امكان سنجی فيلتراسيون آكوستيكی جهت جذب ذرات خروجی از اگزوز موتورهای ديزل

امكان سنجی فيلتراسيون آكوستيكی جهت جذب ذرات خروجی از اگزوز موتورهای ديزل
امكان سنجی فيلتراسيون آكوستيكی جهت جذب ذرات خروجی از اگزوز موتورهای ديزل
90,000 ریال 
تخفیف 15 تا 30 درصدی برای همکاران، کافی نت ها و مشتریان ویژه _____________________________  
وضعيت موجودي: موجود است
تعداد:  
افزودن به ليست مقايسه | افزودن به محصولات مورد علاقه

تعداد صفحات : 115 صفحه _ فرمت word _ دانلود مطالب بلافاصله پس از پرداخت آنلاین

چکيده
جداسازي ذرات معلق در گازها به ويژه هوا، مورد توجه اغلب صنايع از جمله صنايع خودرو سازي، هسته اي، کارخانجات سيمان و نيز علوم زيست محيطي مي باشد. براي کاهش آلودگي دو روش عمده وجود دارد:
الف) کاهش 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 که ذرات آلاينده داراي قطر تقريبي  10-01/0ميکرون با حداکثر تجمع جرمي در محدوده کمتر از 4/0 ميکرون مي باشند.
بدين منظور، مدل سازي عددي در مورد انباشت اکوستيکي 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 0.2 ميكرون و براي دبي عبوري کوچکتر از 30 ليتر بر دقيقه، در گستره توان صوتي اعمالي  30 وات، کارآيي دستگاه نشست دهنده بيشتر از 95 درصد مي باشد. براي دبي 50 ليتر بر دقيقه با توان صوتي 30 وات بازده 45% مي باشد كه براي افزايش بازده فيلتراسيون در دبي هاي بالاتر، ميتوان از چند سيستم به صورت موازي استفاده نمود.



فهرست مطالب

1-فصل اول: مقدمه    1
2- فصل دوم: مروري بر ادبيات و اصول و مباني نظري    4
2-1 مقدمه    5
2-2 سيستم جدا ساز ذرات معلق در گازها    8
2-2-1 صافي هاي کيسه اي    8
2-2-2 ته نشين کننده هاي ثقلي    8
2-2-3 شوينده ها    9
2-2-4 سيکلونها    9
2-2-5 نشست دهنده الکتروستاتيک    9
2-3 زمينه تاريخي    10
2-4  مكانيزمهاي انباشت آكوستيك    11
2-4-1 فعل و انفعالات اورتوكينتيك    11
2-4-2 فعل و انفعالات هيدروديناميك    17
2-4-3 واكنشهاي آشفتگي آكوستيك    20
2-4-4 روان سازي آكوستيك    19
2-4-5 توده آكوستيك    23
2-5 مدلهاي شبيه سازي فعلي    24
2-5-1 مدل وولك    24
2-5-2 مدل شو    25
2-5-3  مدل تيواري    25
2-6 مدل سانگ    25
3-فصل سوم: روشها و تجهيزات    27
3-1 مقدمه    28
3-2 روش شبيه سازي انباشت آكوستيك    28
3-2-1 فرضيات انجام شده در مدل سازي    28
3-2-2 الگورِيتم مدل سازي    29
3-3  سيستم آزمايشگاهي فيلتراسيون آكوستيكي    30
3-3-1 سيستم آزمايشگاهي اندازه گيري توزيع اندازه ذرات    30
3-3-2 آزمايشات مربوط به دستگاه نشت دهنده آکوستيکي    33
3-3-3 مواد مورد استفاده    41
3-4 كاليبراسيون وسايل آزمايشگاهي     43
4- فصل چهارم: نتايج و تفسير آنها    45
4-1 مقدمه    46
4-2 نتايج آزمايشگاهي    47
 4-2-1  اندازه گيري توزيع اندازه و غلظت کلي ذرات
 خروجي از اگزوز موتورهاي ديزلي    46
 4-3 آزمايشات مربوط به دستگاه نشست دهنده آکوستيکي    49
4-3-1 آزمايش بدست آوردن فرکانس هاي بحراني    49
4-3-2 رسم پروفيل فشار آکوستيکي در طول لوله    52
4-3-3 اعمال امواج آکوستيکي بر روي جريان ايروسل    55
4-3-3-1 اعمال امواج آکوستيکي برروي ذرات درحالت بدون دبي و ساکن    55
4-3-3-2 اعمال امواج بر روي جريان ايروسل    62
4-4 بررسي تأثير عوامل موثر در بازده فيلترهاي آکوستيکي
         در خروجي موتور هاي ديزل    67
4-4-1 بررسي تأثير دبي عبوري از محفظه    65
4-4-2  بررسي اثر توان اعمالي امواج    72
4-4-3 بررسي تاثير دما و فشار    75
4-4-4  تأثيرات فركانس صدا    77
4-4-5 اثر اندازه ذرات    77
5- فصل پنجم    79
فهرست مراجع    83
ضميمه 1    85
ضميمه 2    88
ضميمه 3    95



فهرست نمودارها

شکل 2-1- حجم انباشت آكوستيك    12
شکل 2-2- حجم واقعي انباشت آكوستيكي    14
شكل 2-3- مكانيزم هاي آشفتگي    20
شكل 2-4- شكل موج سرعت آكوستيك درشدت بالا    22
شكل 3-1- دستگاه برخورد دهنده چند مرحله اي    31
شكل 3-2- سيستم حذف ذرات بزرگ    32
شكل 3-3- دستگاه شمارنده ذرات    33
شكل 3-4- منبع امواج آکوستيکي    34
شكل 3-5- دستگاه منبع ايجاد سيگنال    35
شكل 3-6- دستگاه Amplifier    36
شکل 3-7- دستگاه فرکانس متر    36
شكل 3-8- بلندگو و horn    37
شكل 3-9- صفحه بازتاب كننده امواج و لوله فلزي براي خروج گازها    38
شكل 3-10- فشار سنج ديجيتالي    38
شكل 3-11- دستگاه توليد کننده ايروسل تک توزيعي    39
شكل 3-12- دستگاه مولد ايروسل چند توزيعي    40
شكل 3-13- دبي سنج    41
شكل 3-14- توزيع اندازه ذرات خروجي از دستگاه توليد كننده ايروسل    43
شكل 4-1- توزيع جرمي ذرات كوچكتر از 10 ميكرون خروجي از اگزوز موتورهاي ديزلي    46
شكل 4-2-  درصد جرمي توزيع ذرات كوچكتر از 10 ميكرون خروجي از اگزوز موتورهاي ديزلي    46
شكل 4-3- توزيع فشار آكوستيكي در cm10 از بالاي لوله    49
شكل 4-4- توزيع فشار آكوستيكي در cm17 از بالاي لوله    49
شكل 4-5- توزيع فشار آكوستيكي در cm150 از بالاي لوله    50
شكل 4-6- مقايسه نتايج نظري و آزمايشگاهي براي فركانس 200 (Hz) بر اساس ماكزيمم فشار    51
شكل 4-7- مقايسه نتايج نظري و آزمايشگاهي براي فركانس 650 (Hz) بر اساس مينيمم فشار    51
شكل 4-8- مقايسه نتايج نظري و آزمايشگاهي براي فركانس 830 (Hz) بر اساس ماكزيمم فشار    52
شكل 4-9- setup استفاده شده در حالت بدون جريان    54
شكل 4-10-  تست نشست آكوستيكي براي حالت بدون دبي و فركانسHz 200    56
شكل 4-11- محل نقاطي كه در آن ايروسل ها به ديواره چسبيده اند    57
شكل 4-12- تست نشست آكوستيكي براي حالت بدون دبي و فركانسHz 650     58
شكل 4-13- تست نشست آكوستيكي براي حالت بدون دبي و فركانسHz 830     59
شكل 4-14- setup استفاده شده براي اعمال امواج بر روي جريان (Q=250 L/h    61
شكل 4-15- تست نشست آكوستيكي براي حالت  Q=250 L/hourو فركانسHz 830     62
شكل 4-16- setup استفاده شده براي اعمال امواج بر روي جريان (Q=27.8 L/min)    63
شكل 4-17- تست نشست آكوستيكي براي حالت  Q=27.8 L/minو فركانسHz 830     64
شكل 4-18- setup استفاده شده براي استفاده از ذرات توزيع اندازه مختلف و استفاده از دستگاه شمارنده ذرات    66
شكل 4-19- تاثير دبي جريان بر بازده فيلتراسيون    68
شكل 4-20- تاثير زمان اعمال جريان بر  اندازه ذرات در مدل سازي عددي    69
شكل 4-21- بررسي تاثير زمان اعمال امواج در توزيع اندازه ذرات و مقايسه بين نتايج مدل سازي عددي و نتايج آزمايشگاهي در فركانس 200 Hz در حالت لوله سر بسته    70
شكل 4-22- تاثير توان الكتريكي امواج بر بازده فيلتراسيون    72
شكل 4-23- تاثير دما در نرخ انباشت آكوستيكي    74
شكل 4-24- تاثير فشار گاز در نرخ انباشت آكوستيكي    75
شكل 4-25- تاثير اندازه ذرات در انباشت آكوستيكي    76



فهرست جداول

جدول 4-1- فرکانس هاي بحراني    48
جدول 4-2- توزيع فشار آكوستيكي در فركانس هاي مختلف    48
جدول 4-3- بررسي اثر دبي در بازده فيلتراسيون    67
جدول 4-4- بررسي اثر توان صوتي در بازده فيلتراسيون    71



ليست علائم

up    سرعت ذره در ميدان آكوستيك
η    فاكتور گاز برد (entrainment factor)
ω    فركانس زاويه اي آكوستيك
t    زمان
φ    تعويق فازي حركت ذره نسبت به تعويق فازي حركت گاز
Ua    دامنه سرعت آكوستيك
     زمان استراحت ذره
     چگالي ذره
µ    لزجت سينماتيكي
d و a    قطر ذره
cε    بازده برخورد
nv    تعدد عددي ذرات كوچك در حجم انباشت بعد از پر شدن
fε    بازده پرشدگي
     تابع فركانس انباشت يا ضريب انباشت
g12    تابع تعامل هيدروديناميكي
pa     فشار محيط محفظه انباشت
P    فشار آكوستيكي
k    عدد موج
ρo    چگالي هوا
λ    عدد موج
Q    دبي جريان ايروسل
V    سرعت عبور ذره از ميان محفظه
E    بازده فيلتراسيون
Nf    تعداد ذرات بعد از فيلتراسيون
Ni    تعداد ذرات قبل از فيلتراسيون
γ    نسبت گرماي ويژه
R    ثابت جهاني گازها
CI    اشتعال تراكمي
SI    اشتعال جرقه اي

مقدمه
زيست موجودات زنده به ويژه انسان در معرض هجوم انواع آلودگيها است که آلودگي هوا يکي از مهمترين آنها است. بسياري از مراکز صنعتي و توليدات آنها، از عوامل مهم توليد آلاينده هاي هوا ميباشند و از اين ميان خودروها سهم عمده اين آلودگي را در شهرها به عهده دارند.
به موازات رشد و ترقي جوامع که موجب تخريب طبيعت و در نتيجه آلوده کردن بيشتر آن شده است، سازمانهاي حفاظت از محيط زيست با وضع قوانيني، سعي در کاهش آلودگيها دارند. براي کاهش آلودگي هواي ناشي از خودروها، دو روش اساسي وجود دارد:
الف: کاهش توليد آلاينده ها
ب: جلوگيري از انتشار آنها در محيط
کاهش توليد آلاينده ها از طريق بهبود کيفيت سوخت و طراحي بهينه سيستم احتراق و يا دوباره سوزاندن گازهاي حاصل از احتراق امکان پذير است و براي جلوگيري از انتشار آلاينده ها در محيط از سيستم هاي تصفيه و پالايش گازهاي خروجي از اگزوز استفاده مي شود. روشهاي کاهش توليد آلاينده ها مستلزم صرف هزينه هاي بسياري مي باشد که امروزه در کشور ما توجيه اقتصادي ندارد، لذا در شرايط کنوني و به عنوان يک راه حل سريع و ارزان، تصفيه گازهاي خروجي اگزوز شيوه مناسبتري مي باشد. آلايندههاي منتشره از موتور خودروها عبارتند از: هيدرو کربن ها (HC)، مونوکسيد کربن (CO)، اکسيدهاي نيتروژن (NOx) و ذرات معلق.
 در موتورهاي ديزلي، مهمترين و بيشترين آلودگي را ذرات خروجي اگزوز تشکيل مي دهند و بنابراين موضوع اين پروژه پالايش گازهاي خروجي اگزوز موتورهاي ديزلي از ذرات آلاينده ميباشد. اين موضوع در مرحله اول مستلزم بررسي خصوصيات ذرات آلاينده و در مرحله دوم نيازمند بررسي سيستمهاي جداسازي فازهاي جامد- گاز از يکديگر مي باشد.
در اين تحقيق ذرات آلاينده به عنوان ايروسلهايي با قطر تقريبي 10-01/0 ميکرون شناخته شدند که حداکثر تجمع جرمي آنها در محدوده کمتر از 4/0 ميکرون است. ايروسل به معناي هر    ذره اي اعم از جامد يا مايع که در يک محيط گازي يا اتمسفر معلق باشند و سرعت سقوط آنها قابل اغماض باشد، گفته مي شود.
       براي جداسازي اين ذرات هيچيک از سيستمهاي جداسازي گاز- جامد نظير شوينده ها، فيلترهاي اليافي و سيکلونها و فيلترهاي الکترواستاتيک  مفيد واقع نشدند. زيرا برخي از اين سيستمها نظير فيلتر هاي اليافي، افت فشار زيادي ايجاد مي کنند که براي به کارگيري بر روي گازهاي خروجي اگزوز مناسب نمي باشد و همچنين براي اين توزيع اندازه ذرات، از کارآيي کافي برخوردار نمي باشند و يا بسيار حجيم و بزرگ مي شوند. نهايتاً نشست دهنده آکوستيکي (كه امروزه به عنوان مكمل سيستم هاي فيلتراسيون فعلي استفاده مي شوند) انتخاب بهتري به نظر آمد و براي عملکرد آن و امکان سنجي استفاده عملي، مطالعات و آزمايشهاي جامع تري آغاز گرديد.
براي انجام و شروع آزمايشات لازم بود در وحله اول خواص گازهاي خروجي از اگزوز موتورهاي ديزلي و مکانيزم  نحوه عملکرد امواج آکوستيکي در انباشت ذرات را بشناسيم. بدين منظور براي شناخت خواص گازهاي خروجي از اگزوز موتورهاي ديزلي آزمايشاتي انجام شد که نتايج اين آزمايشات در فصول آتي آمده است. در مرحله بعد اطلاعات مربوط به تئوري موضوع جمع آوري شد و از بين تئوري هاي موجود نظريه آقاي سانگ انتخاب و بر اين مبنا کد عددي براي مدل سازي انباشت آکوستيکي  نوشته شد.
پس اين مراحل، شبيه سازي آزمايشگاهي آغاز شد و آزمايشهايي صورت گرفت به اين ترتيب که ايروسلهاي توليدي توسط موتورهاي ديزلي شبيه سازي شده و عملکرد يک نمونه نشست دهنده آکوستيکي استوانه اي براي حصول کارآيي ميانگين حدود 90 درصد در شرايط مختلف بررسي گرديد. نتايج آزمايشگاهي نشان ميداد که سيستم فيلتراسيون آکوستيکي داراي کارايي بالايي در حذف ذرات معلق در گازها دارد و مي توان براي فيلتراسيون گازهاي خروجي از موتورهاي ديزلي استفاده کرد.
فصول پايان نامه حاضر در برگيرنده مطالبي است که به طور اجمالي جهت گيري و عملکرد ما را در اين فعاليت روشن مي سازد. فصل دوم در مورد روشهاي موجود در فيلتراسيون ذرات معلق در گازها و گازهاي خروجي از موتورهاي ديزل، بيشينه استفاده از امواج آکوستيکي و تئوري هاي موجود در زمينه انباشت آکوستيکي مي باشد. فصل سوم به بررسي روش مدل سازي عددي، فرضيات مورد استفاده در شبيه سازي و تشريح وسايل و سيستمهاي آزمايشگاهي که ساخته يا استفاده شده است مي پردازد. در فصل چهارم به شرح نتايج مدل سازي عددي و نتايج آزمايشگاهي مي پردازد. فصل پنجم راجع به جمع بندي نتايج آزمايشگاهي ،نتيجه گيري و بحث پيرامون مشکلات عملي و صنعتي شدن طرح مي باشد.

نظري براي اين محصول ثبت نشده است.


نوشتن نظر خودتان

براي نوشتن نظر وارد شويد.

محصولات
نظر سنجي
نظرتون در مورد ویکی پروژه چیه؟
  •   مراحل ثبت نام خیلی زیاده!
  •   مطلب درخواستیم رو نداشت!
  •   ایمیل نداشتم که ثبت نام کنم!
  •   مطلبی که میخواستم گرون بود!
نظرنتيجه