اثر ساختار منسوج سه بعدي بر ميزان استحصال آب از جريان مه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

در سال‌هاي اخير، بروز مشكل كم آبي در جهان، بشر را بر آن داشته است كه به دنبال منابع جديد در تامين آب مورد نياز خود باشد. جمع‌آوري قطرات آب موجود در مه از جمله اين روش‌ها است كه قطرات مه توسط پارچه‌هايي با ساختار باز جمع‌آوري مي‌گردد. در پارچه‌هاي تجميع‌كننده مه، عوامل ساختاري پارچه مانند ظرافت الياف و نخ مورد استفاده در تهيه پارچه، تراكم بافت، فاكتور پوشانندگي و نحوه قرارگيري نخ‌ها در واحد ساختاري و هندسه بافت، نقش مهمي بر ميزان آب جمع‌آوري شده از مه و مدت زمان لازم براي شروع فرآيند جمع‌آوري مه دارد. از اين رو در اين پژوهش، تاثير عوامل ساختاري پارچه‌هاي تجميع‌كننده بر راندمان جمع‌آوري مه و مدت زمان رسيدن به حالت پايا بررسي شده و كارآيي پارچه‌هاي سه بعدي در فرآيند جمع‌آوري مه در مقايسه با پارچه‌هاي تاري پودي و حلقوي مورد ارزيابي قرار گرفته است. اين مطالعات با به كارگيري دو روش تجربي و شبيه‌سازي ديناميك سيالات محاسباتي انجام شد. مطالعات تجربي توسط دستگاهي كه با هدف ايجاد شرايطي مشابه جريان مه در محيط آزمايشگاه طراحي و ساخته شده بود، انجام گرفت. بر اساس نتايج تجربي، در تمامي ساختارهاي تجميع‌كننده مه مورد بررسي، خصوصيات هندسي پارچه مانند ظرافت الياف، تراكم بافت، فاكتور پوشانندگي و هندسه بافت بر راندمان جمع‌آوري قطرات و مدت زمان رسيدن به حالت پايا تاثيرگذار است. به طور كلي در تمامي نمونه‌هاي مورد بررسي افزايش ظرافت الياف و افزايش فاكتور پوشانندگي موجب افزايش راندمان جمع‌آوري مه شده و با افزايش ظرافت الياف و كاهش فاصله بين الياف مجاور مدت زمان رسيدن به حالت پايا افزايش پيدا مي‌كند. بر خلاف پارچه‌هاي تاري‌پودي، در پارچه‌هاي حلقوي و سه بعدي دو جداره، علاوه بر خصوصيات هندسي مذكور، راستاي قرار گرفتن پارچه نيز بر راندمان جمع‌آوري قطرات و مدت زمان رسيدن به حالت پايا موثر است و با تغيير در راستاي قرارگيري پارچه حلقوي راندمان جمع‌آورري مه تا حدود 7/1 برابر و در پارچه سه بعدي دوجداره راندمان دريافت تا حدود 4/1 برابر و مدت زمان رسيدن به حالت پايا تا حدود 9 دقيقه افزايش يافت. همچنين بررسي‌هاي تجربي حاكي از آن است كه پارچه‌هاي سه بعدي دو جداره در مقايسه با ساير ساختارهاي مورد بررسي، بيشترين مقدار راندمان جمع‌آوري مه و مدت زمان رسيدن به حالت پايا را دارد. به طوري كه بيشترين مقدار راندمان جمع‌آوري مه اندازه‌گيري شده در پارچه‌هاي سه بعدي دو جداره حدود 9/1 برابر بيشترين مقدار راندمان در پارچه‌هاي تاري پودي و حدود 6/1 برابر بيشترين مقدار راندمان در پارچه‌هاي حلقوي به دست آمد. پارچه‌هاي سه بعدي دوجداره بر خلاف پارچه‌هاي تاري پودي و حلقوي كه مدت زمان رسيدن به حالت پايا در آن‌ها كمتر از 5 دقيقه است، در زماني بسيار طولاني‌تري، كه در برخي موارد به 30 دقيقه نيز مي‌رسد، به حالت پايا مي‌رسند. شبيه‌سازي بر مبناي روش اويلري-لاگرانژي انجام شد و بر اين اساس مشخص شد كه تغييرات گراديان فشار در اثر تغيير سرعت جريان، در پارچه تاري پودي و پارچه سه بعدي، از رابطه فورچيمر پيروي مي‌كند و با افزايش فاكتور پوشانندگي پارچه، گراديان فشار نيز افزايش مي‌يابد. همچنين، شبيه‌سازي انجام شده براي تعيين ساختار تاري پودي بهينه در جمع‌آوري مه نشان دادكه در قطرهاي مختلف تك رشته‌ها، راندمان جمع‌آوري مه در فاكتور پوشانندگي بين 7/0 تا 8/0، به بيشترين مقدار خود مي‌رسد و با افزايش ظرافت الياف نيز مي‌توان مقدار بيشينه را افزايش داد. نتايج شبيه‌سازي‌هاي انجام شده در پارچه‌هاي سه بعدي نيز بيانگر آن است كه علاوه برتاثير خصوصيات هندسي هر لايه بر راندمان جمع‌آوري مه، آرايش لايه‌هاي بيروني نسبت به يكديگر، آرايش نخ اتصال دهنده در پارچه و نحوه قرارگرفتن پارچه در برابر جريان مه نيز بر راندمان جمع‌آوري مه تاثيرگذار است. بر اين اساس، در پارچه سه بعدي هنگامي كه تراكم بافت لايه‌هاي بيروني با يكديگر متفاوت است و لايه با تراكم بافت كمتر در سمت ورودي جريان قرار مي‌گيرد، راندمان جمع‌آوري قطرات مه در حدود سه برابر نسبت به حالت عكس افزايش پيدا مي‌كند. همچنين حضور نخ اتصال دهنده دو لايه با آرايش قطري فضايي، موجب افزايش راندمان جمع‌آوري مه مي‌شود.

215600

تكنولوژي نساجي

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان

احمدرضا پيشه ور

محسن دوازده امامي، سعيد شيخ زاده نجار، محمد قانع

محمد شيخ زاده