ارائه‌کننده: ریحانه شفاعتی
استاد راهنما:  دکتر یوسف حجت
استاد مشاور: دکتر معصومه مفرح
استاد ناظر داخلی: دکتر محمد ضابطیان طرقی
استاد ناظر خارج از دانشگاه: دکتر داوود فتحی
تاریخ: 1403/06/25
ساعت: 7:30
مکان: دانکده فنی و مهندسی، طبقه منفی یک، آزمایشگاه فناوری­های الکتروفیزیکی

 چکیده:
قرار گرفتن در معرض ذرات معلق هوا، چه به صورت مزمن و چه به صورت حاد، سلامتی انسان را به خطر می اندازد. دود سیگار شامل مواد شیمیایی متعددی است که برای هر دو گروه افراد سیگاری و غیرسیگاری زیان­آور است. حتی تنفس مقدار کمی از دود سیگار می­تواند مضر باشد. دود سیگار حاوی مواد و ترکیبات شیمیایی مختلفی است که حداقل 250 مورد از آنها مضر هستند و بسیاری از آن­ها می­توانند منجر به سرطان شوند. دود سیگار یکی از اصلی ترین منابع ذرات معلق در فضاهای بسته محسوب می­شود. اندازه ذرات دود سیگار کمتر از 10 میکرون گزارش شده است. در این پژوهش، به منظور جمع­آوری ذرات دود سیگار، یک سیستم رسوب دهنده الکترواستاتیک طراحی و ساخته شده است. این رسوب دهنده شامل یک تک توری به منظور باردار کردن ذرات و مسیرهای حلقوی توری با بارهای مثبت و منفی به منظور جمع­آوری ذرات باردار است. برای تست رسوب دهنده نیاز به تزریق دود سیگار یکنواخت می­باشد و به همین منظور اقدام به طراحی و ساخت مولد دود سیگار شده است. در این پژوهش به بررسی تاثیر قطر ذرات، دبی ورودی و تغییرات ولتاژ بر بازدهی جداسازی ذرات توسط رسوب دهنده الکترواستاتیک، از طریق شبیه سازی و آزمایش پرداخته شده است.
برای بررسی تأثیر دبی ورودی و تغییرات ولتاژ بر بازده جداسازی ذرات، از نرم­افزار شبیه­سازی کامسول استفاده شده است. دبی­های ورودی 2/0، 5/0 و 8/0 متر مکعب بر ساعت برای ذرات با قطرهای 5/2، 5 و 10 میکرون بررسی شدند. نتایج نشان می­دهد که بیشترین بازدهی در دبی 2/0 متر مکعب بر ساعت است و با افزایش دبی، به دلیل افزایش سرعت حرکت ذرات و کاهش تأثیرپذیری از میدان الکتریکی، بازدهی کاهش می­یابد. همچنین، ولتاژهای 1000 ولت و 3000 ولت بر ذره 5/2 میکرون اعمال و با حالت مرجع مقایسه شدند. نتایج نشان می­دهد که با اعمال ولتاژ 1000 ولت، بازدهی 26 درصد و با اعمال ولتاژ 3000 ولت، بازدهی به 79 درصد افزایش یافته است.
در آزمایش ها، این ذرات با عبور از مجموعه آزمایش توسط سنسور شمارنده ذرات، شمرده می­شوند. هدف از این آزمایش، بررسی بازدهی جداسازی ذرات دود سیگار با اندازه­های1، 5/2، 5 و 10 میکرون نسبت به حالت بدون اعمال ولتاژ است. این آزمایش در دبی­های 5/0 و 5/1 مترمکعب بر ساعت و ولتاژهای 4000 ولت و 6000 ولت انجام شد. نتایج نشان می­دهد که برای همه ذرات، بیشترین بازدهی در دبی 5/0 و ولتاژ 6000 ولت می­باشد. به عنوان مثال، برای ذره­ای با قطر 5/2 میکرون در دبی 5/0 متر مکعب بر ساعت، با اعمال ولتاژ 4000 ولت، بازدهی به 79 درصد و با اعمال ولتاژ 6000 ولت، بازدهی به 92 درصد رسیده است. برای همین ذره در دبی 5/1 متر مکعب بر ساعت، با اعمال ولتاژ 4000 ولت، بازدهی به 61 درصد و با اعمال ولتاژ 6000 ولت، بازدهی به 71 درصد رسیده است. همچنین نتایج نشان می­دهد که راندمان جمع­آوری ذرات کوچک­تر کمتر از ذرات بزرگ­تر است. به عنوان مثال، در دبی 5/0 متر مکعب بر ساعت، برای ذره­ای با قطر 1 میکرون، با اعمال ولتاژ 6000 ولت، بازدهی 57 درصد است، در حالی که با اعمال همین ولتاژ بر ذره­ای با قطر 10 میکرون، بازدهی به 96 درصد می­رسد.
طبق نتایج استخراج شده از شبیه سازی و آزمایش می­توان به این نتیجه رسید که بازدهی جمع­آوری ذرات توسط رسوب دهنده الکترواستاتیک ساخته شده با افزایش ولتاژ و کاهش دبی، افزایش پیدا می­کند. با افزایش دبی، سرعت حرکت ذرات بیشتر می­شود و ذرات فرصت کافی برای تأثیرپذیری از میدان الکتریکی را ندارند. بنابراین، با افزایش دبی، بازدهی جمع­آوری ذرات کاهش می­یابد. همچنین راندمان جمع­آوری ذرات کوچک­تر بسیار کمتر از ذرات بزرگ­تر است.