چكيده

جداسازي ذرات معلق در گازها به ويژه هوا، مورد توجه اغلب صنايع از جمله صنايع خودرو سازي، هسته اي، كارخانجات سيمان و نيز علوم زيست محيطي مي باشد. براي كاهش آلودگي دو روش عمده وجود دارد:

الف) كاهش توليد آلاينده ها

ب) جلوگيري از انتشار آلاينده ها در محيط.

در اين تحقيق جداسازي دوده از گازهاي خروجي اگزوز موتورهاي ديزل مورد بررسي قرار مي گيرد.

 دو مبحث بنيادي در اين تحقيق عبارتند از:

الف) بررسي خصوصيات ذرات آلاينده خروجي از اگزوز.

ب) بررسي امكان سنجي استفاده از امواج آكوستيكي براي حذف ذرات معلق در گازهاي خروجي اگزوز موتور هاي ديزل

 نتايج حاصله از اين بررسي نشان مي دهد كه ذرات آلاينده داراي قطر تقريبي  ۱۰-۰۱/۰ميكرون با حداكثر تجمع جرمي در محدوده كمتر از ۴/۰ ميكرون مي باشند.

بدين منظور، مدل سازي عددي در مورد انباشت اكوستيكي براي بدست آوردن پارامترهاي آزمايش و تاثير اين پارامترها در شبيه سازي و نتايج آزمايش انجام شد.

نتايج آزمايشگاهي حاصله نشان مي دهد كه از امواج آكوستيكي براي جداسازي ذرات گازهاي خروجي اگزوز با بازده بالا مي توان استفاده كرد. سيستم فيلتراسيون آكوستيكي براي ذرات بزرگتر از ۰٫۲ ميكرون و براي دبي عبوري كوچكتر از ۳۰ ليتر بر دقيقه، در گستره توان صوتي اعمالي  ۳۰ وات، كارآيي دستگاه نشست دهنده بيشتر از ۹۵ درصد مي باشد. براي دبي ۵۰ ليتر بر دقيقه با توان صوتي ۳۰ وات بازده ۴۵% مي باشد كه براي افزايش بازده فيلتراسيون در دبي هاي بالاتر، ميتوان از چند سيستم به صورت موازي استفاده نمود.

فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                         صفحه
۱-فصل اول: مقدمه    ۱
۲- فصل دوم: مروري بر ادبيات و اصول و مباني نظري    ۴
۲-۱ مقدمه    ۵
۲-۲ سيستم جدا ساز ذرات معلق در گازها    ۸
۲-۲-۱ صافي هاي كيسه اي    ۸
۲-۲-۲ ته نشين كننده هاي ثقلي    ۸
۲-۲-۳ شوينده ها    ۹
۲-۲-۴ سيكلونها    ۹
۲-۲-۵ نشست دهنده الكتروستاتيك    ۹
۲-۳ زمينه تاريخي    ۱۰
۲-۴  مكانيزمهاي انباشت آكوستيك    ۱۱
۲-۴-۱ فعل و انفعالات اورتوكينتيك    ۱۱
۲-۴-۲ فعل و انفعالات هيدروديناميك    ۱۷
۲-۴-۳ واكنشهاي آشفتگي آكوستيك    ۲۰
۲-۴-۴ روان سازي آكوستيك    ۱۹
۲-۴-۵ توده آكوستيك    ۲۳
۲-۵ مدلهاي شبيه سازي فعلي    ۲۴
۲-۵-۱ مدل وولك    ۲۴
۲-۵-۲ مدل شو    ۲۵
۲-۵-۳  مدل تيواري    ۲۵
۲-۶ مدل سانگ    ۲۵
۳-فصل سوم: روشها و تجهيزات    ۲۷
۳-۱ مقدمه    ۲۸
۳-۲ روش شبيه سازي انباشت آكوستيك    ۲۸
۳-۲-۱ فرضيات انجام شده در مدل سازي    ۲۸
۳-۲-۲ الگورِيتم مدل سازي    ۲۹
۳-۳  سيستم آزمايشگاهي فيلتراسيون آكوستيكي    ۳۰
۳-۳-۱ سيستم آزمايشگاهي اندازه گيري توزيع اندازه ذرات    ۳۰
۳-۳-۲ آزمايشات مربوط به دستگاه نشت دهنده آكوستيكي    ۳۳
۳-۳-۳ مواد مورد استفاده    ۴۱
۳-۴ كاليبراسيون وسايل آزمايشگاهي     ۴۳
۴- فصل چهارم: نتايج و تفسير آنها    ۴۵
۴-۱ مقدمه    ۴۶
۴-۲ نتايج آزمايشگاهي    ۴۷
۴-۲-۱  اندازه گيري توزيع اندازه و غلظت كلي ذرات
خروجي از اگزوز موتورهاي ديزلي    ۴۶
۴-۳ آزمايشات مربوط به دستگاه نشست دهنده آكوستيكي    ۴۹
۴-۳-۱ آزمايش بدست آوردن فركانس هاي بحراني    ۴۹
۴-۳-۲ رسم پروفيل فشار آكوستيكي در طول لوله    ۵۲
۴-۳-۳ اعمال امواج آكوستيكي بر روي جريان ايروسل    ۵۵
۴-۳-۳-۱ اعمال امواج آكوستيكي برروي ذرات درحالت بدون دبي و ساكن    ۵۵
۴-۳-۳-۲ اعمال امواج بر روي جريان ايروسل    ۶۲
۴-۴ بررسي تأثير عوامل موثر در بازده فيلترهاي آكوستيكي
در خروجي موتور هاي ديزل    ۶۷
۴-۴-۱ بررسي تأثير دبي عبوري از محفظه    ۶۵
۴-۴-۲  بررسي اثر توان اعمالي امواج    ۷۲
۴-۴-۳ بررسي تاثير دما و فشار    ۷۵
۴-۴-۴  تأثيرات فركانس صدا    ۷۷
۴-۴-۵ اثر اندازه ذرات    ۷۷
۵- فصل پنجم    ۷۹
فهرست مراجع    ۸۳
ضميمه ۱    ۸۵
ضميمه ۲    ۸۸
ضميمه ۳    ۹۵

فهرست نمودارها

شكل ۲-۱- حجم انباشت آكوستيك    ۱۲
شكل ۲-۲- حجم واقعي انباشت آكوستيكي    ۱۴
شكل ۲-۳- مكانيزم هاي آشفتگي    ۲۰
شكل ۲-۴- شكل موج سرعت آكوستيك درشدت بالا    ۲۲

شكل ۳-۱- دستگاه برخورد دهنده چند مرحله اي    ۳۱
شكل ۳-۲- سيستم حذف ذرات بزرگ    ۳۲
شكل ۳-۳- دستگاه شمارنده ذرات    ۳۳
شكل ۳-۴- منبع امواج آكوستيكي    ۳۴
شكل ۳-۵- دستگاه منبع ايجاد سيگنال    ۳۵
شكل ۳-۶- دستگاه Amplifier    ۳۶
شكل ۳-۷- دستگاه فركانس متر    ۳۶
شكل ۳-۸- بلندگو و horn    ۳۷
شكل ۳-۹- صفحه بازتاب كننده امواج و لوله فلزي براي خروج گازها    ۳۸
شكل ۳-۱۰- فشار سنج ديجيتالي    ۳۸
شكل ۳-۱۱- دستگاه توليد كننده ايروسل تك توزيعي    ۳۹
شكل ۳-۱۲- دستگاه مولد ايروسل چند توزيعي    ۴۰
شكل ۳-۱۳- دبي سنج    ۴۱
شكل ۳-۱۴- توزيع اندازه ذرات خروجي از دستگاه توليد كننده ايروسل    ۴۳

شكل ۴-۱- توزيع جرمي ذرات كوچكتر از ۱۰ ميكرون خروجي از اگزوز موتورهاي ديزلي    ۴۶
شكل ۴-۲-  درصد جرمي توزيع ذرات كوچكتر از ۱۰ ميكرون خروجي از اگزوز موتورهاي ديزلي    ۴۶
شكل ۴-۳- توزيع فشار آكوستيكي در cm10 از بالاي لوله    ۴۹
شكل ۴-۴- توزيع فشار آكوستيكي در cm17 از بالاي لوله    ۴۹
شكل ۴-۵- توزيع فشار آكوستيكي در cm150 از بالاي لوله    ۵۰
شكل ۴-۶- مقايسه نتايج نظري و آزمايشگاهي براي فركانس ۲۰۰ (Hz) بر اساس ماكزيمم فشار    ۵۱
شكل ۴-۷- مقايسه نتايج نظري و آزمايشگاهي براي فركانس ۶۵۰ (Hz) بر اساس مينيمم فشار    ۵۱
شكل ۴-۸- مقايسه نتايج نظري و آزمايشگاهي براي فركانس ۸۳۰ (Hz) بر اساس ماكزيمم فشار    ۵۲
شكل ۴-۹- setup استفاده شده در حالت بدون جريان    ۵۴
شكل ۴-۱۰-  تست نشست آكوستيكي براي حالت بدون دبي و فركانسHz 200    ۵۶
شكل ۴-۱۱- محل نقاطي كه در آن ايروسل ها به ديواره چسبيده اند    ۵۷
شكل ۴-۱۲- تست نشست آكوستيكي براي حالت بدون دبي و فركانسHz 650     ۵۸
شكل ۴-۱۳- تست نشست آكوستيكي براي حالت بدون دبي و فركانسHz 830     ۵۹
شكل ۴-۱۴- setup استفاده شده براي اعمال امواج بر روي جريان (Q=250 L/h    ۶۱
شكل ۴-۱۵- تست نشست آكوستيكي براي حالت  Q=250 L/hourو فركانسHz 830     ۶۲
شكل ۴-۱۶- setup استفاده شده براي اعمال امواج بر روي جريان (Q=27.8 L/min)    ۶۳
شكل ۴-۱۷- تست نشست آكوستيكي براي حالت  Q=27.8 L/minو فركانسHz 830     ۶۴
شكل ۴-۱۸- setup استفاده شده براي استفاده از ذرات توزيع اندازه مختلف و استفاده از دستگاه شمارنده ذرات    ۶۶
شكل ۴-۱۹- تاثير دبي جريان بر بازده فيلتراسيون    ۶۸
شكل ۴-۲۰- تاثير زمان اعمال جريان بر  اندازه ذرات در مدل سازي عددي    ۶۹
شكل ۴-۲۱- بررسي تاثير زمان اعمال امواج در توزيع اندازه ذرات و مقايسه بين نتايج مدل سازي عددي و نتايج آزمايشگاهي در فركانس ۲۰۰ Hz در حالت لوله سر بسته    ۷۰
شكل ۴-۲۲- تاثير توان الكتريكي امواج بر بازده فيلتراسيون    ۷۲
شكل ۴-۲۳- تاثير دما در نرخ انباشت آكوستيكي    ۷۴
شكل ۴-۲۴- تاثير فشار گاز در نرخ انباشت آكوستيكي    ۷۵
شكل ۴-۲۵- تاثير اندازه ذرات در انباشت آكوستيكي    ۷۶

فهرست جداول

جدول ۴-۱- فركانس هاي بحراني    ۴۸
جدول ۴-۲- توزيع فشار آكوستيكي در فركانس هاي مختلف    ۴۸
جدول ۴-۳- بررسي اثر دبي در بازده فيلتراسيون    ۶۷
جدول ۴-۴- بررسي اثر توان صوتي در بازده فيلتراسيون    ۷۱

فهرست مراجع

 [۱] Engineering Fundamental Of Internal Combustion Engine, Willard    W. Pulkrabek.

[2] Magill, P.L, F.R. holden, C. Ackley, Air pollution Handbook, Mc Graw hill, 1996.

[3] Ludwig, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, Houston, London, Gulf Pub Co, Book Division, 1984.

[4] Mercer; Aerosol Technology in Hazard Evaluation, American Industrial Hygiene Association, London, Academic Press, 1973.

[5] H. S Patterson, R. Whytlaw-Gray and W. Cawood, Proc .Roy.Soc. Vol. 124, p502, 1929.

[6] O. Brandt, H. Freund and E. Hiedemann, “Zur Theorie der akustischen Koagulation”, Kplloid Z, Vol. 77,No. 1,pp103-115, 1936.

دانلود فايل