در این پایان نامه، افزایش انتقال حرارت سیال در اثر افزودن نانوذرات اکسید آلومینیم به آب مقطر خالص به عنوان سیال پایه درون کویل پیچشی به صورت تجربی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. کویل پیچشی مسی توسط المنت حرارتی تحت شار حرارتی یکنواخت خارجی قرار داشت. آب مقطر به همراه سه نانوسیال آب مقطر – اکسید آلومینیم با غلظت های جرمی 2/0، 6/0 و 1 درصد به عنوان سیال کاری در نظر گرفته شدند. نانوسیالات مورد استفاده در این مطالعه به روش دو مرحله ای تهیه و با استفاده از دستگاه آلتراسونیک پایدار شدند. نتایج حاصل از آزمون پتانسیل زتا نشان دهنده پایداری نمونه ها پس از حدود دو روز بود. ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات تهیه شده با استفاده از دستگاه kd2-pro اندازه گیری شده است. همانطور که انتظار می رفت ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات با افزایش درصد حجمی نانوذرات افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد با افزایش دما، میزان افزایش ضریب هدایت حرارتی نسبت به درصد حجمی افزایش می یابد. گرانروی نانوسیالات تهیه شده به وسیله دستگاه ویسکومتر آنتوان پار در دماهای مختلف اندازه گیری شد. نتایج حاکی از افزایش گرانروی سیالات با افزودن نانوذرات به سیال پایه بود. برای مثال گرانروی نانوسیالات 6/0 و 1 درصد جرمی در دمای 3/25 درجه به ترتیب 9/1 و 1/3 درصد افزایش می یابد. در بخش انتقال حرارت جابجایی مشاهده شد که برای کویل پیچشی با افزایش شار حرارتی ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که استفاده از جریان نانوسیال به جای سیال پایه به طور قابل توجهی ضریب انتقال حرارت را افزایش می دهد. به طور مثال برای نانوسیال 1 درصد جرمی بیشترین درصد افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی در شار حرارتی 4510 وات بر متر مربع و عدد رینولدز 5268 اتفاق می افتد و برابر 1/27 درصد می باشد.

در فرایند ریخته گری مداوم به هنگام عملیات تعویض پاتیل زمان هایی لازم است نوع فولاد تولیدی به لحاظ ترکیب شیمیایی تغییر کند. با توجه به پیوسته بودن عملکرد سیستم های تاندیش و ماشین ریخته گری و همچنین حضور جریان مغشوش در تاندیش و حوضچه مذاب شمش در حال انجماد، دو فولاد مذاب متوالی با ترکیب شیمیایی مختلف با یکدیگر مخلوط می شوند. جهت خارج کردن فولاد مخلوط شده از فرایند تولید، نیاز به شناسایی دقیق ناحیه مخلوط شده در شمش وجود خواهد داشت، همچنین به لحاظ اقتصادی به کارگیری راه کارهایی به منظور کاهش مقدار فولاد مخلوط شده بین دو ذوب نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش پدیده اختلاط در فرایند ریخته گری مداوم با استفاده از مدل های ریاضی اختلاط، شبیه سازی و ترکیب شیمیایی تختال واسط بین ذوبهای مخلوط شده پیش بینی شده است. برای این منظور ابتدا اختلاط در تاندیش در شرایط همدما و غیرهمدما با استفاده از مدل های توزیع زمان اقامت مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. معادلات دیفرانسیلی حاکم به روش اختلاف محدود و با استفاده از الگوریتم رانگ-کوتای مرتبه چهار حل عددی شده است. همچنین به کمک داده های تجربی سیستم مدل آبی پارامترهای مجهول مدل اختلاط تعیین، و اعتبار مدل نیز توسط آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با مدل سازی مکانیزم های انتقال حرارت و انجماد شمش در ماشین ریخته گری مداوم، شکل هندسی حوضچه مذاب پیش بینی شده است. در این راستا معادله بقای انرژی به روش حجم محدود و به کمک الگوریتم quick حل عددی شده است. با اندازه گیری دمای سطح شمش و همچنین با استفاده از نتایج دیگر محققان، پیش بینی های مدل ریاضی در نواحی مختلف خنک سازی شمش مورد ارزیابی قرار گرفته است. پس از آن نحوه اختلاط در حوضچه مذاب شمش با استفاده از مدل های توزیع زمان اقامت مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ معادلات حاکم به صورت عددی تعیین گردیده است. نهایتاً تغییرات رخ داده در ترکیب شیمیایی ناحیه مخلوط شده در شمش پس از انجماد محاسبه شده است. جهت ارزیابی صحت پاسخ نهایی مدل اختلاط، آنالیز شیمیایی نقاط مختلف نمونه تختالی که در محدوده اختلاط بین دو ذوب متوالی قرار گرفته، در شرکت فولاد مبارکه اندازه گیری گردیده است. مقایسه انجام شده حاکی از تطابق نسبتاً خوبی بین پیش بینی مدل و اندازه گیری های تجربی بوده است. نتایج مدل نشان داده است پارامترهایی مانند: مقدار ذوب داخل تاندیش به هنگام تخلیه ذوب جدید، نرخ پرشدن تاندیش پس از عملیات تعویض پاتیل، دبی مذاب خروجی از تاندیش، سرعت ریخته گری، عرض تختال، دامنه ترکیب شیمیایی ذوب های مخلوط شده و اختلاف دمایی بین دو ذوب ریخته گری شده از جمله مواردی هستند که بر میزان اختلاط تأثیرگذار بوده است که بصورت کمی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد اختلاف دمایی بین دو ذوب مخلوط شده، علاوه بر این که مقدار فولاد مخلوط شده در تاندیش را به شدت تحت تأثیر قرار داده است، در تختال نیز این اثر در شرایط خاصی موثر واقع شده و سبب کاهش مقدار اختلاط در محصول نهایی گردیده است..

حذف گازهای مونواکسیدکربن و هیدروکربن های فرار نظیر متان خروجی از اگزوز اتومبیل ها و دودکش صنایع، اهمیت بسیاری در کاهش آلودگی هوا و اثرات گلخانه ای ناشی از آن ها دارد. بدین منظور تحقیقات گسترده ای در رابطه با مواد کاتالیست اکسیدی جهت کاهش و فیلتراسیون این گازهای آلاینده انجام گرفته است. در این پژوهش، رفتار پودرهای اکسیدآهن که محصول جانبی بخش اسید شویی کارخانجات تولید ورق های فولادی می باشند جهت کاهش و حذف گاز مونواکسیدکربن از گازهای آلاینده مورد بررسی قرار گرفته است. پیش از بررسی های کاتالیستی، مشخصه یابی پودرها صورت گرفته است. جهت بررسی ساختار پودرها و همچنین بررسی اندازه ذرات از روش های xrd و tem استفاده شده است. همچنین سطح ویژه پودرها به روش bet اندازه گیری گردیده است. جهت بررسی تاثیر سایز ذرات بر روی میزان تبدیل، پودرها آسیاب شده اند و به منظور بررسی تاثیر مخلوط سازی پودرهای اکسید آهن هماتیتی با اکسید فلزات واسطه دیگر، این اکسیدها با اکسیدکبالت و اکسیدمس، به روش مخلوط سازی با آسیاب، کامپوزیت سازی شده اند. پس از آن بررسی های کاتالیستی بر روی پودرها شامل مطالعه اثر دما، میزان مواد کاتالیستی، دبی گاز ورودی،اثر ترکیب کردن با اکسیدهای مس و کبالت، بررسی پایداری سیکلی و پایداری در زمان طولانی انجام گرفته است. مباحث مربوط به سینتیک واکنش ها نیز بررسی شده است. نتایج نشان داده است که پودرهای مورد استفاده دارای ساختار ?-fe2o3بوده و اندازه ذرات آن به طور متوسط 531 نانومتر است. سطح ویژه پودرها 33/4 مترمکعب بر گرم اندازه گیری شده که با آسیاب کردن این مقدار به 10.52 افزایش یافته است. همچنین آزمون های کاتالیستی نشان داده اند، دمای شروع واکنش کاتالیستی برای اکسیدآهن هماتیتی ضایعاتی 300 درجه سانتی گراد است و در غلظت های اندازه گیری شده از گاز مونواکسیدکربن در این پژوهش، حذف کامل در دمای حدود600 درجه سانتی گراد صورت می گیرد که این دما برای نمونه های ترکیبی با اکسیدهای مس و کبالت به طور چشمگیری کاهش و به ترتیب به 260و 280 درجه سانتی گراد کاهش یافته است. میزان فعالیت کاتالیست اکسیدی پودرها به طور کلی با افزایش جرم کاتالیست استفاده شده و کاهش دبی گاز ورودی و کاهش سایز ذرات افزایش می یابد. همچنین ایجاد ترکیب کامپوزیتی با اکسیدکبالت و مس، تاثیر بسیار چشمگیری در افزایش میزان تبدیل دارد. همچنین آزمون پایداری نشان می دهد، فعالیت کاتالیستی پودرها در مدت زمان طولانی (500 دقیقه) نه تنها کاهش نیافته، بلکه افزایش نیز یافته است. بطور کلی می توان گفت، محصولات جانبی بخش اسیدشویی واحد نورد سرد کارخانجات فولاد با داشتن سطح ویژه نسبتا بالا قابلیت زیادی جهت استفاده بعنوان کاتالیست اکسیدی دارند.