دفاعیه پایان نامه جناب آقای محمد جواد ضیابخش گنجی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "مدل‌سازی تشکیل سنوسفر در احتراق  قطره سوخت نفتی سنگین" در تاریخ  ۱۴۰۲/۰۸/۳۰ ساعت ۱۶:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

چکیده

سوخت نفتی سنگین در واقع بخش باقیمانده از تقطیر نفت خام پس از جدا شدن هیدروکربن‌های سبک‌تر است. مشکل اصلی احتراق سوخت نفتی سنگین، تولید ذرات آلاینده‌ای مختلفی مانند دود و خاکستر باقیمانده، سنوسفر، اسید سولفوریک می‌باشد. با این وجود به دلیل ارزش حرارتی بالا و قیمت مقرون به صرفه از اهمیت بسیاری برخوردار است. از احتراق سوخت نفتی سنگین دو نوع ذره معلق ایجاد می‌شود، دوده و  ذرات کک کربنی (سنوسفر). سنوسفر به ذرات جامد باقیمانده از پیرولیز فاز مایع که به شکل یک پوسته کروی توخالی است، گفته می‌شود. 
از این رو، با توجه به اهمیت موضوع رساله‌ای با عنوان "مدل‌سازی تشکیل سنوسفر در احتراق سوخت نفتی سنگین" تعریف شده است. این رساله در چهار مرحله به تحقیق و توسعه موضوع پرداخته است. در گام اول یک مطالعه آزمایشگاهی بر گرمایش قطره سوخت نفتی سنگین از دمای پایین ۴۰۰℃ تا دمای اشتعال  ۸۰۰℃انجام شد. این مطالعه منجر به رفتارشناسی دما و اندازه قطر قطره سوخت و  شناخت ماهیت انواع ذرات جامد و چگونگی تشکیل آن شد. مشاهده شد، در مجموع چهار نوع ذره جامد از سوخت نفتی سنگین باقی می‌ماند. در گام دوم، یک مدل تئوری تشکیل سنوسفر (ذره نوع چهارم) با فرض قطره تک جزئی و در یک فاز توسعه یافت. در این مدل با حل معادله انرژی در فاز مایع، معادله تبخیر اسپالدینگ و معادلات مدل سینتیک بهینه شده یک پیش‌بینی مناسبی از تغییرات قطر قطره، قطر، ضخامت و جرم سنوسفر بدست آمد. در این مدل اثر تغییرات دمای محیط، قطر اولیه قطره و افزودن سوخت سبک حاصل شد. این مدل‌سازی نشان داد، برای توسعه مدل و افزایش دقت، نیاز به یک مدل سینتیک واکنش شیمیایی دقیق و مختص سوخت است. از این رو، در گام سوم تحقیق، مدل‌سازی سینتیک واکنش بر پایه نتایج آزمون گرماسنج وزنی (TGA) ارائه شد. این مطالعه منجر به رفتارشناسی جرمی سوخت حین گرمایش و ارائه دو نوع مدل توده‌ای و چند شبه‌جزئی منطبق با نتایج تجربی شد. در گام چهارم و نهایی یک مدل‌سازی از تشکیل ذرات جامد از پیرولیز سوخت نفتی سنگین در دماهای مختلف ارائه شده است. این مدل بر پایه سه مدل تئوری، مدل تبخیر دو فازی چند شبه-جزئی، مدل سینتیک واکنش چند شبه-جزئی (توسعه‌یافته از گام سوم) و مدل شکل‌گیری پوسته متناسب با دما (ارائه شده در این مرحله) توسعه داده شد. در این مدل اثر تغییرات دما و قطر اولیه قطره بر ذرات تشکیل شده و پیرولیز سوخت بررسی شد.

واژه‌های کلیدی:  ذرات جامد، مطالعه تجربی، مدل‌سازی سنوسفر، سوخت نفتی سنگین، مدل سینتیک