Engineering Commons^™

การเตรียมอนุภาคจากเจลาติน-ไฟโบรอินไหมไทยด้วยวิธีการทำแห้งเยือกแข็งและบด เพื่อประยุกต์ใช้ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก, อรทัย ศุภวรรณวิบูล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กระบวนการขึ้นรูปอนุภาคหลายกระบวนการต้องใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ในการขึ้นรูป นอกจากปัญหาทางด้านสิ่งแวดล้อมแล้ว ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ตกค้างอาจเป็นพิษต่อเซลล์หรือส่งผลต่อคุณสมบัติทางชีวภาพของเซลล์ได้ ในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเตรียมอนุภาคที่ไม่ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ผ่านกระบวนการขึ้นรูปแบบใหญ่ไปเล็ก ไฟโบรอิน (S) จากรังไหมไทย Bombyx mori (นางน้อยศรีสะเกษ 1) ผสมกับเจลาติน (G) ที่อัตราส่วนต่าง ๆ กัน คือ S100, S80G20, S50G50, S20G80 และ G100 มาขึ้นรูปเป็นแผ่นฟองน้ำด้วยกระบวนการทำแห้งเยือกแข็งและเชื่อมขวางด้วยกลูตารัลดีไฮด์ (ร้อยละ 0.10-0.20 โดยปริมาตร) แผ่นฟองน้ำที่ขึ้นรูปได้ถูกบดให้เป็นอนุภาค และคัดขนาด 1,000-2,000 ไมโครเมตรมาใช้ในการศึกษา ผลการทดสอบความเสถียรตัวในน้ำที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง พบว่าอนุภาคสูญเสียน้ำหนักไปน้อยกว่าร้อยละ 10 ส่วนในสารละลายเอนไซม์โปรติเอสชนิด XIV (ค่าความพีเอช 7.4) อนุภาคที่มีไฟโบรอินเป็นองค์ประกอบสูง ย่อยสลายช้ากว่าอนุภาคเจลาตินอย่างเดียวในเวลา 24 ชั่วโมง เพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางชีวภาพสำหรับการประยุกต์ใช้ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก จึงมีการสะสมผลึกแคลเซียมฟอสเฟตบนพื้นผิวของอนุภาค โดยการแช่อนุภาคในสารละลายแคลเซียมคลอไรด์สลับกับสารละลายไดโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟต 4, 8 และ 12 รอบ เมื่อเพิ่มจำนวนรอบในการแช่สลับมากขึ้น อนุภาคมีน้ำหนักเพิ่มมากขึ้น 1.6-4.2 เท่า โดยมีอัตราส่วนของแคลเซียมต่อฟอสฟอรัสของผลึกบนอนุภาคมีค่าประมาณ 0.86-1.28 (โดยอะตอม) ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับไฮดรอกซีอะพาไทต์ในกระดูกมนุษย์ (1.15-1.70) และมีอัตราส่วนองค์ประกอบอินทรีย์ต่ออนินทรีย์หลังจากการแช่สลับ 12 รอบประมาณ 25:75 การทดสอบการย่อยสลายทางชีวภาพในสารละลายเอนไซม์โปรติเอสชนิด XIV พบว่าที่เวลา 14 วัน อนุภาคที่เคลือบผิวทุกชนิดมีน้ำหนักคงเหลือมากกว่าอนุภาคที่ไม่เคลือบผิว 2.6-7.0 เท่า การเคลือบผิวด้วยแคลเซียมฟอสเฟตช่วยให้การยึดเกาะและเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็งกระดูกออสทิโอซาร์โคมา (SaOS-2) ได้ดีกว่าอนุภาคที่ไม่เคลือบผิว จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่ากระบวนการขึ้นรูปที่ใช้นี้เป็นทางเลือกที่ปลอดภัยสำหรับการผลิตอนุภาคโดยไม่ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ อนุภาคที่ผลิตได้มีคุณสมบัติเบื้องต้นเหมาะสมสำหรับการพัฒนาต่อยอดในงานด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก

การเปรียบเทียบความสามารถของแบบจำลองคณิตศาสตร์ในการวิเคราะห์รูปแบบการปลดปล่อยยาของยาแบบควบคุมการปลดปล่อย, ศศิพิมพ์ สาระธนะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การพัฒนายาแบบควบคุมการปลดปล่อย (controlled - release drug) ให้มีรูปแบบการละลายที่เหมาะสม ต้องนำข้อมูลการทดลองการละลายมาฟิตกับสมการแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ งานวิจัยนี้ได้นำเสนอการปรับปรุงแบบจำลอง 5 แบบ ได้แก่ สมการจลศาสตร์อันดับศูนย์ (Zero Order) สมการจลศาสตร์อันดับหนึ่ง (First Order) สมการฮิกซอล - คลอเวล (Hixson - Crowell) สมการฮิกูชิ (Higuchi) และสมการคอสเมเยอร์ - เพบพาส (Korsmeyer - Peppas) ให้มีรูปแบบและตัวแปรที่สม่ำเสมอและสอดคล้องกัน และได้นำสมการทั้ง 5 แบบไปฟิตข้อมูลการละลายของยา 3 ชนิดได้แก่ ยาไดโคลฟีแนคโซเดียม (Diclofenac sodium) ยาโซเดียมวาลโปรเอท (Sodium valproate) และยาดิลไทอะเซมไฮโดรคลอไรด์ (Diltiazem HCl) พบว่าควรแบ่งข้อมูลการละลายออกเป็นช่วง ๆ ให้สอดคล้องกับสภาวะของการทำละลาย คือ ช่วงที่ 1 วิเคราะห์ผลการทดลองตั้งแต่เวลาที่ 0 - 2 ชั่วโมง ที่มีการทดสอบการละลายในสารละลายส่วนกลางที่เป็นกรด pH 1.2 (จำลองเสมือนการละลายของยาในกระเพาะอาหาร) และช่วงที่ 2 วิเคราะห์ผลการทดลองตั้งแต่เวลาที่ 2 ชั่วโมง จนกระทั่งตัวยาสำคัญละลายหมด ซึ่งมีการทดสอบการละลายในสารละลายส่วนกลางที่เป็นฟอสเฟส บัพเฟอร์ pH 6.8 (จำลองเสมือนการละลายของยาในลำไส้) เพื่อให้เห็นรูปแบบการละลายของยาในแต่ละช่วงที่ชัดเจนกว่าการวิเคราะห์ผลการทดลอง ตั้งแต่เวลาที่ 0 ชั่วโมง จนกระทั่งตัวยาสำคัญละลายหมด และยังช่วยให้เห็นผลของสารเติมแต่งต่อรูปแบบการปลดปล่อยยาที่ชัดเจนมากขึ้น

อิทธิพลของขนาดและองค์ประกอบของอนุภาคไมโครเจลาติน/ไฟโบรอินไหมไทยต่ออัตราการเจริญเติบโตของเซลล์ไฟโบรบลาสและเซลล์มะเร็ง, อวิกา ซุ่นมงคล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาอิทธิพลของขนาดและองค์ประกอบของอนุภาคไมโครเจลาติน/ไฟโบรอินไหมไทย (สายพันธุ์เหลืองไพโรจน์) ต่อการเจริญเติบโตของเซลล์ไฟโบรบลาส (Mouse cell line, L929) และเซลล์มะเร็ง (Cervical carcinoma cell line, CaSki) และพัฒนาอนุภาคไมครอนเป็นพาหะขนส่งเซลล์ไปยังสัตว์ทดลอง อนุภาคขนาดไมครอนที่มีองค์ประกอบของเจลาตินและไฟโบรอินไหมไทยอัตราส่วนผสมโดยน้ำหนักของเจลาตินต่อไฟโบรอินไหมไทย ได้แก่ 100/0, 90/10 และ 80/20 โดยใช้ความเข้มข้นของแข็งรวมร้อยละ 2.5, 5 และ 7.5 โดยน้ำหนัก ถูกขึ้นรูปด้วยวิธีอิมั่ลชั่นแบบน้ำในน้ำมัน โดยใช้อัตราส่วนน้ำต่อน้ำมัน 1 ต่อ 30 และความเร็วรอบในการปั่นกวน 3000 รอบ/นาที และเชื่อมขวางด้วยสารละลายกลูตารัลดีไฮด์พบว่า การผลิตอนุภาคทุกอัตราส่วนโปรตีน มีผลได้ในช่วง 60-80 เปอร์เซ็นต์ หลังการคัดแยกขนาดอนุภาคในช่วง 32-75 ไมครอน มีร้อยละผลได้สูงสุด ซึ่งมีขนาดเหมาะสมในการฉีดผ่านหัวเข็มการแพทย์ได้ อนุภาคที่มีองค์ประกอบของไฟโบรอินหรือปริมาณของแข็งมากขึ้น มีอัตราการย่อยสลายทางชีวภาพต่ำลง (ในสารละลายเอนไซม์โปรตีเอส XIV) และดูดซับน้ำลดลง (ในน้ำปราศจากไอออน อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส พีเอช 5.8) ร้อยละการยึดเกาะของเซลล์ CaSki ที่เวลาเพาะเลี้ยง 6 ชม. บนอนุภาคขนาด 32-75 ไมโครเมตร มีค่ามากที่สุด และอัตราการเจริญเติบโตจำเพาะของเซลล์ (µ) บนอนุภาคขนาด 32-100 ไมโครเมตร มีค่าไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ และเซลล์ L929 และ CaSki สามารถเจริญเติบโตได้ดีบนอนุภาคไมครอนเจลาติน (100/0) มีค่า µ เท่ากับ 1.65x10-2 และ 2.05x10-2 ต่อชั่วโมง ตามลำดับ ผลการปลูกถ่ายเซลล์มะเร็งปากมดลูกลงในหนูนู๊ดไมซ์ (BALB/c-nude mice) พบว่าอนุภาคไมโครเจลาตินที่ใช้เป็นพาหะในการขนส่งเซลล์มะเร็ง สามารถกระตุ้นให้เกิดการสร้างก้อนมะเร็งที่มีปริมาตรมากกว่า 7 เท่าและมีปริมาณหลอดเลือดเกิดใหม่สูงกว่า 2 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับการปลูกถ่ายเซลล์มะเร็งลงในหนูทดลองโดยตรง จะเห็นได้ว่า อนุภาคไมครอนสามารถใช้เป็นพาหะขนส่งเซลล์มะเร็งสำหรับงานวิจัยด้านเซลล์มะเร็งได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การจำลองค่าเริ่มต้นการเกิดเพอร์คอเรชันของวัสดุแกรฟีนนาโนคอมโพสิต, อนุพงศ์ ขันธิกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วัสดุพอลิเมอร์เป็นที่นิยมนำมาใช้งานเนื่องจากสามารถใช้งานได้หลากหลาย แต่หนึ่งในข้อจำกัดของวัสดุพอลิเมอร์คือไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ การเติมสารเติมแต่งที่สามารถนำไฟฟ้าได้ลงไปในเนื้อพอลิเมอร์ถึงจุดที่เรียกว่าเพอร์คอเรชันจะทำให้พอลิเมอร์นั้นสามารถนำไฟฟ้าได้ ในงานวิจัยนี้ได้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายจุดเพอร์คอเรชัน โดยเปรียบเทียบแบบจำลอง 3 แบบได้แก่ แบบจำลองแกนอ่อน แบบจำลองแกนแข็ง และแบบจำลองแกนแข็งเปลือกอ่อน ผลการคำนวณได้ว่าแบบจำลองแกนแข็งเปลือกอ่อนจะทำนายจุดเพอร์คอเรชันได้ใกล้เคียงกับค่าจากการทดลองมากกว่าแบบจำลองอื่น เพราะแบบจำลองแกนแข็งเปลือกอ่อนมีความคล้ายคลึงกับวัสดุจริงมากที่สุด โดยในส่วนของเปลือกอ่อนเป็นบริเวณเกิดปรากฏการการกระโดดของอิเล็กตรอนซึ่งเกิดในวัสดุจริงระหว่างสารเติมแต่งได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้การคำนวณจะแม่นยำมากขึ้นเมื่อเพิ่มขนาดปริมาตรตัวแทนในแบบจำลองและเมื่อเพิ่มจำนวนครั้งของการเฉลี่ยผลลัพธ์

Ultrathin Graphene Oxide Membranes For Water Purification: Fundamentals & Potential Applications, Weiwei Xu

Theses and Dissertations

To develop ultrathin GO membranes with both high permeation rate and excellent selectivity, it is essential to understand the interlayer nanostructure and its influence on water purification performance. We purposely deposited GO at a fast rate and at a rate ~12 times slower to control the interlayer nanostructure of the resulting membranes. The d-spacing difference between proposed thermodynamically favored interlayer structure which formed at slow deposition rate and another relative randomly packed interlayer structure formed at fast deposition rate were corroborated by XRD, organic vapor deposition, and AFM. Molecular dynamics simulations further confirmed that, in type I structure, functionalized patches …

Semi-Empirical Model For Fire Spread In Shrubs With Spatially-Defined Fuel Elements And Flames, Dallan Prince, Chen Shen, Thomas H. Fletcher

Faculty Publications

A semi-empirical model was developed which forms shrub geometries from distinct fuel elements (e.g. leaves) and describes flame spread from element to element. Ignition, flame growth and flame decay patterns were based on combustion data of single leaves. Extension of the model to various heating conditions was achieved by scaling the flame growth parameters using physics-based heat transfer models. The resulting model offers a novel approach to examine fire spread and to explicitly describe both distinct fuel elements and fire behavior. This approach balances computational speed and modeling detail while providing a unique perspective into fire spread phenomena. Comparisons of …

Green Synthesis Of Copper Oxide Nanoparticles In Aqueous Medium As A Potential Efficient Catalyst For Catalysis Applications, Waad Mohsen, M. A. Sadek, Hany A. Elazab

Chemical and Biochemical Engineering Faculty Research & Creative Works

In this research, we have developed a reliable green method for the synthesis of copper oxide nanoparticles as a potential efficient catalyst for several catalysis applications. In our experimental approach, microwave-assisted synthesis technique was used in order to perform chemical reduction of copper salt using hydrazine hydrate as a strong reducing agent. The prepared catalyst was characterized using various techniques showing the formation of well dispersed copper oxide nanoparticles. The synthesized Copper oxide catalyst shows many advantages including the use of environmentally benign solvent systems, green synthetic approach, and mild reaction conditions.

Bulletproof Vests/Shields Prepared From Composite Material Based On Strong Polyamide Fibers And Epoxy Resin, Remon A. Mankarious, Mostafa A. Radwan, Mostafa Shazly, Hany A. Elazab

Chemical and Biochemical Engineering Faculty Research & Creative Works

Fiber Reinforced Plastics (FRP) have arisen as a main class of tactual materials having high strength and light weight implemented in a large scale of different applications. This study performs a comparison between the enhanced propidines of Kevlar 49 fiber and Twaron CT 704 reinforced with epoxy resin to obtain an efficient, light weight and slim body m o r capable of resisting high speed projectiles (9 mm bullets). Reinforcing the fabrics adds extra strength to the fabrics instead of using several unreinforced fabrics which increases the weight thickness and the cost of the final product. The response of the …

Mechanical Characteristics For Different Composite Materials Based On Commercial Epoxy Resins And Different Fillers, Marwa Mhamed Naeem, Mostafa A. Radwan, Mohamed A. Sadek, Hany Sa. Elazab

Chemical and Biochemical Engineering Faculty Research & Creative Works

In this research, different compositions of composite materials based on epoxy resin and four different fillers were prepared and all mechanical characteristics were investigated to reach a composite material having high resistance to impact by high kinetics energy projectiles which is required in the production of bulletproof jackets and also in cassette shields of explosive reactive armors to protect tanks. This composite material is usually applied as layers with other polymeric fibers such as carbon fibers and Kevlar (polyamide) sheets. The used epoxy consists of Epon as linear epoxy and tertiary amine as hardener. The used fillers are carbon black, …

Boosting The Electrochemical Performance Of Li₁.₂Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃O₂ By Atomic Layer-Deposited Ceo₂ Coating, Yan Gao, Rajankumar L. Patel, Kuan-Yu Shen, Xiaofeng Wang, Richard L. Axelbaum, Xinhua Liang

Chemical and Biochemical Engineering Faculty Research & Creative Works

It has been demonstrated that atomic layer deposition (ALD) provides an initially safeguarding, uniform ultrathin film of controllable thickness for lithium-ion battery electrodes. In this work, CeO₂ thin films were deposited to modify the surface of lithium-rich Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂ (LRNMC) particles via ALD. The film thicknesses were measured by transmission electron microscopy. For electrochemical performance, ∼2.5 nm CeO₂ film, deposited by 50 ALD cycles (50Ce), was found to have the optimal thickness. At a 1 C rate and 55°C in a voltage range of 2.0-4.8 V, an initial capacity of …

Estimation And Utilization Of Landfill Gas From Egyptian Municipal Wastes, A Case Study, Ali Habib, Ahmed A. Abdel-Rehim

Mechanical Engineering

Purpose

As the first Author had the chance to invest in landfill gas plant (EL Hammam plant) that flare approximately 1000 m3/hr. to generate electricity. Two critical question must be answered in order to proceed with the feasibility study. The three questions are:

1. 1- How many years this landfill gas emission will last?

2. 2- How much energy can be generated from one million ton if landfilled?

3. 3- How much CO2 in tons will be saved during the project life time?

Methods: Experimental method is used to determine BMP (Biochemical methane potential) ton CH4/ton waste. With

results we can know the …

The Effect Of Different Insertion Techniques On The Depth Of Cure And Vickers Surface Micro-Hardness Of Two Bulk-Fill Resin Composite Materials, Lamiaa Mahmoud Moharam, Ahmed Zohair El-Hoshy, Karim Abou-Elenein

Chemical and Biochemical Engineering Faculty Research & Creative Works

Background: The aim of this study was to evaluate the Vickers surface micro-hardness and the depth of cure of two bulk-fill resin composites and one incremental-fill resin composite. Material and Methods: Two Bulk-fill dental resin composites (X-tra Fil, Voco; Sonic-FillTM 2, Kerr Corporation) and an incremental-fill dental resin composite (Filtek™ Z250 XT, 3M ESPE) were used. Sixty cylindrical specimens of 4 mm thickness were prepared using split Teflon molds. Specimens were divided into six groups (n=10) according to the type of the material used and according to the insertion technique applied (bulk or incremental). Prepared specimens were stored dry in …

Investigation Of Local Velocities And Phase Holdups, And Flow Regimes And Maldistribution Identification In A Trickle Bed Reactor, Mohd Fitri Bin Abdul Rahman

Doctoral Dissertations

"Trickle bed reactors are packed beds of catalyst on which gas and liquid reactants flow concurrently downward. In this work, the experimental work was carried out in 0.14 m diameter Plexiglas column using air-water system flowing over a packed bed of 3 mm glass bead particles. The local liquid and gas velocities, phase saturation and their time series have been investigated for the first time by developing, validating, and implementing a new two-tip optical fiber probe technique. It was found the radially and axially the liquid and gas velocities and their saturation vary and they also vary with times. In …

Screening Guidelines And Data Analysis For The Application Of In-Situ Polymer Gels For Injection Well Conformance Improvement, Munqith Naeem Rashak Aldhaheri

Doctoral Dissertations

"Excessive water production represents a major industry challenge because of its serious economic and environmental impacts. Polymer gels have been effectively applied to mitigate water production and extend the productive lives of mature oilfields. However, selecting a proper gel technology for a given reservoir is a challenging task for reservoir engineers because of the associated geological and technical complexities and the absence of efficient screening tools.

A comprehensive review for the worldwide gel field projects was conducted to develop an integrated systematic methodology that determines the applicability of three injection well gel technologies including bulk gels, colloidal dispersion gels, and …

Numerical Simulation Of Viscoelastic Buckle Folds: Implications For Stress, Fractures, Porosity And Fluid Flow, Xiaolong Liu

Doctoral Dissertations

"Over the past several decades, buckle folds have been exclusively studied by numerous methods. However, lots of assumptions and simplifications are made, which may not result in realistic in-situ stress conditions leading to rock failure. This study represents the first numerical simulation of folding under the consideration of gravity and pore pressure to simulate the structural development of buckle folds.

The first topic covered in this dissertation is the fracture associated to the single layer fold. It is concluded that burial depth, viscosity, and permeability are critical for the initiation of major fracture sets at the hinge zone with varying …

Mass Transfer Studies In Heavy Oil Recovery Using Solvents, Vijitha Mohan

Doctoral Dissertations

"Heavy oil, sometimes called bitumen, is known for its high viscosity (above 100 cp) and low API gravity (below 22⁰). In most cases, viscosity reduction is needed for the final product. There is a considerable amount of heavy oil in Alberta, Canada and the world's largest heavy oil deposit is in Venezuela. Yet less than 1% of it can be recovered because of its high viscosity. For shallow reservoirs, it is possible to resort to open cast mining. For deeper reservoirs, steam is used at ~ 350 ⁰C which gets the oil viscosity reduced to 1cp, which can now be …

The Effect Of Testing Conditions On Lost Circulation Materials' Performance In Simulated Fractures, Montri Jeennakorn

Doctoral Dissertations

"Lost circulation (LOC) problems increase costs of drilling significantly. It is not only the cost of the drilling fluid that is lost into the formation but also the costs of subsequent problems that can be higher than the cost of the drilling fluids. LOC also possibly leads to a serious risk of blowout incident.

Lost circulation materials (LCM) are regularly added to the drilling fluids with an expectation of plugging the flow path. Due to the difficulties of testing and monitoring LCM sealing processes in the field, LCM evaluation in the laboratory is often used to prove and assure successful …

Experimental Study Of Natural Convection Heat Transfer And Gaseous Dynamics From Dual-Channel Circulation Loop, Ibrahim Ahmed Said Abdallah

Doctoral Dissertations

"This research focuses on establishing a range of scaled separate and integral effects experiments for studying thermal-hydraulic behavior occurring within a component or region of the prismatic very high-temperature reactor (VHTR) such as plenum-to-plenum heat transfer and gaseous dynamics during natural circulation. Natural circulation of the coolant is the leading capability for VHTR to transport the decay heat from the core to the reactor vessel during accident scenarios. To address this need, a scaled-down facility is designed and developed with only two channels with upper and lower plena. The emphasis is placed on high-resolution and high-fidelity experimental data for local …

Atomic/Molecular Layer Deposition Prepared Size-Selective Catalysts And Supported Nickel Catalysts, Zeyu Shang

Doctoral Dissertations

"Heterogeneous catalysts are widely used because of their many advantages. In this dissertation, the application of atomic/molecular layer deposition (ALD/MLD) in heterogeneous catalyst synthesis and modification was examined.

A novel nanostructured size-selective catalyst was synthesized by depositing ultra-thin porous shells on the surface of catalysts. The ultra-thin porous shells were formed by oxidation of aluminum alkoxide films deposited by MLD. The catalytic activity of the size-selective catalyst was improved by introducing gaps between the porous shell and catalytic metal nanoparticles. The introduction of gaps greatly reduced the catalyst activity loss, which resulted from the contact areas between the active sites …

Experimental Investigations Of Natural Circulation In A Separate-And-Mixed Effects Test Facility Mimicking Prismatic Modular Reactor (Pmr) Core, Mahmoud M. Taha

Doctoral Dissertations

"After the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident in 2011, significant attention was directed to investigate natural circulation thermal-hydraulics in Prismatic Modular Reactors (PMRs). Natural circulation is employed as a passive safety feature that passively removes the decay heat released after the loss of flow accidents (LOFA). Several computational studies have addressed such phenomena, however, validation of Computational Fluid Dynamics (CFD) is needed by providing high-quality data obtained from separate test facilities designed with reference to the corresponding reference PMRs. To address this need, a separate effects Plenum-to-Plenum Facility (P2PF) was designed and developed with dual channels and plena for …

Impact Of Vertical Internals On The Hydrodynamics And Heat Transfer Coefficient In A Gas-Solid Fluidized Bed, Haidar Moafaq Taofeeq

Doctoral Dissertations

"This research studied the impact of the dense vertical immersed heat exchanging tubes on the gas and solids hydrodynamic characteristics, flow regime, pressure drop, and heat transfer in a 0.14 m inside diameter gas-solid fluidized bed column of. Two sizes of vertical internal tube bundles (0.0127 and 0.0254 m) of circular arrangement have been implemented to represent the heat exchange tubes covering 25% of the column cross-sectional area. The experimental work was achieved at different operating conditions and various solids particle types that differ in average particle size, solids density, particles shape, and particles sphericity. The experimental measurements were performed …

Investigation Of Hydraulic Fracture Complexity And The Benefits Of Maximizing Or Minimizing Complexity In Unconventional Resources, Rashid Sheikh Kassim

Doctoral Dissertations

"This dissertation discusses two separate, yet inter-related studies. The first study was an extension of historical work comparing transversely fractured versus longitudinally fractured horizontal wells in multiphase flow environment. The second study investigated hydraulic fracture complexities and the benefits of maximizing or minimizing complexities in unconventional resources and tight reservoirs.

The main objective of this research was to investigate fracture complexity and its impact on well performance and economics. To achieve that objective, three different integrated completions and reservoir models were built. Two of the three models, a hybrid reservoir model and micro-seismic based SRV (stimulated reservoir volume) model, were …

Rock And Fluid Flow Characterization On Unconventional Reservoir Using Confocal-Laser-Microscopy And Micromodels, Songyuan Liu

Doctoral Dissertations

"Unconventional oil reservoirs have become significant sources of petroleum production and have even better potential in the future. Many unconventional oil systems consist of nanoscale pore throats, sub-micro-scale pores and micro-scale fractures that are significantly smaller than those from conventional reservoirs. To understand fluid flow behavior in unconventional reservoir, lab approaches were conducted using lab-on-chip method for the direct visualization of the water/oil flow in sub-micro-scale channels and the flow behavior with influence of surfactant and fractures.

In this work, tight sandstone thin slice was characterized using confocal-laser-microscope. Using designed micromodels, microscopic study of interface and residual oil distribution as …

Data Analysis And Application Guidelines Of Particle Gel Treatments, Yue Qiu

Doctoral Dissertations

“Water production is a severe worldwide issue in mature oilfields, which results in shortening the economic life of oil and gas wells. Particle gel have been widely applied in mature oilfields to improve reservoir sweep efficiency and control water production. To date, more than 10,000 injection wells were successfully treated by particle gels. However, considerable uncertainty still exists regarding to where and how particle gel treatments can be best applied.

The main objective of this study is to provide application guidelines and prediction model for particle gel treatments through data analysis. In this study, four particle gel treatment datasets have …

Overview Of Co₂ Leakage Problems And Sealants For Co₂ Leakage Remediation, Shudai Peng

Masters Theses

"Excessive Carbon Dioxide (CO₂) emission has become a serious issue and caused lots of environmental problems. Carbon Capture and Storage (CCS) program has been developed to reduce the CO₂ content in the atmosphere. CO₂ storage has been targeted mainly on depleted oil or gas reservoirs and deep saline aquifers. However, leakage could occur through wellbores, cap rocks, formation faults, and fractures during and after CO₂ injection. To minimize the risk, different types of sealants have been investigated to prevent CO₂ leaks. The aim of this thesis is to provide a comprehensive review of the materials which could be used as …

Evaluation Of Preformed Particle Gel As A Diverting Agent For Acidizing, Bo Wei

Masters Theses

"Preformed particle gels (PPGs) have been developed and successfully used to improve conformance in heterogeneous reservoirs. However, no research has been reported to show their potential diverting applications in acidizing because of their unknown performance in this process. This work targets on evaluating the potential of PPGs to be used as diverting agents and factors influencing the diverting performance.

The swelling properties of three types of PPGs (PPG #1, #2, and #3) were first studied in brine and acid, including the swelling kinetics and equilibrium, PPG strength, and deswelling performance. Effects of different brine concentration, acid concentration, and temperature were …

Design And Modeling Of An Aluminum Smelting Process To Analyze Aluminum Smelter And Identify The Alternative Uses Of Nuclear Power Small Modular Reactor, Rajesh Ramkrushna Patharabe

Masters Theses

"This thesis focuses on design and analysis of an Aluminum Smelting process using computer simulation which performs a dynamic state computation. The objective is to develop a Dynamic Simulation Model of an Aluminum Smelter using Mimic Simulator to analyze the dynamic behavior of an Aluminum Smelter to evaluate strategies for alternative design or uses of Nuclear Power Small Modular Reactor to improve the efficiency of the process and to reduce the heat losses.

Increasing energy needs, decrease of the availability of cheap electricity and the need to reduce the greenhouse gases emissions are the biggest hurdles for running Aluminum smelters …

An Investigation Of Borax For Sealing Inflow From Berea Sandstone, Tri-Tris Bao Nguyen

Masters Theses

"Well inflow control is a major challenge for the oil and gas industry. Erle Haliburton revolutionized well inflow control with his patent for cementing oil wells in 1921. Soon after, cement became the accepted material to establish well integrity and has been ever since. Cement is used in all phases of the well life cycle, and it is expected to hold indefinitely once set. Yet based on the nature of cement and the placement techniques, flow pathways may develop from improper cementing jobs or from cement degradation over time. Well integrity is especially crucial for wellbore plugging and abandonment, since …

Evaluation Of Preformed Particle Gels Penetration And Propagation Behavior For A Conformance Control Treatment In Partially Open Conduits, Ahmed Mohamed Aldalfag

Masters Theses

"Preformed particle gels (PPGs) serve as a conformance control agent and have been used widely to control excess water production through conduits, fractures or fracture-like features. This research ranks the parameters that impact PPG resistance to water flow in partially opened conduits. Experiments were conducted to examine the effect of brine concentration, PPG injection pressure, back pressure, reducing water salinity and matrix permeability on PPG resistance to water flow through conduits, PPG penetration to the matrix. PPGs were swelled in different concentration brines and were injected into the conduits at a few designed injection pressures. PPG swollen in high brine …

Survey And Data Analysis Of Weak Gel Treatments In Injection Wells, Zhuxing Chen

Masters Theses

"Excessive water production is a major concern in mature reservoirs. Weak gels have been applied in injection wells for in-depth profile modification. However, the data range and distribution of each parameter that affects performance of weak gels have not been studied thoroughly.

China has the largest amount of chemical-based conformance control treatments. This paper presents a summary of comprehensive data ranges and distributions for weak gel treatments based on the laboratory experiments and field applications in China from 2001 to 2010. The data set includes 76 cases compiled from China Academic Journals papers. In this study, reservoir properties, gel properties …