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

مدیریت پساب های نفتی با هدف حفاظت‌از محیط زیست در فرایند استخراج نفت و گاز، یکی از مهم ترین اقداماتی است که در سال های اخیر، بدان توجه ویژه شده‌است. رهاسازی پساب هاب نفتی در محیط زیست، باعث ورود مواد شیمیایی مضر به طبیعت می‌شود و ضررهای جبران‌ناپذیری را به محیط زیست وارد می‌کند. یکی از متداول ترین روش ها برای جداسازی این مواد شیمیایی از پساب، استفاده‌از حوضچه های تبخیر است که باکمک تبخیر آّب، عمل جداسازی را انجام می دهد. عوامل متعددی مانند بارش باران و عدم دسترسی به انرژی خورشیدی، برروی کارایی این حوضچه های تبخیر تاثیر منفی می گذارد. بر همین اساس و باتوجه‌به اهمیت موضوع مدیریت پساب های نفتی، هدف این تحقیق، مطالعۀ تاثیر استفاده‌از مواد تغییر فاز دهنده برروی میزان آب تبخیرشده و دمای آب درون حوضچه های تبخیر است. برای این منظور، در ابتدا، تغییرات دمایی پساب یکی از پالایشگاه ها با اعمال موازنۀ انرژی در درون حوضچه مدل سازی می شود. سپس با اضافه‌کردن مخزن حاوی مادۀ تغییر فاز دهنده در حوضچه های تبخیر، تغییرات دمایی پساب با کمک معادلات جدید حاکم‌بر مسئله، از نو بررسی می‌شود. با‌مقایسۀ نتایج مدل سازی در این دو حالت، مشخص شد که با اضافه‌کردن یک مخزن حاوی پارافین c33 (به‌عنوان مادۀ تغییر فاز دهنده) به‌درون حوضچه، 735 کیلوگرم سیال بیشتری در طول شب نسبت‌به حالت عادی تبخیر می شود. علاوه‌بر این، مشخص شد که در صورت استفاده‌از پره با جنس مس برروی مخزن، انتقال حرارت می تواند تا 10 برابر افزایش یابد.

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

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.