مدلسازی تاثیر مواد تغییر فاز دهنده بر دما و میزان تبخیر آب حوضچه های تبخیری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی گاز، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه شیراز

2 شرکت بهره برداری نفت و گاز زاگرس جنوبی

10.22034/ijche.2023.399550.1313

چکیده

مدیریت پساب‌های نفتی با هدف حفاظت از محیط زیست در فرآیند استخراج نفت و گاز، یکی از مهم‌ترین اقداماتی است که در سال‌های اخیر، به آن توجه ویژه شده است.رها سازی پساب‌هاب نفتی در محیط زیست، باعث ورود مواد شیمیایی مضر به طبیعت شده و ضررهای جبران ناپذیری را به محیط زیست وارد می کند.یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای جداسازی این مواد شیمیایی از پساب، استفاده از حوضچه‌های تبخیر است که با کمک تبخیر آّب، عمل جداسازی را انجام می‌دهد.اما عوامل متعددی مانند بارش باران و عدم دسترسی به انرژی خورشیدی، بر روی کارایی این حوضچه‌های تبخیر تاثیر منفی می گذارد.بر همین اساس و با توجه به اهمیت موضوع مدیریت پساب‌های نفتی، هدف این تحقیق مطالعه تاثیر استفاده از مواد تغییر فاز دهنده بر روی میزان آب تبخیر شده و دمای آب درون حوضچه‌های تبخیر است. برای این منظور، در ابتدا، تغییرات دمایی پساب یکی از پالایشگاه‌ها با اعمال موازنه انرژی در درون حوضچه مدل‌سازی می‌شود. سپس با اضافه کردن مخزن حاوی ماده تغییر فاز دهنده در حوضچه‌های تبخیر، تغییرات دمایی پساب با کمک معادلات جدید حاکم بر مسئله مورد بررسی مجدد قرار می‌گیرد. با مقایسه نتایج مدل‌سازی در این دو حالت، مشخص شد که با اضافه کردن یک مخزن حاوی پارافین C33 (به عنوان ماده تغییر فاز دهنده) به درون حوضچه، 735 کیلوگرم سیال بیشتری در طول شب نسبت به حالت عادی تبخیر می‌شود. علاوه بر این، مشخص شد که در صورت استفاده از پره با جنس مس بر روی مخزن، انتقال حرارت می‌تواند تا 10 برابر افزایش یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling the effect of phase change materials on water temperature and vaporization rate of evaporation ponds

نویسندگان [English]

  • Hamed Peyrovedin 1
  • Afshin Razmjooie 2
1 Gas Engineering Department,, School of Chem., and Petrol. Engineering, Shiraz University
2 South Zagros Oil and Gas Production
چکیده [English]

The management of petroleum wastewater with the aim of protecting the environment in the process of oil and gas extraction is one of the most important actions that has received special attention in recent years.The release of petroleum effluents into the environment causes harmful chemicals to enter nature and motive irreparable damage to the environment.One of the most common methods for separating these chemicals from wastewater is using evaporation ponds, which perform the separation process with the help of water evaporation.However, several factors such as rainfall and lack of access to solar energy have negative effects on the efficiencies of these evaporation ponds.Accordingly, considering the importance of petroleum wastewater management, the purpose of this research is to study the effect of using phase change materials on the amount of evaporated water and the water temperature of the evaporation ponds.For this purpose, initially, the temperature changes of wastewater of one of the refineries are modeled by applying the energy balance in the pond.Then, by adding a tank containing a phase change material in the evaporation ponds, the temperature changes of the effluent are re-examined with new equations.By comparing the modeling results in these two cases, it was found that by adding a tank containing C33 paraffin(as a phase change material)into the pond, 735 kg of the fluid will be evaporated during the night compared to the normal state.Additionally, it was found that if a copper fin is used on the tank, the heat transfer can be increased up to 10 times.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Renewable energy
  • Phase change materials
  • Evaporation ponds
  • Modeling
  • Optimization