پایان نامه امکان سنجی فیلتراسیون آکوستیکی جهت جذب ذرات خروجی از اگزوز موتورهای دیزل

تعداد صفحات: ۱۱۵ | قابل ویرایش

فهرست مطالب پایان نامه امکان سنجی فیلتراسیون آکوستیکی

عنوان                                                                                                                         صفحه

۱-فصل اول: مقدمه…………………………… ۱

۲- فصل دوم: مروری بر ادبیات و اصول و مبانی نظری.. ۴

۲-۱ مقدمه…………………………………. ۵

۲-۲ سیستم جدا ساز ذرات معلق در گازها…………. ۸

۲-۲-۱ صافی های کیسه ای……………………… ۸

۲-۲-۲ ته نشین کننده های ثقلی………………… ۸

۲-۲-۳ شوینده ها……………………………. ۹

۲-۲-۴ سیکلونها…………………………….. ۹

۲-۲-۵ نشست دهنده الکتروستاتیک……………….. ۹

۲-۳ زمینه تاریخی…………………………… ۱۰

۲-۴  مکانیزمهای انباشت آکوستیک………………. ۱۱

۲-۴-۱ فعل و انفعالات اورتوکینتیک……………… ۱۱

۲-۴-۲ فعل و انفعالات هیدرودینامیک…………….. ۱۷

۲-۴-۳ واکنشهای آشفتگی آکوستیک……………….. ۲۰

۲-۴-۴ روان سازی آکوستیک…………………….. ۱۹

۲-۴-۵ توده آکوستیک…………………………. ۲۳

۲-۵ مدلهای شبیه سازی فعلی…………………… ۲۴

۲-۵-۱ مدل وولک…………………………….. ۲۴

۲-۵-۲ مدل شو………………………………. ۲۵

۲-۵-۳  مدل تیواری………………………….. ۲۵

۲-۶ مدل سانگ………………………………. ۲۵

۳-فصل سوم: روشها و تجهیزات……………………. ۲۷

۳-۱ مقدمه…………………………………. ۲۸

۳-۲ روش شبیه سازی انباشت آکوستیک…………….. ۲۸

۳-۲-۱ فرضیات انجام شده در مدل سازی…………… ۲۸

۳-۲-۲ الگورِیتم مدل سازی…………………….. ۲۹

۳-۳  سیستم آزمایشگاهی فیلتراسیون آکوستیکی…….. ۳۰

۳-۳-۱ سیستم آزمایشگاهی اندازه گیری توزیع اندازه ذرات………………………………………. ۳۰

۳-۳-۲ آزمایشات مربوط به دستگاه نشت دهنده آکوستیکی ۳۳

۳-۳-۳ مواد مورد استفاده…………………….. ۴۱

۳-۴ کالیبراسیون وسایل آزمایشگاهی ……………. ۴۳

۴- فصل چهارم: نتایج و تفسیر آنها…………….. ۴۵

۴-۱ مقدمه…………………………………. ۴۶

۴-۲ نتایج آزمایشگاهی……………………….. ۴۷

 ۴-۲-۱  اندازه گیری توزیع اندازه و غلظت کلی ذرات

 خروجی از اگزوز موتورهای دیزلی………………. ۴۶

 ۴-۳ آزمایشات مربوط به دستگاه نشست دهنده آکوستیکی ۴۹

۴-۳-۱ آزمایش بدست آوردن فرکانس های بحرانی…….. ۴۹

۴-۳-۲ رسم پروفیل فشار آکوستیکی در طول لوله……. ۵۲

۴-۳-۳ اعمال امواج آکوستیکی بر روی جریان ایروسل… ۵۵

۴-۳-۳-۱ اعمال امواج آکوستیکی برروی ذرات درحالت بدون دبی و ساکن………………………………………. ۵۵

۴-۳-۳-۲ اعمال امواج بر روی جریان ایروسل………. ۶۲

۴-۴ بررسی تأثیر عوامل موثر در بازده فیلترهای آکوستیکی

         در خروجی موتور های دیزل…………….. ۶۷

۴-۴-۱ بررسی تأثیر دبی عبوری از محفظه…………. ۶۵

۴-۴-۲  بررسی اثر توان اعمالی امواج…………… ۷۲

۴-۴-۳ بررسی تاثیر دما و فشار………………… ۷۵

۴-۴-۴  تأثیرات فرکانس صدا…………………… ۷۷

۴-۴-۵ اثر اندازه ذرات………………………. ۷۷

۵- فصل پنجم……………………………….. ۷۹

فهرست مراجع……………………………….. ۸۳

ضمیمه ۱…………………………………… ۸۵

ضمیمه ۲…………………………………… ۸۸

ضمیمه ۳…………………………………… ۹۵

چکیده امکان سنجی فیلتراسیون آکوستیکی جهت جذب ذرات خروجی

جداسازی ذرات معلق در گازها به ویژه هوا، مورد توجه اغلب صنایع از جمله صنایع خودرو سازی، هسته ای، کارخانجات سیمان و نیز علوم زیست محیطی می باشد. برای کاهش آلودگی دو روش عمده وجود دارد:

الف) کاهش تولید آلاینده ها

ب) جلوگیری از انتشار آلاینده ها در محیط.

در این تحقیق جداسازی دوده از گازهای خروجی اگزوز موتورهای دیزل مورد بررسی قرار می گیرد.

 دو مبحث بنیادی در این تحقیق عبارتند از:

الف) بررسی خصوصیات ذرات آلاینده خروجی از اگزوز.

ب) بررسی امکان سنجی استفاده از امواج آکوستیکی برای حذف ذرات معلق در گازهای خروجی اگزوز موتور های دیزل

 نتایج حاصله از این بررسی نشان می دهد که ذرات آلاینده دارای قطر تقریبی  ۱۰-۰۱/۰میکرون با حداکثر تجمع جرمی در محدوده کمتر از ۴/۰ میکرون می باشند.

بدین منظور، مدل سازی عددی در مورد انباشت اکوستیکی برای بدست آوردن پارامترهای آزمایش و تاثیر این پارامترها در شبیه سازی و نتایج آزمایش انجام شد.

نتایج آزمایشگاهی حاصله نشان می دهد که از امواج آکوستیکی برای جداسازی ذرات گازهای خروجی اگزوز با بازده بالا می توان استفاده کرد. سیستم فیلتراسیون آکوستیکی برای ذرات بزرگتر از ۰.۲ میکرون و برای دبی عبوری کوچکتر از ۳۰ لیتر بر دقیقه، در گستره توان صوتی اعمالی  ۳۰ وات، کارآیی دستگاه نشست دهنده بیشتر از ۹۵ درصد می باشد. برای دبی ۵۰ لیتر بر دقیقه با توان صوتی ۳۰ وات بازده ۴۵% می باشد که برای افزایش بازده فیلتراسیون در دبی های بالاتر، میتوان از چند سیستم به صورت موازی استفاده نمود.

مقدمه پایان نامه امکان سنجی فیلتراسیون آکوستیکی

زیست موجودات زنده به ویژه انسان در معرض هجوم انواع آلودگیها است که آلودگی هوا یکی از مهمترین آنها است. بسیاری از مراکز صنعتی و تولیدات آنها، از عوامل مهم تولید آلاینده های هوا میباشند و از این میان خودروها سهم عمده این آلودگی را در شهرها به عهده دارند.

به موازات رشد و ترقی جوامع که موجب تخریب طبیعت و در نتیجه آلوده کردن بیشتر آن شده است، سازمانهای حفاظت از محیط زیست با وضع قوانینی، سعی در کاهش آلودگیها دارند. برای کاهش آلودگی هوای ناشی از خودروها، دو روش اساسی وجود دارد:

الف: کاهش تولید آلاینده ها

ب: جلوگیری از انتشار آنها در محیط

کاهش تولید آلاینده ها از طریق بهبود کیفیت سوخت و طراحی بهینه سیستم احتراق و یا دوباره سوزاندن گازهای حاصل از احتراق امکان پذیر است و برای جلوگیری از انتشار آلاینده ها در محیط از سیستم های تصفیه و پالایش گازهای خروجی از اگزوز استفاده می شود. روشهای کاهش تولید آلاینده ها مستلزم صرف هزینه های بسیاری می باشد که امروزه در کشور ما توجیه اقتصادی ندارد، لذا در شرایط کنونی و به عنوان یک راه حل سریع و ارزان، تصفیه گازهای خروجی اگزوز شیوه مناسبتری می باشد. آلایندههای منتشره از موتور خودروها عبارتند از: هیدرو کربن ها (HC)، مونوکسید کربن (CO)، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و ذرات معلق.

 در موتورهای دیزلی، مهمترین و بیشترین آلودگی را ذرات خروجی اگزوز تشکیل می دهند و بنابراین موضوع این پروژه پالایش گازهای خروجی اگزوز موتورهای دیزلی از ذرات آلاینده میباشد. این موضوع در مرحله اول مستلزم بررسی خصوصیات ذرات آلاینده و در مرحله دوم نیازمند بررسی سیستمهای جداسازی فازهای جامد- گاز از یکدیگر می باشد.

صافی های کیسه ای (الیافی)

در این عملیات سیال حاوی ذرات از یک محیط فیلتر عبور کرده، ذرات در فیلتر گیر می کنند و سیال تمیز خارج می گردد. محیط فیلتر می تواند برجی از دانه های ریز مانند شن، ماسه و … باشد یا یک لایه پارچه یا کاغذ و یا ضخامتی از الیاف درهم باشد]۲[. نوع بافت پارچه و حالت الیاف روی افت فشار و بازدهی فیلتر موثر می باشند اهمیت این فیلترها در جداسازی ذرات جامد به صورت خشک (پودری) می باشد.

عمل فیلتراسیون باید در دمایی بالاتر از نقطه شبنم گاز صورت گیرد. افت فشار فیلترها بسته به نوع محیط فیلتری از ۵/۰ تا ۵/۲ کیلو پاسکال می باشد و سرعتهای فیلتراسیون بین ۳/۰ تا ۳ متر در دقیقه می باشد. این فیلترها به دلیل ایجاد افت فشار در سیستم فیلتراسیون، نیاز به تعویض سریع، کاهش دبی عبوری با گذشت زمان به صورت کارآمد نمی توانند در سیستم فیلتراسیون خروجی موتورهای دیزل مورد استفاده قرار بگیرند، با وجود این در برخی از موارد از این فیلترها استفاده میشود.

ته نشین کننده های ثقلی

این سیستم ها که احتمالاً ساده ترین و ابتدایی ترین روش جمع آوری ذرات از یک جریان گاز می باشند، متشکل از یک محفظه می باشند که در آنها سرعت جریان گاز حامل ذرات به خاطر تغییر مقطع کاهش یافته و ذرات در اثر نیروی ثقل خودشان ته نشین می شوند.

عملاً در صنعت از آنها برای جداسازی ذرات با قطر بزرگتر از ۴۳ استفاده می شود و برای ذرات کوچکتر حجم محفظه به قدری بزرگ خواهد شد که مقرون به صرفه نخواهد بود و بازده بسیار کم می گردد. سرعت گاز درون محفظه معمولاً باید کمتر از ۲ متر بر ثانیه باشد.

افت فشار این سیستم ها کم است و شامل افت فشار ناشی از ورود و خروج گاز به درون محفظه می باشد و معمولا به عنوان یک واحد پیش تمیز کننده برای سیستم های دیگر فیلتراسیون مورد استفاده قرار میگیرد. این سیستم نیز بدلیل عدم کارایی در رنج ذرات خروجی از موتورهای دیزل نمی توانند در سیستم فیلتراسیون خروجی موتورهای دیزل مورد استفاده قرار گیرد.