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.
در این تحقیق ذرات آلاینده به عنوان ایروسلهایی با قطر تقریبی 10-01/0 میکرون شناخته شدند که حداکثر تجمع جرمی آنها در محدوده کمتر از 4/0 میکرون است. ایروسل به معنای هر ذره ای اعم از جامد یا مایع که در یک محیط گازی یا اتمسفر معلق باشند و سرعت سقوط آنها قابل اغماض باشد، گفته می شود.
برای جداسازی این ذرات هیچیک از سیستمهای جداسازی گاز- جامد نظیر شوینده ها، فیلترهای الیافی و سیکلونها و فیلترهای الکترواستاتیک مفید واقع نشدند. زیرا برخی از این سیستمها نظیر فیلتر های الیافی، افت فشار زیادی ایجاد می کنند که برای به کارگیری بر روی گازهای خروجی اگزوز مناسب نمی باشد و همچنین برای این توزیع اندازه ذرات، از کارآیی کافی برخوردار نمی باشند و یا بسیار حجیم و بزرگ می شوند. نهایتاً نشست دهنده آکوستیکی (که امروزه به عنوان مکمل سیستم های فیلتراسیون فعلی استفاده می شوند) انتخاب بهتری به نظر آمد و برای عملکرد آن و امکان سنجی استفاده عملی، مطالعات و آزمایشهای جامع تری آغاز گردید.
برای انجام و شروع آزمایشات لازم بود در وحله اول خواص گازهای خروجی از اگزوز موتورهای دیزلی و مکانیزم نحوه عملکرد امواج آکوستیکی در انباشت ذرات را بشناسیم. بدین منظور برای شناخت خواص گازهای خروجی از اگزوز موتورهای دیزلی آزمایشاتی انجام شد که نتایج این آزمایشات در فصول آتی آمده است. در مرحله بعد اطلاعات مربوط به تئوری موضوع جمع آوری شد و از بین تئوری های موجود نظریه آقای سانگ انتخاب و بر این مبنا کد عددی برای مدل سازی انباشت آکوستیکی نوشته شد.
پس این مراحل، شبیه سازی آزمایشگاهی آغاز شد و آزمایشهایی صورت گرفت به این ترتیب که ایروسلهای تولیدی توسط موتورهای دیزلی شبیه سازی شده و عملکرد یک نمونه نشست دهنده آکوستیکی استوانه ای برای حصول کارآیی میانگین حدود 90 درصد در شرایط مختلف بررسی گردید. نتایج آزمایشگاهی نشان میداد که سیستم فیلتراسیون آکوستیکی دارای کارایی بالایی در حذف ذرات معلق در گازها دارد و می توان برای فیلتراسیون گازهای خروجی از موتورهای دیزلی استفاده کرد.
فصول پایان نامه حاضر در برگیرنده مطالبی است که به طور اجمالی جهت گیری و عملکرد ما را در این فعالیت روشن می سازد. فصل دوم در مورد روشهای موجود در فیلتراسیون ذرات معلق در گازها و گازهای خروجی از موتورهای دیزل، بیشینه استفاده از امواج آکوستیکی و تئوری های موجود در زمینه انباشت آکوستیکی می باشد. فصل سوم به بررسی روش مدل سازی عددی، فرضیات مورد استفاده در شبیه سازی و تشریح وسایل و سیستمهای آزمایشگاهی که ساخته یا استفاده شده است می پردازد. در فصل چهارم به شرح نتایج مدل سازی عددی و نتایج آزمایشگاهی می پردازد. فصل پنجم راجع به جمع بندی نتایج آزمایشگاهی ،نتیجه گیری و بحث پیرامون مشکلات عملی و صنعتی شدن طرح می باشد.
1-فصل اول: مقدمه1
2- فصل دوم: مروری بر ادبیات و اصول و مبانی نظری4
2-1 مقدمه5
2-2 سیستم جدا ساز ذرات معلق در گازها8
2-2-1 صافی های کیسه ای8
2-2-2 ته نشین کننده های ثقلی8
2-2-3 شوینده ها9
2-2-4 سیکلونها9
2-2-5 نشست دهنده الکتروستاتیک9
2-3 زمینه تاریخی10
2-4 مکانیزمهای انباشت آکوستیک11
2-4-1 فعل و انفعالات اورتوکینتیک11
2-4-2 فعل و انفعالات هیدرودینامیک17
2-4-3 واکنشهای آشفتگی آکوستیک20
2-4-4 روان سازی آکوستیک19
2-4-5 توده آکوستیک23
2-5 مدلهای شبیه سازی فعلی24
2-5-1 مدل وولک24
2-5-2 مدل شو25
2-5-3 مدل تیواری25
2-6 مدل سانگ25
3-فصل سوم: روشها و تجهیزات27
3-1 مقدمه28
3-2 روش شبیه سازی انباشت آکوستیک28
3-2-1 فرضیات انجام شده در مدل سازی28
3-2-2 الگورِیتم مدل سازی29
3-3 سیستم آزمایشگاهی فیلتراسیون آکوستیکی30
3-3-1 سیستم آزمایشگاهی اندازه گیری توزیع اندازه ذرات30
3-3-2 آزمایشات مربوط به دستگاه نشت دهنده آکوستیکی33
3-3-3 مواد مورد استفاده41
3-4 کالیبراسیون وسایل آزمایشگاهی 43
4- فصل چهارم: نتایج و تفسیر آنها45
4-1 مقدمه46
4-2 نتایج آزمایشگاهی47
4-2-1 اندازه گیری توزیع اندازه و غلظت کلی ذرات
خروجی از اگزوز موتورهای دیزلی46
4-3 آزمایشات مربوط به دستگاه نشست دهنده آکوستیکی49
4-3-1 آزمایش بدست آوردن فرکانس های بحرانی49
4-3-2 رسم پروفیل فشار آکوستیکی در طول لوله52
4-3-3 اعمال امواج آکوستیکی بر روی جریان ایروسل55
4-3-3-1 اعمال امواج آکوستیکی برروی ذرات درحالت بدون دبی و ساکن55
4-3-3-2 اعمال امواج بر روی جریان ایروسل62
4-4 بررسی تأثیر عوامل موثر در بازده فیلترهای آکوستیکی
در خروجی موتور های دیزل67
4-4-1 بررسی تأثیر دبی عبوری از محفظه65
4-4-2 بررسی اثر توان اعمالی امواج72
4-4-3 بررسی تاثیر دما و فشار75
4-4-4 تأثیرات فرکانس صدا77
4-4-5 اثر اندازه ذرات77
5- فصل پنجم79
فهرست مراجع83
ضمیمه 85
ضمیمه 88
ضمیمه 95
شامل 110 صفحه فایل word
دانلود پایان نامه امکان سنجی فیلتراسیون آکوستیکی جهت جذب ذرات خروجی از اگزوز موتورهای دیزل
