منابع ارشد مهندسی فرآیند

نام دروس و ضرایب کارشناسی ارشد مهندسی شیمی (کد ۱۲۵۷) (سراسری)

در آزمون كارشناسی ارشد دانشگاه دولتی از ۸ درس سؤال طرح می‌شود.

« زبان عمومی و تخصصی »

تعداد سؤالات این درس در آزمون کارشناسی ارشد رشته مهندسی
شیمی ۳۰ سؤال می‌باشد. همان‌طور كه از نام درس پیداست، تعدادی از سؤالات
این درس زبان عمومی و تعدادی از آن‌ها نیز مربوط به اصطلاحات و متون تخصصی
مهندسی شیمی می‌باشد. بدون تردید اگر دانشجویان در درس زبان حداقل‌هایی را
داشته باشند مطالعه و سرمایه‌گذاری در این درس می‌تواند منطقی باشد.
معمولاً منبع درس زبان تخصصی در اكثر رشته‌ها در دانشگاه‌های مختلف فرق
می‌كند و اساتید این درس به صورت سلیقه‌ای منابع و یا جزوات مورد نظر خود
را به دانشجویان معرفی می‌كنند. خواندن كتاب‌های زبان عمومی و همچنین زبان
تخصصی موسسه مدرسان شریف برای رسیدن به تسلط در این درس كفایت می‌كند. در
كتاب زبان عمومی مطالب گرامری و یك سری لغات و اصطلاحات عمومی و همچنین
تست‌های عمومی رشته‌های مختلف گنجانده شده و داوطلبان حتی در صورت فراموشی
درس زبان می‌توانند خود را به سطح مطلوبی با استفاده از این كتاب برسانند.
در كتاب زبان تخصصی موسسه مدرسان شریف علاوه بر بررسی و ارایه پاسخ تشریحی و
ترجمه تست‌های كنكورهای كارشناسی ارشد سال‌های قبل (از سال ۹۴ـ۷۵) لغات،
اصطلاحات و متون رایج در رشته مهندسی شیمی به همراه ترجمه آن‌ها گنجانده
شده و ضمن آموزش و ترجمه متون مختلف، تست‌های چهارگزینه‌ای تألیفی برای
آشنایی هرچه بیشتر داوطلبان آزمون كارشناسی ارشد مهندسی شیمی با سؤالات درس
زبان تخصصی این رشته آورده شده است.

 

« انتقال حرارت ۱و۲ »

این درس در آزمون سراسری ۹۴ شامل ۱۵ سؤال می‌باشد. از منابع
مهم این درس در دانشگاه‌های مختلف به كتاب‌های انتقال حرارت تألیف
اینكروپرا، انتقال حرارت تألیف هولمن می‌توان اشاره كرد. موسسه مدرسان شریف
برای این درس كتابی كامل و جامع شامل آموزش خلاصه درس، حل مسئله و
پرسش‌های چهار گزینه‌ای در متن درس، بررسی و ارایه پاسخ تشریحی سؤالات
كنكورهای گذشته در رشته‌های مهندسی مكانیك، مهندسی شیمی و مهندسی پلیمر،
ارایه تست‌های تكمیلی در پایان هر فصل جهت خودسنجی و تمرین بیشتر دانشجویان
روانه بازار كرده است. این كتاب با بررسی و پاسخ تشریحی ۹۰۰ مسئله تستی در
زمره كتاب‌های خوب در این زمینه قرار دارد و اگر داوطلبان به طور دقیق این
كتاب را مطالعه كنند دیگر نیازی به مراجعه به منابع دیگر نخواهند داشت.

 

«مكانیک سیالات »

تعداد سؤالات این درس در آزمون کارشناسی ارشد مهندسی شیمی در
سال ۹۴، ۱۵ سؤال می‌باشد. منابع مهم این درس در دانشگاه‌های مختلف كتاب
ایروینگ اچ شیمز و كتاب استریتر ترجمه مهندس علیرضا انتظاری، فرانك ام وایت
ترجمه كریم موسوی نسب و مكانیك سیالات تألیف مجید ملكی می‌باشند، كه هر
كدام از آن‌ها در بخش‌هایی كامل و در برخی فصول دارای ضعف هستند. كتاب
مكانیك سیالات موسسه مدرسان شریف به قلم توانای آقای دكتر علیرضا افتخاری
نوشته شده است كه تجربه‌ای ۴۰ ساله در زمینه تدریس، پژوهش و تألیف در این
درس را به عنوان عضو برجسته هیئت علمی دانشگاه تهران با خود همراه دارد. در
این كتاب با اشاره به مطالب مقدماتی و بنیادی این درس، سعی شده هر
دانشجویی با هر سطح علمی به سطح مطلوب در این درس برسد. اشاره به تعاریف و
فرمول‌های مهم، حل ۱۱۳۰ تست در كتاب، بررسی و ارایه پاسخ تشریحی سؤالات
مهندسی مكانیك و عمران و مهندسی شیمی از سال ۱۳۷۵ تا ۱۳۹۴ در كتاب از
دلایلی است كه این كتاب را به عنوان یك كتاب منحصر به فرد در این زمینه
تبدیل كرده است.

 

« ترمودینامیک »

تعداد سؤالات این درس در آزمون ۲۰ سؤال می‌باشد. از مهمترین
دروس برای رشته مهندسی شیمی می‌باشد. ویژگی مهم این درس ریاضی‌پذیر بودن
مطالب آن می‌باشد. منابع مهم این درس در دانشگاه‌ها كتاب‌های ترمودینامیك
مهندسی شیمی تألیف اسمیت ون نس و ترمودینامیك تألیف ون وایلن می‌باشند كه
بیشتر كتاب‌هایی مبتنی بر تفهیم و تشریح مطالب درسی می‌باشند.

مهمترین چالش درس ترمودینامیك برای مهندسان شیمی مباحث
فوگاسیته و قانون گازها می‌باشد كه به دلیل انتزاعی بودن مطالب و كمبود
مثال‌های موجود در منبع ون نس همواره چالش برانگیزترین سرفصل درس
ترمودینامیك می‌باشد.

موسسه مدرسان شریف كتاب ترمودینامیك را چند سالی است روانه
بازار كرده و با ویرایش جدید، كتابی كامل جهت استفاده و آمادگی داوطلبان
آزمون كارشناسی ارشد ارائه شده است. در این كتاب ضمن آموزش مطالب به صورت
خلاصه و مفید، با تلفیق تست‌ها و پاسخ‌های تشریحی ۱۵ سال اخیر رشته‌های
مكانیك و مهندسی شیمی و همچنین با ارائه تست‌ها و مسائل تألیفی، سعی شده
كمبودهای دیگر كتاب‌ها پوشانده شده و دانشجو به یك منبع خوب و كامل از این
درس دسترسی داشته باشد. همچنین این كتاب برای دانشجویان رشته مهندسی فراوری
انتقال گاز قابل استفاده می باشد.

 

« كنترل فرآیند »

درس کنترل فرآیند، یکی از مهم­ترین دروس دوره کارشناسی ارشد
می­باشد که در رشته های مهندسی شیمی و مهندسی پلیمر به دلیل اهمیت کنترل
واکنش­های شیمیایی مورد توجه ویژه قرار گرفته است. تعداد سوالات این درس در
آزمون کارشناسی رشته مهندسی شیمی، ۱۵ سوال می باشد.

با توجه به کمبود کتابی که نیاز را در زمینه آزمون کارشناسی
ارشد برآورده سازد، کوشش شده تا کتابی کامل در این زمینه به رشته تحریر
برآورده شود. در این کتاب سعی بر آن بوده که با الگوریتم بندی روش حل و طرح
مثال­های فراوان و متنوع، کتابی جامع جهت آمادگی آزمون کارشناسی ارشد
فراهم گردد. لازم به ذکر است مطالب به گونه­ ای تنظیم شده است که کتاب نه
تنها برای داوطلبان آزمون ورودی کارشناسی ارشد مفید است، بلکه به عنوان یک
کتاب کمک آموزشی جامع می­تواند یاری­دهنده دانشجویان عزیز باشد.

در تهیه این مجموعه سعی شده است که مطالب درسی به شکلی بیان
شوند که خواننده با مطالعه این کتاب درک کاملی از موضوع درس داشته و سپس
آموخته­ های خود را محک بزند، و همچنین ارائه پاسخ­ های تشریحی و روش­های
حل مسائل این کتاب، به­گونه­ای می­باشد که با مطالعه چند مسئله از یک بحث،
حل سایر سؤالات از این دست و همچنین سؤالات مشابه به­سادگی امکان­پذیر
باشد.

کتاب مذکور شامل هفت فصل تحت عناوین زیر می­باشد:

۱ـ تبدیل لاپلاس

۲ـ سیستم­های درجه اول و دوم فرآیندهای شیمیایی

۳ـ تحلیل­های بلوکی و بررسی انواع کنترل کننده­

۴ـ پایداری و تحلیل پاسخ گذرا و دائم

۵ـ مکان هندسی ریشه­ ها و تحلیل پاسخ­ها

۶ـ پاسخ فرکانسی سیستم­ های خطی

۷ـ‌ معادله فضای حالت

در هر فصل مطالب کامل و جامعی از سرفصل­های مصوب آموزش عالی
همراه با هدفمندترین مثال­ها و مناسب­ترین چیدمان در جهت فهم دقیق و گام به
گام در هر فصل گنجانده شده است. در میان فصول عنوان شده، فصل دوم جایگاهی
ویژه در رشته­ های مهندسی شیمی و مهندسی پلیمر دارد که متاسفانه تاکنون
منبعی جامع مربوط به این فصل وجود نداشته است، اما در این کتاب سعی شده است
تمامی مطالب لازم همراه با مثال­های مکمل و مفید در این فصل گنجانده شود.
همچنین فصل­های ۲و۴ در آزمون­های کارشناسی ارشد رشته­های مذکور، بیشترین
تعداد سؤالات را به خود اختصاص داده­اند.

این درس در آزمون کارشناسی ارشد دارای ضریب یک می­باشد و
پاسخ­گویی به سؤالات این درس تأثیر به سزایی در رتبه داوطلبان آزمون
کارشناسی ارشد خواهد داشت. همچنین این درس از سال ۸۳ به مجموعه درس­های
آزمون سراسری مهندسی پلیمر پیوسته است. بنابراین سؤالات کنترل فرآیندهای
رشته مهندسی شیمی کنکور سال­های ۷۵ و کنکور آزاد سال­های ۸۰ـ۸۲ و همچنین
رشته مهندسی پلیمر کنکور سراسری سال­های ۸۳ـ۸۲ با پاسخنامه کاملا تشریحی
وجود دارد. علاوه بر ارائه سؤالات کنکورهای سراسری و آزاد مهندسی شیمی و
مهندسی پلیمر، تعدادی تست تالیفی تحت عنوان آزمون نیز به منظور سنجش
معلومات خواننده قرار داده شده است.

جهت مطالعه بیشتر به دانشجویان، کتاب کنترل فرآیندهای
واکنش­های شیمیایی دکتر رفیع زاده توصیه می­شود. در این کتاب معادله فضای
حالت، مختص دانشجویان رشته مهندسی پلیمر به صورت کامل بررسی شده است.
همچنین دانشجویان جهت تمرین مسائل بیشتر می­توانند از کتاب کنترل فرآیندهای
واکنش­های شیمیایی دکتر منوچهر نیک آذر، استفاده کنند.

 

« انتقال جرم و عملیات واحد ۱و۲ »

درس انتقال جرم و عملیات واحد در رشته مهندسی شیمی در كنكور
سراسری ۹۴ شامل ۲۰ تست بوده و ضریب آن (۴) می‌باشد، به همین دلیل در بین
دروس بالاترین اهمیت را دارد.

سرفصل‌های انتقال جرم شامل عملیات انتقال جرم، نفوذ مولكولی،
ضرایب انتقال جرم، دستگاه های گاز مایع، جذب گاز، سرفصل‌های عملیات واحد
این درس شامل تقطیر، استخراج مایع مایع، تبخیر، رطوبت‌دهی و رطوبت‌گیری،
خشك كردن، جذب سطحی، استخراج از جامدات، كریستالیزاسیون، فیلتریزاسیون
می‌باشد.

درس انتقال جرم علی‌رغم مفاهیم سنگین، در دوره كارشناسی در یك
درس سه واحدی تدریس می‌شود و عمده دانشجویان مهندسی شیمی در یادگیری
مفاهیم پایه این درس كه مبنای یادگیری درس عملیات واحد نیز می‌باشد مشكل
دارند. این ضعف در مباحثی از جمله دستگاه‌های گاز مایع و مفاهیم تقطیر كه
به طور مستقیم از انتقال جرم به عملیات واحد مرتبط می‌شود مشخص كننده ضعف
مفهومی دانشجویان می‌باشد. در فصول انتقال جرم فصل نفوذ مولكولی بیشترین
تعداد تست را در كنكور سراسری در سرفصل‌های این درس به خود اختصاص داده،
ویژگی مهم این فصل معرفی تفاوت بین مفاهیم نفوذ مولكولی و جابجایی می‌باشد.
از آنجا كه دانشجویان این رشته در درس‌های مكانیك سیالات و انتقال حرارت
با مفهوم پدیده‌های انتقال آشنا شدند در این درس در كنار جابجایی انتقال
جرم مفاهیم نفوذ مولكولی را نیز می‌آموزند. لازم به ذكر است در این درس
تعداد فرمول‌ها زیاد می‌باشد. لذا دانشجو باید برای یادگیری هر یك از این
فرمول‌ها باید روی مفاهیم مورد نظر تسلط پیدا كند. از جمله این فصول، فصل
ضرائب انتقال جرم می‌باشد.

در درس عملیات واحد مبحث تقطیر بیشترین تعداد تست را در كنكور
سراسری به خود اختصاص داده است. یادگیری دو روش مك‌كیب و پانچون كه دو روش
بسیار مهم در محاسبات تقطیر می‌باشد برای پاسخ‌گویی به تست‌های كنكور
الزامی است. در مجموع درس عملیات واحد نسبت به انتقال جرم حجم محاسبات
بیشتری را به خود اختصاص می‌دهد. اما یادگیری مفاهیم آن بسیار راحت‌تر از
مفاهیم انتقال جرم می‌باشد.

منابع و مراجع مهم برای درس انتقال جرم، انتقال جرم رابرت
تریبال ترجمه دكتر مرتضی سهرابی و دكتر طاهره كاغذ‌چی می‌باشد و برای
عملیات واحد نیز مك‌كیب می‌باشد.

همچنین مطالعه منبع انتقال جرم دكتر حسین بهمنیار نیز به
داوطلبان رشته مهندسی شیمی توصیه می‌شود كه علت آن جمع‌بندی تمامی مطالب
انتقال جرم از كتاب‌های مختلف پدیده‌های انتقال و ارائه توضیحات بهتر برای
فصل ضرائب انتقال جرم نسبت به كتاب تریبال می‌باشد.

دانشجویان باید توجه داشته باشند كه ایرادات هر یك از منابع فوق به شرح زیر می‌باشد:

انتقال جرم تریبال جذب سطحی را بسیار مختصرتر از مك‌كیب گفته،
همچنین سرفصل‌های تبخیر، كریستالیزاسیون، فیلتریزاسیون را ندارد. از طرفی
كتاب مك‌كیب مبحث تقطیر را به خوبی كتاب تریبال توضیح نداده است.

با توجه به ایرادات هر یك از كتب مرجع و كامل نبودن كتابهای
كنكور در حال حاضر و یا پراكندگی مطالب در كتاب انتقال جرم و عملیات واحد
انتشارات مدرسان شریف سعی شده ایرادات فوق رفع شود. لذا از جمله ویژگی‌های
بارز این كتاب می‌توان به توضیح كامل تمامی مباحث چالش برانگیز انتقال جرم و
ارائه مثال‌های متعدد برای فهم بهتر دانشجو و ارائه تست‌های انتقال جرم
مهندسی پلیمر در كنار تست‌های مهندسی شیمی اشاره كرد. در بخش عملیات واحد
نیز ارائه سرفصل‌های جدید سوال داده شده در كنكور سراسری كارشناسی ارشد از
جمله دستگاه‌ها و مشكلات كنترلی دستگاه‌ها، اقتصاد تبخیركننده و توضیح دقیق
و جامع مفاهیم تقطیر اشاره كرد. همچنین ارائه مثال‌های مدلسازی باعث شده
این كتاب برای دانشجویان مهندسی پلیمر نیز قابل استفاده باشد. علاوه بر
ویژگی‌های فوق ارایه‌ی پاسخ تشریحی به تمامی سؤالات دانشگاه‌های دولتی و
آزاد گذشته این كتاب را در بین كتب دیگر در این زمینه كاملاً متمایز كرده
است. همچنین ارایه تست‌های رشته‌های مهندسی شیمی ـ بیوتكنولوژی،‌ مهندسی
فراوری و انتقال گاز و مهندسی شیمی ـ داروسازی از نقاط قوت دیگر این كتاب
است.

 

« طرح راکتورهای شیمیایی »

درس طرح راكتورهای شیمیایی در رشته مهندسی شیمی در كنكور
سراسری ۹۴، شامل ۱۵ تست بوده است. ضریب این درس در كنكور كارشناسی ارشد
رشته مهندسی شیمی (۲) می‌باشد.

سرفصل‌های این درس شامل مفاهیم سینتیك واكنش‌های همگن، تفسیر
نتایج حاصل از انجام واكنش های شیمیایی درون راكتورهای ناپیوسته، طراحی
راكتورهای ایده‌آل برای واكنش‌های منفرد، طراحی راكتور برای واكنش‌های
منفرد، راكتورهای با جریان برگشتی، طراحی راكتور برای واكنش‌های چند‌گانه،
اثرات دما و فشار می‌باشد.

سرفصل‌های طراحی راكتور برای واكنش‌های چندگانه چالش
برانگیزترین فصل این كتاب می‌باشد. علت این موضوع پیچیدگی مكانیزم‌های
واكنش و تأثیر پارامترهایی نظیر گزینش‌پذیری واكنش بر روی عملكرد راكتورهای
شیمیایی می‌باشد. علاوه بر این در فصل اول كتاب مفاهیمی همچون قوانین
آرنیوسی و ذره حد واسط و در فصل دوم تعداد زیاد فرمول‌ها باعث سردرگمی
دانشجویان می‌شود. در فصول طراحی راكتورهای ایده‌آل برای واكنش‌های منفرد و
طراحی راكتور برای واكنش‌های منفرد مفاهیمی همچون اتصال راكتورها، ترتیب
اتصال راكتورها، زمان پر شدن، سرعت پرشدن و همچنین وجود گراف‌ها و شكل‌هایی
كه دانشجو برای فهم دقیق درس نیاز به یادگیری آنها دارد از جمله دیگر
چالش‌های این درس می‌باشد.

منابع و مراجع مهم این درس طرح راكتورهای شیمیایی تألیف
اوكتاو لونشپیل، مبانی مهندسی واكنش‌های شیمیایی تألیف هلند و مهندسی
واكنش‌های شیمیایی تألیف فوگلر می‌باشد. همچنین مطالعه منبع طراحی
راكتورهای پلیمریزاسیون تألیف دكتر وحید حدادی اصل نیز به داوطلبان توصیه
می‌شود.

لازم به ذكر است می توان از جمله ایرادات وارد به كتاب مهندسی
واكنش‌های شیمیایی تألیف اوكتاو لونشپیل به تنوع كم تعداد سوالات و
غلط‌های تایپی متعدد اشاره كرد.

با توجه به ایرادات هر یك از كتب مرجع و كامل نبودن كتابهای
كنكور در حال حاضر و یا پراكندگی مطالب در كتاب طراحی راكتورهای شیمیایی
انتشارات مدرسان شریف سعی شده ایرادات فوق رفع شود. لذا از جمله ویژگی‌های
بارز این كتاب می‌توان به تنوع بسیار زیاد مثال‌ها در قالب مثال‌های متن
اشاره كرد. كه با توجه به سبك جدید سوالات مطرح شده در كنكور سراسری
دانشجویان نیازمند به منبعی هستند كه مفاهیم كتاب لونشپیل با مثال‌های
بیشتر و توضیح بیشتر مفاهیمی كه در كتاب منبع به صورت مختصر به آن پرداخته
شده را ارائه دهد. همچنین در فصولی نظیر واكنش‌های چند‌گانه سعی شده
پیچیدگی‌هایی كه باعث ایجاد ابهام برای دانشجویان می‌شود بیشتر توضیح داده
شود. علاوه بر این بسیاری از مفاهیم متن كتاب و پرسش‌های پایان فصل كتاب
لونشپیل در این كتاب در قالب تست ارائه شده تا دانشجویان علاوه بر آمادگی
برای كنكور كارشناسی ارشد از این كتاب به عنوان مرجع دانشگاهی نیز استفاده
كنند. ارایه تمامی تست‌های دانشگاه دولتی از سال ۷۵ تا ۹۴ و تست‌های
دانشگاه آزاد چند سال اخیر، از دیگر ویژگی‌های منحصر به فرد این كتاب
می‌باشد كه باعث می‌شود داوطلب با تست‌های مختلف این درس آشنا شود.

 

« ریاضیات (کاربردی ـ عددی) »

درس كاربرد ریاضیات در مهندسی شیمی كه به نام ریاضیات كاربردی
ـ عددی نیز شناخته می‌شود در كنكور سراسری ۹۴ شامل ۲۰ تست بوده است. لازم
به ذكر است این درس در سالهای گذشته نیز به همین صورت و با همین تعداد تست
بوده است. ضریب این درس برای داوطلبان رشته مهندسی شیمی (۳) می‌باشد و به
لحاظ اهمیت جزء دروس مهم محسوب می‌شود.

این درس شامل دو بخش تحلیلی و عددی می‌باشد. بخش تحلیلی شامل
معادلات دیفرانسیل و مدلسازی ریاضی (فرمولاسیون) می‌باشد. بخش عددی كتاب
مباحث محاسبات عددی را به خود اختصاص می‌دهد. سرفصل‌های این درس عبارتند
از: مدلسازی ریاضی و فرمولاسیون، معادلات دیفرانسیل معمولی، معادلات
دیفرانسیل مرتبه اول، معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم و بالاتر، دستگاه
معادلات دیفرانسیل خطی مرتبه اول، توابع لژاندر، بسل و توابع خاص، تبدیل
لاپلاس و كابردهای آن، سری فوریه، انتگرال فوریه و تبدیل فوریه،
اورتوگونالیتی، معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی، حل عددی معادلات غیرخطی،
مشتق‌گیری عددی، انتگرال‌گیری عددی،‌ حل عددی معادلات دیفرانسیل، حل
معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی به روش عددی،‌ جبر خطی و حل دستگاه‌های
معادلات خطی.

بخش عددی كه حدود نیمی از تست‌های ریاضیات كاربردی ـ عددی را
به خود اختصاص می‌دهد نسبت به بخش تحلیلی مباحث راحت‌تری را شامل می‌شود.
اما در مبحث مرتبه خطاها به دلیل عدم توضیح كافی در مراجع و منابع ممكن است
دانشجویان را به چالش بكشاند. در بخش تحلیلی نیز تست‌های مدلسازی سال‌های
اخیر رو به دشواری گذاشته و عدم تسلط دانشجویان روی مفاهیم این مبحث از
جمله المان‌گیری، موازنه و … می‌تواند چالش برانگیز باشد. از طرفی اغلب
دانشجویان در روند حل مبحث معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی، سری‌ها،
معادلات بسل، از درس معادلات دیفرانسیل و ریاضیات مهندسی دچار ضعف هستند.

منابع و مراجع مهم این درس كتاب كاربرد ریاضیات در مهندسی
شیمی تألیف دكتر منوچهر نیك‌آذر و دكتر ریاض خراط و همچنین كتاب كاربرد
ریاضیات در مهندسی شیمی و پلیمر تألیف دكتر مهدی رفیع زاده می‌باشد. البته
كتاب كاربرد ریاضیات در مهندسی شیمی دكتر نیك‌آذر و دكتر خراط مباحث را
بسیار گسترده‌تر از سطح كنكور بیان كرده و كتاب دكتر رفیع‌زاده نیز بیشتر
مسائل را با استفاده از نرم‌افزار مطلب حل كرده و دید كنكوری ندارد.

با توجه به ایرادات هر یك از كتب مرجع و كامل نبودن كتابهای
كنكور در حال حاضر و یا پراكندگی مطالب در كتاب ریاضیات كاربردی ـ عددی
انتشارات مدرسان شریف سعی شده ایرادات فوق رفع شود. لذا از جمله ویژگی‌های
بارز این كتاب می‌توان به آموزش مباحث مفهومی از جمله مفاهیم معادلات
دیفرانسیل با مشتقات جزئی و توابع بسل و لژاندر كه از جمله ایرادات رایج
دانشجویان مهندسی شیمی می‌باشد و نیز مثال‌های متعدد ارائه شده در متن درس
كه جهت فهم بهتر سرفصل‌های ارائه شده می‌باشد، اشاره كرد. ارایه سؤالات و
پاسخ‌های تشریحی تمامی تست‌های ۱۵ سال اخیر دانشگاه‌های سراسری و آزاد از
دیگر نقاط قوت این كتاب خوب محسوب می‌شود. همچنین پاسخ تست‌های آزمون های
سال ۸۴ به بعد در رشته‌های مهندسی پلیمر، مهندسی نفت، مهندسی شیمی ـ مخازن
هیدروكربوری در این كتاب آورده شده است.

 

نام دروس و ضرایب رشته مهندسی شیمی براساس دفترچه سال ۹۵

عناوین دروس امتحانی: ۱- زبان عمومی و تخصصی
(انگلیسی)، ۲- انتقال حرارت (۱و۲)، ۳- ترمودینامیک، ۴- مکانیک سیالات، ۵-
کنترل فرآیند، ۶- انتقال جرم و عملیات واحد (۱و۲)، ۷- طرح راکتورهای
شیمیایی، ۸- ریاضیات (کاربردی، عددی).

 

رشته گرایش کد ضریب ضرایب دروس امتحانی به ترتیب دروس
(از راست به چپ)
۱ ۲ ۳ ۴ ۵ ۶ ۷ ۸
۱) مهندسی شیمی ۱) ترموسینتیک و کاتالیست ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۲) فرآیندهای جداسازی ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۳) طراحی فرآیند ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۴) مدل سازی، شبیه سازی و کنترل ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۵) محیط زیست ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۶) فرآوری و انتقال گاز ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۷) صنایع پتروشیمی ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۸) مهندسی صنایع غذایی ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۹) صنایع شیمیایی معدنی ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۱۰) نانوفناوری ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۱۱) پلیمر ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۱۲) پدیده های انتقال ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۱۳) زیست پزشکی (بیومدیکال) ۱ ۱ ۳ ۳ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳
۲) مهندسی تسلیحات* ۱ ۱ ۳ ۲ ۲ ۱ ۴ ۲ ۳

 



هیدرات گازی چیست؟

هیدرات های گازی اصولاً ترکیبی از گازهای سبک مثل متان، اتان
یا دی اکسیدکربن است که تحت یک شرایط خاص دمایی و فشاری با مولکول های آب
ترکیب شده و ماده یی شبیه به یخ را تشکیل می دهد. همان طوری که بیان شد
هیدرات در محل هایی که فشار زیاد یا دمای کم وجود داشته باشد، تشکیل می شود
و از این رو کاوش های آن در مناطق سردی مثل قطب و کانادا و منطقه سیبری و
نیز کف اقیانوس ها در جریان است. این از آن جهت است که از هیدرات گازی به
عنوان منبع عظیم برای تامین انرژی یاد می شود چون از لحاظ تئوری در یک حجم
از هیدرات گازی متان (در فشار ۲۶ اتمسفر و صفر درجه سانتیگراد) حدود ۱۶۴
حجم گاز متان وجود دارد. از دهه ۱۹۶۰ میلادی به بعد تحقیقات و پژوهش های
زیادی در ارتباط با کشف منابع، خواص و مضرات این ترکیبات انجام شده است.
مضرات آنها نیز بدین گونه است که احتمال تشکیل هیدرات گازی در داخل لوله
گاز یا تجهیزات صنعتی نیز وجود دارد که این وضعیت خطرناک اعلام شده است. از
هیدرات های گازی به عنوان «مشکل آفرین» برای صنایع پالایش و انتقال گاز
نام برده می شود. در عرصه بین المللی از کشورهای کانادا، ژاپن، هند، روسیه و
امریکا به عنوان پیشرو در این مبحث نام برده شده است که پایلوت هایی نیز
برای بهره برداری از این ترکیبات برپا داشته اند. در کشور ما نیز طی سال
های گذشته فعالیت های متفاوتی در این خصوص انجام پذیرفته است که در این
ارتباط می توان به تلاش های سازمان زمین شناسی، پژوهشگاه صنعت نفت، شرکت
ملی گاز و شرکت ملی نفت فلات قاره اشاره کرد که امیدواریم نتایج این تلاش
ها هر چه زودتر به بار بنشیند. البته گروهی از دانشمندان با دیدگاهی
خلاقانه به این مقوله می نگرند یعنی می خواهند گاز طبیعی یا متان را به جای
انتقال با خط لوله یا تانکر و مخزن به صورت هیدرات گازی درآورند تا ۱۶۴
برابر فشرده شده و در مقصد از این گاز استفاده شود. به علاوه انتقال این
هیدرات های گازی توسط کشتی نیز بسیار آسان خواهد بود. مقاله زیر بیانگر
تلاش گروهی از این دانشمندان است.
معمولاً متان و گاز طبیعی از طریق
خطوط لوله گاز یا مخازن تحت فشار جابه جا می شوند اما اخیراً شیمیست ها
روشی را برای انتقال گازها توسعه داده اند که چیزی نیست جز انتقال گاز به
صورت پودر.
کوپر و همکارانش در دانشگاه لیورپول انگلستان دریافته اند که
می توان متان را درون ماده یی عجیب به نام «آب خشک» محبوس کرد. این ماده
چیزی نیست جز مخلوطی از سیلیس و آب که کاملاً شبیه یک پودر ریز سفیدرنگ
است. اساساً متان با آب موجود واکنش کرده و یک ماده کریستالی به نام هیدرات
گاز متان تولید خواهد کرد که در آن مولکول های متان در درون بشکه یی یخ
مانند از مولکول های آب جانشین شده است. در اصل با این روش می توان راهی
برای ذخیره سازی راحت متان برای استفاده در خودرو ارائه کرد. این روش از آن
جهت ایده خوبی است که خودروهایی با سوخت متان نسبت به خودروهایی با دیگر
سوخت های فسیلی، آلودگی کمتری دارند. متان قسمت اعظم گاز طبیعی را تشکیل می
دهد و از این ماده جدید می توان به عنوان جایگزین خطوط لوله در انتقال این
گاز از مناطق گازی بهره جست.اسلوان در دانشکده معدن کلرادو به عنوان متخصص
هیدرات های طبیعی مشغول کار است. به نظر او این مساله از آن جهت دارای
اهمیت زیادی است که حدود ۷۰ درصد از ذخایر گازی جهان در مخازن کوچک و
دورافتاده قرار دارند که برپایی خطوط لوله جهت انتقال گاز آنها اقتصادی
نیست.

یک پارادوکس
از لحاظ تئوری، هیدرات گاز متان به
صورت طبیعی زمانی تشکیل می شود که در فشار بالاو دمای پایین، آب با متان
مخلوط شود. هم اکنون در اعماق دریاها لایه های ضخیمی از این ماده کریستالی
شکل وجود دارد که می تواند به عنوان ذخایر سوخت مورد بهره برداری قرار
گیرد. البته یکی از نگرانی های موجود آن است که با افزایش دمای کره زمین،
احتمال تجزیه این هیدرات ها افزایش یافته و موجب انتشار گازهای گلخانه یی
از اعماق دریاها شود که این موضوع تسریع گرمایش جهانی را در پی خواهد داشت.
این مکانیسم به عنوان یکی از علل تغییرات شدید زیست محیطی در گذشته های
بسیار دور نیز مطرح است. البته پیش از این نیز موضوع بهره برداری از هیدرات
گاز متان به صورت «متان جامد» به منظور ذخیره سازی و انتقال مطرح بوده
است. در ژاپن شرکت مهندسی و کشتی سازی میتسویی، طرح پایلوتی را برای تولید
هیدرات های گاز طبیعی روی عرشه کشتی در دست بررسی دارد تا بتواند این گاز
را از مناطق دورافتاده دریایی انتقال داده و ضمناً قسمتی از این گاز را به
عنوان سوخت در خود کشتی مصرف کند. هم اکنون مساله موجود آن است که لایه های
هیدراتی فقط تحت شرایط سرما و فشار و با کندی تشکیل شده اند و نوعاً نیز
لایه یی از این مواد روی سطح آب ایجاد می شود و از رشد بیشتر آنها جلوگیری
می کند. هر چند با اختلاط شدید گاز و آب می توان سرعت تشکیل مواد را افزایش
داد ولی این فرآیند طاقت فرسا و پرهزینه است. کوپر و همکارانش برای حل این
مساله راه حلی یافته اند که طی آن آب به قطرات بسیار ریز و پایدار بدل می
شود تا سطح تماس با گاز افزایش یابد. آنها در این فرآیند، آب را به «آب
خشک» تبدیل می کنند که این کار با شکل خاصی از سیلیس به نام «سیلیس بخارشده
آبگریز» انجام می پذیرد. این شکل از سیلیس همان دانه های ریز سیلیس است که
با قرار دادن یک لایه شیمیایی آن را به صورت دفع کننده آب درآورده اند.
این ذرات سیلیس سطح قطرات آب را پوشانده و از منعقد شدن آنها جلوگیری می
کنند. کوپر برای بیان این پدیده می گوید: «آیا تاکنون قطرات آب موجود روی
غبار خشک را دیده اید، این نیز چنین چیزی است یعنی کره یی از غبار روی سطح
آب تشکیل می شود.» او می افزاید: این اصطلاحاً «آب خشک» ماده غریبی است چون
«شبیه پودر است ولی هنگامی که آن را روی پوست خود مالش می دهید پوست شما
مرطوب شده و احساس خنکی به شما دست می دهد که این به خاطر آزاد شدن آب
است.» محققان دریافته اند این پودر تولیدی توسط آنها، قادر است در دمای
انجماد آب مقدار زیادی متان را در خود جذب کرده و هیدرات گاز متان را به
صورت کریستالی در درون قطرات پوشیده با سیلیس تولید کند. این به صورتی است
که در هر شش گرم از این ماده می توان یک لیتر گاز متان ذخیره کرد. این
ظرفیت ذخیره سازی به ظرفیت تعیین شده توسط وزارت انرژی امریکا برای چنین
موادی بسیار نزدیک است و ضمناً قادر است به خوبی با دیگر محیط های پیشنهادی
برای ذخیره سازی نیز رقابت کند. البته چون این ماده پیشنهادی از مواد
اولیه ارزان قیمت تهیه شده است پس صرفه پذیری اقتصادی آن نسبت به دیگر روش
های بالقوه برای حبس متان مثل شبکه های مولکولی مصنوعی بیشتر است.

سرمایش و چرخاندن سریع
البته
هنوز تا رسیدن به یک فرآیند صنعتی قابل قبول موانع زیادی بر سر راه وجود
خواهد داشت. یکی از موارد آن است که این هیدرات فقط در سرما پایدار است
یعنی در فشار اتمسفری باید تا منفی۷۰ درجه سانتیگراد سرد شود و این در حالی
است که اگر این هیدرات در یک محیط متان تحت فشار باشد، این آستانه دمایی،
بیشتر خواهد بود. باید توجه داشت اگر این ماده گرم شود، متان از آن آزاد
خواهد شد. کوپر توضیح می دهد گروه او توانسته است با استفاده از نمک های
محلول در آب، هیدراتی ایجاد کند که در دمای اتاق پایدار باشد و مشکل آنجاست
که آن وقت ساخت «آب خشک» از این مخلوط مشکل خواهد بود. این مرحله یی است
که به گفته او «کار بسیار مشکلی است». مشکل بعدی آن است که این قطرات پس از
مدتی شروع به واکنش کرده و پس از چند بار جذب و دفع متان، با متان واکنش
می کنند. البته اگر پودرهای ریز اولیه را درون یک مخلوط کن دستی بریزیم می
توانیم آنها را احیا کنیم. در همین ارتباط کوپر می افزاید: «ضمن ذخیره سازی
گاز، مشکل خواهد بود که به یکباره به همه اهداف دست یابیم و ضمناً آنکه ما
هنوز در مرحله بهینه سازی پارامترهای اقتصادی نیستیم.»

 



    ویدیو : منابع ارشد مهندسی فرآیند
این مطلب را به اشتراک بگذارید :

a b