18234

18234

شبيه سازي cfd عملكرد ميكروسيكلون ها جهت حذف ذرات معلق از الودگي هواي تهران

كارشناسي ارشد

مدل سازي شبيه سازي و كنترل

آبان ماه 1396

دكتر منصور شيرواني - دكتر سيد حسن هاشم ابادي

مهندسي شيمي

امروزه آلودگي هوا با توجه به پيامدهاي زيان‌بارش به يكي از مهم‌ترين معضلات زيست‌محيطي تهران، پايتخت ايران و چندين شهر ديگر ايران تبديل شده است. از اين رو در اين مطالعه، شبيه سازي عدديعملكرد ميكروسيكلون‌ها جهت حذف ذرات معلق در هواي تهران انجام شد. در ابتدا هندسه يك ميكروسيكلون مدل‌سازي و پس از شبكه بندي مناسب و با كيفيت، شبيه‌سازي‌هاي اوليه در نرم‌افزار فلوئنت انجام شد. جريان هواي درون ميكروسيكلون و ذرات موجود در آن با توجه به گزارش كنترل كيفيت هواي تهران در فصول مختلف سال‌هاي 1394 و 1395 در نرم‌افزار فلوئنت وارد شد. شبيه‌سازي‌هاي انجام شده نشان داد بازده ميكروسيكلون و افت فشار آن با افزايش سرعت ورودي جريان افزايش مي‌يابند اما بازده با افزايش سرعت بيشتر از 10 متر بر ثانيه افزايش قابل توجهي نخواهد داشت. همچنين مقايسه نتايج افت فشار ميكروسيكلون نشان داد در سرعت‌هاي بالا ميزان افت فشار ميكروسيكلون به شدت افزايش مي‌يابد. مقايسه نتايج عددي افت فشار با نتايج مدل‌هاي تجربي نشان داد كه هر يك از مدل‌هاي شفرد و لاپل، كاسال و مارتينزو كوكردر يك محدوده سرعتي مي‌توانند افت فشار را پيش بيني كنند. اين در حالي است كه مدل‌هاي تجربي لاپل و يوزيا و ليزقادر به پيش‌بيني بازده ميكروسيكلون نيستند.همچنين بررسي اثرات تغيير پارامترهاي هندسي نشان داد كه كاهش قطر ميكروسيكلون و افزايش ارتفاع آن مي‌توانند بازده ميكروسيكلون را تا 10 درصد افزايش دهند. اين درحالي است كه افزايش سطح مقطع ورودي بازده را تا 8% كاهش خواهد داد. كاهش همزمان مساحت ورودي و طول بدنه مي‌تواند بازده ميكروسيكلون را تا 4/91 درصد براي ذرات PM2.5 و تا 96 درصد براي ذرات PM10 افزايش دهد. اين در حالي است كه انجام اين تغييرات هندسي علاوه بر بازده مقدار افت فشار را نيز افزايش مي‌دهد.

1396/10/05

12/26/2017 12:00:00 AM

Today, air pollution due to its harmful consequences, has become one of the most important environmental problems in Tehran and several other cities in Iran. Therefore, in this study, numerical simulation of microcyclone performance was performed to remove particulate matter in Tehran air. At first, the microcyclone geometry modeling and after proper and high quality grid generation, initial simulations were performed in the fluent software.The air flow and the particles in it which inside the microcyclone are according to Tehran's air quality control report in 1394 and 1395 years. The simulations showed that the microcyclon efficiency and its pressure drop increased with increasing inlet velocity, but the efficiency did not increase significantly with speeds greater than 10 m/s.Also, the comparison of the microcyclone pressure showed that at high speeds, the microcyclone pressure drop was increased extremly. Alsocomparison of the numerical simulation pressure drop results with the empirical models results showed that Shepherd and Lapple, Casal and Martinez and Coker models can predict the pressure drop in a certain speed range. However, the empirical models of Lapple and Iozia and Leith are not able to predict the microcyclone efficiency. Also, studying the effects of geometric parameters change showed that decreasing microcyclone diameter and increasing its height could increase the microcyclone efficiency by 10%. While increasing in inlet areareduces collection efficiency up to 8%. Reduction in both inlet area and microcyclone length can increase microcyclone efficiency up to 91.4% for PM2.5 and 96% for PM10 particles. While doing this geometric change, in addition to the efficiency,the amount of pressure drop also increases.