%36تخفیف

دانلود پروژه:مدل­سازی حذف آلاینده­های ذرّه­ای توسط رسوب دهنده­های الکترواستاتیک به کمک دینامیک سیّالات محاسباتی

تعداد131صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی

گرايش محیط زیست

مدل­سازی حذف آلاینده­های ذرّه­ای توسط رسوب دهنده­های الکترواستاتیک به کمک دینامیک سیّالات محاسباتی

چکيده :

درپژوهش حاضر، حذف آلاینده­های ذره­ای توسط رسوب­دهنده­های الکترواستاتیک به کمک دینامیک سیالات محاسباتی شبیه­سازی شد. مدل استفاده شده بر مبنای حل معادلات فازگسسته برای ذرات و حل معادلات پیوستگی و ممنتوم برای جریان گاز آلوده می­باشد. برای پیدا کردن میدان جریان آشفته در رسوب­دهنده از مدل آشفتگیRNG k-𝜀 استفاده شد. نتایج شبیه­سازی با داده­های تجربی موجود در منابع مقایسه گردید که توافق خوبی را نشان داد. بعد از اعتبارسنجی مدل، اثر پارامترهای مختلف روی عملکرد رسوب­دهنده­ها مطالعه شد. نتایج شبیه­سازی نشان داد بازده حذف رسوب­دهنده­ها با اندازه­ی ذرات آلاینده واختلاف پتانسیل دستگاه نسبت مستقیم و با سرعت سیال عبوری ازدستگاه و فاصله­ی سیم-صفحه نسبت عکس دارد. بیشترین راندمان رسوب­دهنده­ها در فاصله­ی سیم- سیمی رخ می­دهد که منجر به توزیع یکنواخت پتانسیل الکتریکی و دانسیته­ی بار یون در طول دستگاه شود. با توجه به اینکه در موارد عملی، جریان ورودی به رسوب­دهنده­ها حاوی توزیعی از اندازه­ی ذرات می­باشد، راندمان رسوب‌دهنده‌ها در این حالت محاسبه و نتایج به­دست آمده با نتایج حاصل از اندازه­ی یکسان ذرات مقایسه گردید. نتایج به دست آمده نشان داد در حالتی که توزیعی از اندازه­ی ذرات موجود باشد، بازده رسوب­دهنده­ها کمتر از حالتی است که اندازه­ی ذرات یکسان و برابر قطر متوسط می­باشد.

کلمات کلیدی : رسوب دهنده­های الکترواستاتیک، شبیه­سازی، دینامیک سیالات محاسباتی، آلاینده­های­ ذره­ای

فهرست مطالب

فصلاول : مقدمه 1

1-1……………………………………………………………………………………………………… مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………….2

1-2………………………………………………… رسوبدهنده­هایالکترواستاتیک 3

1-3……………………………………. قطعاترسوبدهنده­هایالکترواستاتیک 4

1-3-1       الکترودهایتخلیه 4

1-3-2       الکترودهایجمع­آوریکننده 5

1-3-3       سیستمتأمینولتاژبالایالکتریکی 7

1-3-4       تکاننده 8

1-3-5       قیفجمع­آوریوتخلیه 9

1-4…………………………………………………………………………. اهدافپایان­نامه 10

فصلدوم :مبانی نظری و معادلات حاکم 11

2-1………………………………….. تئوریرسوبدهنده­هایالکترواستاتیک 12

2-1-1       تولیدوتکثیرالکترون 12

2-1-2       یونیزاسیونمولکول­هایگاز 13

2-1-3       باردارشدنذرّات 14

2-1-4       جمع­آوریذرّات 15

2-1-5       حذفذرّات 15

2-2………………………………….. انواعرسوبدهنده­هایالکترواستاتیک 16

2-2-1       رسوبدهنده­هایالکترواستاتیکلوله­ای 17

2-2-2       رسوبدهنده­هایالکترواستاتیکصفحه­ای 17

2-2-3       رسوبدهنده­هایالکترواستاتیکتکمرحله­ای 18

2-2-4       رسوبدهنده­هایالکترواستاتیکدومرحله­ای 20

2-2-5       رسوبدهنده­هایالکترواستاتیکباورودیسرد 20

2-2-6       رسوبدهنده­هایالکترواستاتیکباورودیگرم 21

2-2-7       رسوبدهنده­هایالکترواستاتیکتر 22

2-2-8       رسوبدهنده­هایالکترواستاتیکخشک 23

2-3………………………………………………………………………. معادلاتجریانسیّال 24

2-3-1       معادله­یپیوستگیگاز 25

2-3-2       معادله­یمومنتومگاز 25

2-4…………………………………………………………………………. معادلاتحرکتذرات 27

2-5…………………………………………………………….. معادلاتمیدانالکتریکی 29

2-6………………………………………………………………………. پارامترهایطراحی 31

2-6-1       سرعتمهاجرتذره 32

2-6-2       تخمینبازده 33

2-6-3       معادله­یدویچاندرسون 33

2-6-4       معادله­یاصلاحشده­یدویچاندرسون 34

2-6-5       معادلهمتس-اونفلت 35

2-7………………………………………………………….. دینامیکسیّالاتمحاسباتی 37

2-8…………………………….. بررسینرم­افزارهایموجودوعملکردآنها 41

فصلسوم : مروری بر کارهای گذشته 44

3-1……………………………………………………………………………………………….. مقدمه 45

3-2………………………………………………………………….. مطالعاتآزمایشگاهی 45

3-3………………………………………………………………………………… مدل­هایتئوری 49

3-4………………………………………………………………………………… مطالعاتعددی 51

فصلچهارم : روش تحقیق 53

4-1……………………………………………………………………………………………….. مقدمه 54

4-2……………………………………………………………………. مشخّصاتهندسیسیستم 54

4-3……………………………………………………………………………………… شرایطمرزی 55

4-4……………………………………………………………………………………………….. روشحل 57

فصلپنجم : نتایج و بحث 64

5-1……………………………………………………………………………. اعتبارسنجیمدل 65

5-2…………………………… تأثیرسرعتسیّالورودیبرمیدانالکتریکی 72

5-3…………………………………………. تحلیلجریانسیّالباذراتیکنواخت 75

5-4……………………… تحلیلجریانسیّالباتوزیعیازاندازه­یذرات 85

فصلششم : نتیجه­گیری و پیشنهادات 92

6-1……………………………………………………………………………………… نتیجه­گیری 93

6-2……………………………………………………………………………………… پیشنهادات 94

منابعومراجع 95

پیوست 1: برنامه­ی نوشته شده جهت انجام اصلاحات مورد نیازدر نرم­افزارفلوئنت 103

 

 

فهرست شکل­ها

شکل‏1‑1-شمایکلّییکرسوبدهنده­یالکترواستاتیک 3

شکل‏1‑2 انواعمعمولالکترودهایتخلیه 5

شکل‏1‑3 الکترودهایتخلیهباصفحاتصاف 6

شکل‏1‑4 شکلمعمولالکترودهایجمع­آوریکننده 6

شکل‏1‑5 سیستمباولتاژبالاوباس­لاین 7

شکل‏1‑6 سیستمتکاننده­یچکشوسندان 8

شکل‏1‑7 سیستمتکاننده­یضربه­ایمغناطیسی 9

شکل‏1‑8- شماییازقیفتخلیه 10

شکل‏2‑1 فرآیندهایالکتریکیرخدادهدررسوبدهنده­هایالکترواستاتیکa) تکثیرتوده­واریون­هایگازیb) تولیدیون­هایمنفیگازیc) تولیدکروناd) میدانالکتریکیدررسوبدهنده­یالکترواستاتیک 14

شکل‏2‑2 جمع­آوریذرّاترویالکترودجمع­آوریکننده 16

شکل‏2‑3 رسوبدهنده­یالکترواستاتیکلوله­ای 18

شکل‏2‑4 رسوبدهنده­یالکترواستاتیکصفحه­ای 19

شکل‏2‑5 رسوبدهنده­یالکترواستاتیکتکمرحله­ای 19

شکل‏2‑6 رسوبدهنده­یالکترواستاتیکدومرحله­ای 21

شکل‏2‑7 رسوبدهنده­یالکترواستاتیکباورودیسرد 22

شکل‏2‑8 رسوبدهنده­یالکترواستاتیکباورودیگرم 22

شکل‏2‑9 رسوبدهنده­یالکترواستاتیکترباصفحه­یدایره­ای 23

شکل‏2‑10 رسوبدهنده­یالکترواستاتیکترباصفحاتصافمستطیلی 24

شکل‏2‑11- ارتباطبیننرم­افزارهایمختلفدرANSYS CFX 42

شکل‏3‑1- مقایسه­یتوزیعاندازه­یذرّاتدرمطالعه­یکیمولیباتئوری­هایموجود 47

شکل‏4‑1 نماییازهندسهوفضایمحاسباتی 55

شکل‏4‑2 نماییازشبکهومش­بندی 55

شکل‏4‑3 نماییازشبکهومش­بندیدرنزدیکیالکترودتخلیه 55

شکل‏5‑1 نمونه­ایازتوزیعچگالیباریوندریکالکتروفیلتربا 4 الکترودتخلیه 65

شکل‏5‑2 مقایسه­ینتایجشبیه­سازیباداده­هایآزمایشگاهیدرولتاژ 5/25 کیلوولت،برایاستقلالنتایجمحاسباتازتعدادمش 66

شکل‏5‑3 مقایسه­ینتایجحاصلازشبیه­سازیباداده­هایآزمایشگاهیبرایتوزیعپتانسیلالکتریکیدرخط 1 66

شکل‏5‑4 مقایسه­ینتایجحاصلازشبیه­سازیباداده­هایآزمایشگاهیبرایتوزیعپتانسیلالکتریکیدرخط 2 67

شکل‏5‑5 مقایسه­ینتایجحاصلازشبیه­سازیباداده­هایآزمایشگاهیبرایتوزیعپتانسیلالکتریکیدرخط 3 67

شکل‏5‑6 کانتورفشار 68

شکل‏5‑7 کانتورسرعت 69

شکل‏5‑8- کانتورسرعتدراطرافالکترودتخلیه 69

شکل‏5‑9 کانتورشدتآشفتگی 70

شکل‏5‑10- کانتورشدتآشفتگیدراطرافالکترودتخلیه 70

شکل‏5‑11 کانتورپتانسیلالکتریکی 71

شکل‏5‑12 کانتورچگالیباریون 71

شکل‏5‑13 مسیرحرکتذرّات 72

شکل‏5‑14 توزیعچگالیباریوندرحالتسیّالساکن 72

شکل‏5‑15 توزیعچگالیباریوندرحالتسیّالباسرعتورودی3 m/s 73

شکل‏5‑16 توزیعچگالیباریوندرحالتسیّالباسرعتورودی10 m/s 73

شکل‏5‑17 توزیعپتانسیلالکتریکیدرحالتسیّالساکن 74

شکل‏5‑18 توزیعپتانسیلالکتریکیدرحالتسیّالباسرعتورودی3 m/s 74

شکل‏5‑19 توزیعپتانسیلالکتریکیدرحالتسیّالباسرعتورودی10 m/s 75

شکل‏5‑20 مقایسه­یدرصدحذفذرّاتبااندازه­هایمتفاوتدردوولتاژ 5/25 و 5/43 کیلوولت 76

شکل‏5‑21 مقایسه­یدرصدحذفذرّاتباقطر 10 میکرومتردرسرعت­هایمختلفسیّالورودیدردوولتاژ 5/25 و 5/43 کیلوولت 77

شکل‏5‑22 مقایسه­یدرصدحذفذرّاتباقطرهایمتفاتدرسرعت­هایمختلفسیّالورودیدرولتاژ 5/25 کیلوولت 78

شکل‏5‑23 تأثیرفاصله­یسیم-صفحهوقطرذرّاتبربازدهرسوبدهندهالکترواستاتیکدرولتاژ 5/25 کیلوولتوسرعتسیّالورودی 1 متربرثانیه 79

شکل‏5‑24 تأثیرفاصله­یسیم-صفحهوسرعتسیّالورودیبربازدهرسوبدهندهالکترواستاتیکبرایذرّاتباقطر 20 میکرومتردرولتاژ 5/25 کیلوولت 79

شکل‏5‑25 تأثیرفاصله­یسیم-سیموقطرذرّاتبربازدهرسوبدهندهالکترواستاتیکدرولتاژ 5/25 کیلوولتوسرعتسیّالورودی 1 متربرثانیه 80

شکل‏5‑26 کانتورپتانسیلالکتریکی؛فاصله­یسیم-سیم 130 میلی­متر،ولتاژ 5/25 کیلوولت 81

شکل‏5‑27 کانتورچگالیباریون؛فاصله­یسیم-سیم 130 میلی­متر،ولتاژ 5/25 کیلوولت 81

شکل‏5‑28 کانتورپتانسیلالکتریکی؛فاصله­یسیم-سیم 4/152 میلی­متر،ولتاژ 5/25 کیلوولت 82

شکل‏5‑29 کانتورچگالیباریون؛فاصله­یسیم-سیم 4/152 میلی­متر،ولتاژ 5/25 کیلوولت 82

شکل‏5‑30 کانتورپتانسیلالکتریکی؛فاصله­یسیم-سیم 180 میلی­متر،ولتاژ 5/25 کیلوولت 82

شکل‏5‑31 کانتورچگالیباریون؛فاصله­یسیم-سیم 180 میلی­متر،ولتاژ 5/25 کیلوولت 83

شکل‏5‑32 توزیعچگالیباریونبرایبررسیتأثیرفاصله­یسیم-سیمبرعملکردرسوبدهنده­هایالکترواستاتیک 83

شکل‏5‑33 مقایسه­یتوزیعچگالیباریوندرفواصلمختلفسیم-سیمدرطولصفحاتجمع­آوریکننده 84

شکل‏5‑34 مقایسه­یتوزیعچگالیباریوندرفواصلمختلفسیم-سیمدرطولخط 4 84

شکل‏5‑35 توزیعاندازه­یذرّات 86

شکل‏5‑36 مقایسه­یدرصدحذفذرّاتدرسرعت­هایمختلفسیّالورودیبرایدوحالتذرّاتباقطریکسانوتوزیعیازاندازهذرّاتدردوولتاژ 5/25 و 5/43 کیلوولت 86

شکل‏5‑37 تأثیرفاصله­یسیم-صفحهوسرعتسیّالورودیبربازدهرسوبدهندهالکترواستاتیکبرایدوحالتذرّاتباقطریکسانوتوزیعیازاندازه­یذرّاتدرولتاژ 5/25 کیلوولت 87

شکل‏5‑38 تأثیرفاصله­یسیم-صفحهوسرعتسیّالورودیبربازدهرسوبدهندهالکترواستاتیکبرایدوحالتذرّاتباقطریکسانوتوزیعیازاندازه­یذرّاتدرولتاژ 5/43 کیلوولت 88

شکل‏5‑39 تأثیرفاصله­یسیم-سیموسرعتسیّالورودیبربازدهرسوبدهندهالکترواستاتیکبرایتوزیعیازاندازه­یذرّاتدرولتاژ 5/25 کیلوولت 89

شکل‏5‑40- مقایسهبازدهحذفرسوبدهنده­هایالکترواستاتیکدرحالتذرّاتتکاندازهوتوزیعیازاندازه­یذرّات،فاصلهسیم-سیم=130 میلی­متر 89

شکل‏5‑41- مقایسهبازدهحذفرسوبدهنده­هایالکترواستاتیکدرحالتذرّاتتکاندازهوتوزیعیازاندازه­یذرّات،فاصلهسیم-سیم=2/154 میلی­متر 90

شکل‏5‑42- مقایسهبازدهحذفرسوبدهنده­هایالکترواستاتیکدرحالتذرّاتتکاندازهوتوزیعیازاندازه­یذرّات،فاصلهسیم-سیم=180 میلی­متر 90

فهرست جداول

 

جدول‏2‑1-تخمینبازدهجمع­آوریبااستفادهازمعادلاتدویچاندرسونومتس-اونفلت 36

جدول‏4‑1- پارامترهایهندسیسیستم 54

جدول‏4‑2- شرایطمرزیاعمالشدهبهسیستم 57

جدول‏5‑1- شرایطعملیاتیوپارامترهایموردبررسیبرایجریانسیّالحاویذرّاتبااندازه­ییکسان 76

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo