امكان سنجی فیلتراسیون آكوستیكی جهت جذب ذرات خروجی از اگزوز موتورهای دیزل

امكان سنجی فیلتراسیون آكوستیكی جهت جذب ذرات خروجی از اگزوز موتورهای دیزل

چکیده

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 امكان سنجی استفاده از امواج آكوستیكی 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  10-01/0میکرون با حداکثر تجمع جرمی در محدوده کمتر از 4/0 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 كه از امواج آكوستیكی برای جداسازی ذرات گازهای خروجی اگزوز با بازده بالا می توان استفاده كرد. سیستم فیلتراسیون آكوستیكی برای ذرات بزرگتر از 0.2 میكرون و برای دبی عبوری کوچکتر از 30 لیتر بر دقیقه، در گستره توان صوتی اعمالی  30 وات، کارآیی دستگاه نشست دهنده بیشتر از 95 درصد می باشد. برای دبی 50 لیتر بر دقیقه با توان صوتی 30 وات بازده 45% می باشد كه برای افزایش بازده فیلتراسیون در دبی های بالاتر، میتوان از چند سیستم به صورت موازی استفاده نمود.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                         صفحه

1-فصل اول: مقدمه........................................................................................................... 1

2- فصل دوم: مروری بر ادبیات و اصول و مبانی نظری........................................................................ 4

2-1 مقدمه.................................................................................................................................................................. 5

2-2 سیستم جدا ساز ذرات معلق در گازها...................................................................................................... 8

2-2-1 صافی های کیسه ای................................................................................................................................. 8

2-2-2 ته نشین کننده های ثقلی....................................................................................................................... 8

2-2-3 شوینده ها..................................................................................................................................................... 9

2-2-4 سیکلونها........................................................................................................................................................ 9

2-2-5 نشست دهنده الکتروستاتیک.................................................................................................................. 9

2-3 زمینه تاریخی.................................................................................................................................................... 10

2-4  مكانیزمهای انباشت آكوستیك................................................................................................................... 11

2-4-1 فعل و انفعالات اورتوكینتیك.................................................................................................................. 11

2-4-2 فعل و انفعالات هیدرودینامیك............................................................................................................... 17

2-4-3 واكنشهای آشفتگی آكوستیك............................................................................................................... 20

2-4-4 روان سازی آكوستیك............................................................................................................................... 19

2-4-5 توده آكوستیك........................................................................................................................................... 23

2-5 مدلهای شبیه سازی فعلی............................................................................................................................. 24

2-5-1 مدل وولك.................................................................................................................................................... 24

2-5-2 مدل شو........................................................................................................................................................ 25

2-5-3  مدل تیواری................................................................................................................................................ 25

2-6 مدل سانگ......................................................................................................................................................... 25

3-فصل سوم: روشها و تجهیزات......................................................................................................................... 27

3-1 مقدمه.................................................................................................................................................................. 28

3-2 روش شبیه سازی انباشت آكوستیك........................................................................................................ 28

3-2-1 فرضیات انجام شده در مدل سازی....................................................................................................... 28

3-2-2 الگورِیتم مدل سازی.................................................................................................................................. 29

3-3  سیستم آزمایشگاهی فیلتراسیون آكوستیكی........................................................................................ 30

3-3-1 سیستم آزمایشگاهی اندازه گیری توزیع اندازه ذرات....................................................................... 30

3-3-2 آزمایشات مربوط به دستگاه نشت دهنده آکوستیکی...................................................................... 33

3-3-3 مواد مورد استفاده...................................................................................................................................... 41

3-4 كالیبراسیون وسایل آزمایشگاهی ............................................................................................................... 43

4- فصل چهارم: نتایج و تفسیر آنها............................................................................................................. 45

4-1 مقدمه.................................................................................................................................................................. 46

4-2 نتایج آزمایشگاهی............................................................................................................................................ 47

 4-2-1  اندازه گیری توزیع اندازه و غلظت کلی ذرات

 خروجی از اگزوز موتورهای دیزلی....................................................................................................................... 46

 4-3 آزمایشات مربوط به دستگاه نشست دهنده آکوستیکی...................................................................... 49

4-3-1 آزمایش بدست آوردن فرکانس های بحرانی....................................................................................... 49

4-3-2 رسم پروفیل فشار آکوستیکی در طول لوله....................................................................................... 52

4-3-3 اعمال امواج آکوستیکی بر روی جریان ایروسل................................................................................. 55

4-3-3-1 اعمال امواج آکوستیکی برروی ذرات درحالت بدون دبی و ساکن.......................................... 55

4-3-3-2 اعمال امواج بر روی جریان ایروسل................................................................................................. 62

4-4 بررسی تأثیر عوامل موثر در بازده فیلترهای آکوستیکی

         در خروجی موتور های دیزل................................................................................................................... 67

4-4-1 بررسی تأثیر دبی عبوری از محفظه...................................................................................................... 65

4-4-2  بررسی اثر توان اعمالی امواج................................................................................................................ 72

4-4-3 بررسی تاثیر دما و فشار............................................................................................................................ 75

4-4-4  تأثیرات فركانس صدا............................................................................................................................... 77

4-4-5 اثر اندازه ذرات............................................................................................................................................ 77

5- فصل پنجم......................................................................................................................................................... 79

فهرست مراجع....................................................................................................................................................... 83

ضمیمه 1..................................................................................................................................................................... 85

ضمیمه 2.................................................................................................................................................................... 88

ضمیمه 3.................................................................................................................................................................... 95