مطالعه تجربي و مدلسازي روش هاي بهبود جداسازي ذرات بسيار ريز در تغليظ كننده غبار با كانال زيگزاگي

كارشناسي ارشد

استفاده از دستگاه هاي تغليظ كننده غبار در كنار دستگاه هاي جمع آوري كننده غبار مي توانند موجب بهبود راندمان كلي در فرآيندهاي حذف ذرات ريز شوند. در اين پژوهش، طرح جديدي از كانال غبارگير زيگزاگي مورد مطالعه آزمايشگاهي و شبيه سازي ديناميك سيالات محاسباتي قرار گرفته است. ابتدا به منظور يافتن هندسه مناسب، چهار هندسه متفاوت از تغليظ كننده غبار با كانال زيگزاگي، از نظر بازدهي و افت فشار، مورد مطالعه و مقايسه قرار گرفته است. در اين مرحله، طراحي آزمايش ها بر اساس روش تاگوچي انجام شده و براي هر هندسه هشت تست آزمايشگاهي انجام شده است. پس از يافتن هندسه مناسب تر، با ميانگين بازدهي 97 درصد، شبيه سازي CFD در حالت دوبعدي با استفاده از مدل چند فازي اولرين براي جريان دو فازي هوا-ذره توسط نرم افزار فلوئنت صورت گرفته است. براي شبيه سازي اغتشاشات از مدل اغتشاشي standard-kω استفاده شد. براي حل هم زمان معادلات سرعت و فشار از الگوريتم SIMPLE و براي گسسته سازي ترم هاي جابجايي معادله مومنتوم از روش QUICK استفاده شده است. جهت اعتبارسنجي، نتايج شبيه سازي با نتايج آزمايشگاهي مورد مقايسه قرار گرفته است و بازده جداسازي با خطايي برابر 46/6 درصد به دست آمده است. پس از اطمينان از نتايج شبيه سازي، طراحي آزمايش براي بررسي اثر شش متغير مستقل، شامل؛ اندازه ذرات، دانسيته ذرات، دبي ورودي هوا، اندازه دهانه ورودي كانال، نسبت مكش و كسر حجمي ذرات ورودي بر راندمان و افت فشار بر مبناي طرح باكس-بنكن انجام گرفته است و تمامي 54 آزمايش پيشنهاد شده، شبيه سازي شده است. پس از تحليل و تفسير نتايج به دست آمده مدل هاي رياضياتي براي راندمان و افت فشار ارائه شده است و شاخص هاي مربوط به مدل نشان مي دهد كه مدل ها از دقت و اعتبار بالايي برخوردارند. نتايج نشان مي دهد كه، افزايش قطر ذرات از 8 به 20 ميكرومتر، موجب افزايش 20 درصدي در راندمان جداسازي مي شود اما افت فشار تقريبا ثابت مي ماند. با افزايش دانسيته ذرات از 1000 به 3000 كيلوگرم بر مترمكعب، راندمان جداسازي 12 درصد افزايش نشان مي دهد اما افت فشار تغيير محسوسي نمي كند. در اثر افزايش دبي ورودي از 100 به 150 مترمكعب بر ساعت، راندمان جداسازي 6 درصد افزايش مي يابد، همچنين افت فشار نيز 273 درصد افزايش مي يابد. با افزايش اندازه دهانه ورودي از 30 به 90 ميليمتر، ابتدا راندمان افزايش مي يابد و سپس كاهش مي يابد. افت فشار نيز در اثر اين تغيير 87 درصد كاهش پيدا مي كند. با تغيير نسبت مكش از 5/0به 1، راندمان به اندازه 9 درصد افزايش پيدا مي كند اما افت فشار تقريبا ثابت مي ماند. همچنين با افزايش كسر حجمي ذرات ورودي از 6-10 تا 5-10، راندمان 9 درصد افزايش خواهد داشت، در حالي كه، افت فشار ثابت مي ماند. بازده بسيار بالاي دستگاه تغليظ كننده غبار زيگزاگي در كنار افت فشار بسيار كم آن، نشان از اهميت اين دستگاه از ديدگاه صنعتي دارد.

193386

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي شبيه سازي و كنترل فرآيندها

دكتر سلمان موحدي راد - دكتر منصور شيرواني