بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از مهمترین آلایندههای هوای شهرهای صنعتی ذرات معلق هستند. به طوری که در شهر تهران، هرساله در حدود 30 درصد از روزهای سال به دلیل قرار گرفتن شاخص آلایندهی ذرات معلق در وضعیت غیراستاندارد، ناسالم گزارش می شود.
برای جلوگیری از ورود این نوع آلایندهها در گاز خروجی نیروگاهها عموما از سیستم رسوبدهندهی الکتروستاتیکی استفاده میشود. در این پژوهش روند رسوبدهی ذرات منوکسید کربن در داخل این سیستم بوسیلهی نرمافزار شبیهساز کامسول مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه :
مهمترین آلایندهی هوا در کلان شهر تهران >1@ ذرات معلق کوچکتر از 2,5 میکرون میباشد. برای زدودن این آلاینده از هوا، سیستمی که از دیرباز مورد استفاده قرار می گرفته، رسوبدهندهی الکتروستاتیکی نام دارد.
اساس کار این سیستم به این صورت است که، در فضای بین الکترودهای جمعآوری، یک میدان الکتروستاتیکی قوی بوسیلهی یک تنش الکتریکی شدید بین الکترودهای تخلیه و الکترودهای جمعآوری، ایجاد میشود. وقتی غبار، به وسیلهی جریان گاز وارد این فضا میشود، هرکدام از ذرات آن بر روی سطح خود بارهای الکتروستاتیکی را جمعآوری میکند. در میدان الکتروستاتیکی، این بارها ذرات را مجبور میکنند تا به سمت صفحات جمعآوری، جایی که قرار است انباشته شوند، حرکت کنند. درنهایت با تکاندن این صفحات، غبارها جمعآوری میشوند.
دراین پژوهش نیز به بررسی و شبیهسازی این سیستم در رسوبدهی گاز منوکسید کربن پرداخته شده است.
فیزیک مساله:
برای شبیهسازی جریان هوای داخل سیستم، گاز محیط به صورت یک سیال غیرتراکمی نیوتونی با چگالی و چسبندگی ثابت و بدون انتقال گرما، فرض میشود. معادلات حاکم بر چنین سیستمی، معادلات تانسوری ناویر استوکس میانگین رینولدز است که به صورت زیر ساده میشود [3] - معادلهی اول همان معادلهی پیوستگی است - :
که دراینجا چسبندگی، چگالی و سرعت گاز است. نیز نیروی کولنی بر واحد حجم است.
معادلهی حاکم بر ترابرد ذرات نیز با درنظر گرفتن نیروهای الکتروستاتیکی، گرانشی و آئرودینامیکی ناشی از
برهمکنش گاز و ذرات، به صورت زیر خواهد بود :
نیروی کششی وارد بر واحد جرم ذره، به دلیل سرعت نسبی ذره و سیال است و به صورت زیر تعریف می شود:
که قطر ذره و پویش آزاد میانگین مولکولهای گاز است. همچنین برای جمعآوری ذره در داخل رسوبدهنده از معادلهی دیوتچ که بهرهی انحرافی را نشان میدهد
شبیه سازی:
به منظور شبیه سازی روند رسوب ذرات، یک مدل سادهی سیم صفحهای تکمرحلهای در نظر گرفته شد و سیستم شامل دو صفحهی فلزی به ابعاد 10 در 5سانتیمتر است که در فاصلهی 10 سانتیمتری از یکدیگر قرار گرفته و به پتانسیل زمین وصل شدهاند. در وسط این دو صفحه، سیم تخلیه ی کرونا به قطر 1 میلی متر قرار دارد که با ولتاژ برابر با تغذیه می شود. به دلیل تقارن سیستم، شبیه سازی دو بعدی برای صفحهی عمود بر سیم تخلیه انجام گرفت.
جهت خطوط میدان الکتریکی در چنین سیستمی از صفحات زمین شده، به سمت سیم تخلیه کرونا است و همانطور که انتظار میرود، چگالی خطوط میدان در ناحیهی میانی سیستم بیشتر است.
شبیه سازی جریان هوا با فرض غیرتراکمی بودن سیال، فشار 1 اتمسفر و سرعت ورود عمودی باحل معادلات ناویر استوکس متوسط رینولدز صورت گرفت. نتیجهی شبیهسازی سرعت سیال در نزدیکی سیم تخلیه در شکل شماره - نشان داده شده است.
