر با حجم پیکنومتر میباشد محاسبه میکنند. لازم به ذکر است که قبل از شروع اندازه گیری میبایست دمای محلول داخل پیکنومتر را به دمایی که اندازه گیری در آن انجام میشود، برسانیم. برای این کار، پیکنومتر حاوی محلول را برای هر بار اندازهگیری به مدت 15-10 دقیقه در حمام آبی که دمای آن توسط ترموستات ثابت نگه داشته شده است، قرار داده و سپس اندازه گیری میشود ]19.[ حجم آن معمولا با سه رقم اعشار بر روی آن مشخص شده است.

مطلب مشابه :  دانلود پایان نامه با موضوعپاسخگویان، حدی، 384، فراوانی

شکل(2-5)- پیکنومتر پر شده با مایع رنگی

2-2-2-چگالی سنج دیجیتالی آنتون پار
دستگاه چگالی سنج آنتون پار یکی از رایجترین انواع چگالی سنج دیجیتالی میباشد که به میزان زیاد مورد استفاده قرار میگیرد. این دستگاه ، دارای یک سل U شکل با حجم مشخص میباشد که با انجام حرکات نوسانی چگالی نمونه مورد نظر را اندازهگیری میکند.
این دستگاه قبل از شروع نمونه بر
داری باید کالیبره گردد، که کالیبراسیون آن توسط آب و هوا انجام میپذیرد. در هنگام کالیبراسیون توسط آب نباید هیچگونه حباب هوایی در مسیر لوله U شکل باقی بماند.. بعد از شستشو و خشک کردن و فرایند کالیبراسیون و تنظیم دمای سل، دستگاه برای اندازهگیری آماده میباشد و نمونه مورد نظر توسط پمپ خلا به درون دستگاه مکش میگردد و اندازهگیری صورت میپذیرد.
در بررسی انواع روشها، مشخص شده است که فرکانس طبیعی لولههای U شکل که از نمونه پر شده باشند، به سادگی بهصورت کمی قابل اندازهگیری است. فرکانس طبیعی نهتنها از خواص مکانیکی لوله در حال ارتعاش میباشد، بلکه به چگالی ماده پر شده در لوله نیز وابسته است. جهت نوسان بر سطح لوله U شکل عمود است. حجم نوسانکننده V توسط نقاط مورد نظر که ثابت هستند محدود میگردد. در درجه حرارت ثابت، چگالی میتواند از دامنه نوسان با در نظر گرفتن یک لوله خالی با جرم M و یک ثابت نوسان مشخص، محاسبه گردد. فرکانس طبیعی این سیستم جرمی با رابطه زیر محاسبه میشود[20]:
(2-9) (C ثابت کشسانی فنر) T = 2π √((M+ ρV)/C)
(2-10) f = 1/2 √(C/(M+ ρV))
(2-11) ρ = T2. C/(4π^2 V) – M/V = AT2 – B
(2-12) A = C/(4π^2 V)
(2-13) B = M/V
ثابتهای B وA ، ثابتهای نوسان نوسانگر میباشند. جرم لوله خالی ، حجم نمونه داخل نوسانگر و دوره نوسان به ترتیب M ، V و T میباشند. A و B برای هر نوسانگر اختصاصی ثابت میباشند که با اندازهگیری دامنه در زمانی که نوسانگر با مواد شناخته شده مانند هوا و آب پر شده باشد، تعیین میگردند.
اصول تکنیک:
اندازهگیری دقیق چگالی بر اساس تعیین فرکانس طبیعی است که به طور الکترونیکی تحریک شده باشد و بصورت نوسانگر مکانیکی میباشد که جرم موثر آن از جرم ناشناخته خودش و جرم کاملا معین ولی ناشناخته حجم نمونه مورد بررسی، تشکیل شده است. به عبارت دیگر برای اطمینان از این که حجم خیلی خوب معین شده است، نوسانگر از یک لوله U شکل میان تهی تشکیل شده است که میتواند با نمونه مایع پر گردد. تصویر آن در شکل (2-6) نشان داده شده است :

شکل (2-6). تصویر لوله u شکل
مدل ارتعاش در نوسانگر نیز نشان داده شده است (شکل2-7). موقعیت برآمدهگیها که در حقیقت تعیین کننده محدوده حجم نمونهای است که در این حرکت مشارکت دارد، توسط تغییر ناگهانی در بخش عرضی لولههای شیشهای کاملا پایدار شده است.
بهعلاوه حجمهای اصلی نمونه در نزدیکی برآمدگیها، موجب کاهش مشارکت در جرم کل نمونه میگردد. بنابراین نزدیک برآمدگیها میزان نوسانات کاهش یافته و تغییرات کوچک در مکانهای برآمدگیها تاثیری در حجم نمونه ندارد. شکل (2-7) جهت تعیین سطح ارتعاش انتخاب شده است. بنابراین احتمال یک ارتعاش بیضوی با یک رزونانس مبهم حذف میگردد. به علاوه U شکل بودن سل، پر شدن و روشهای شستشو را آسان مینماید و اجازه میدهد اندازهگیری چگالی بر روی

Author: mitra2--javid

دیدگاهتان را بنویسید