شبیه سازی ، ساخت و تست ایمپکتور با بازده بالا و قطر برش زیر میکرون

در تحقیق حاضر، یک ایمپکتور، برای اندازه گیری غلظت و اندازه ریزگردها با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) شبیه سازی و ساخته شده است. ایمپکتورها و سیکلون ها براساس روش اینرسی، ذرات با اندازه های مختلف را جداسازی می کنند. سیکلون-ها در مقایسه با ایمپکتورها دقت بالایی در جداسازی ذرات نداشته و برای جداسازی ذرات کوچک تر از 5 میکرومتر مناسب نیستند. ایمپکتورها به صورت گسترده و با دقت بالا برای جداسازی ذرات مورد استفاده قرار می گیرند. جداسازی در آن ها براساس قطر برش صورت می گیرد به گونه ای که انتخاب گر ذرات کوچک-تر از قطر برش را عبور داده و از عبور ذرات بزرگ تر از آن قطر، جلوگیری می کند. ایمپکتورها به دو دسته کلی ایمپکتور مجازی و ایمپکتور حقیقی تقسیم می شوند. ایمپکتورهای مجازی بازده کمتری نسبت به ایمپکتورهای حقیقی دارند. ایمپکتورهای حقیقی، دستگاه های رایجی برای جمع آوری و طبقه بندی ذرات آیروسل هستند و در محدوده وسیعی از سرعت جریان ها و اندازه ذرات 0.005-50 میکرومتر مورد استفاده قرار می گیرند. براساس مزایای مطرح شده در این طرح، ایمپکتور حقیقی برای شبیه سازی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوینت و ساخت آن براساس نتایج به دست آمده از شبیه سازی، انتخاب شده است. ایمپکتور شبیه سازی شده در این طرح دارای ورودی افقی حلقوی می باشد (بر خلاف ایمپکتورهای معمول که دارای ورودی عمودی هستند) که از دو دیسک موازی و صیقلی تشکیل شده که در مرکز دیسک پایینی سوراخ نازل قرار دارد. در زیر نازل صفحه برخورد تعبیه شده است. مدل جریان استفاده شده در شبیه سازی از نوع جریان آرام و برای بررسی ذرات، مدل فاز گسسته ذرات (DPM) انتخاب گردید. با استفاده از تغییر پارامترهای مختلف در شبیه سازی، ابعاد بهینه برای ساخت ایمپکتور با بازده بالا به دست آمد که با نتایج تجربی هماهنگی خوبی داشت. ایمپکتور ساخته شده در ورودی دستگاه آنالیزور تحرک ذرات به روش پویش تفاضلی (SMPS)، برای ورود ذرات با اندازه مشخص به دستگاه، مورد استفاده قرار می-گیرد. آزمایشات تجربی با استفاده از محلول آب نمک و دستگاه SMPS انجام گرفت و غلظت محلول آب نمک به گونه ای انتخاب شد که قطر برش ایمپکتور در قسمت انتهایی سمت راست نمودار توزیع اندازه ذرات نمک باقیمانده قرار گیرد تا لزومی به استفاده از ذرات تک اندازه و دستگاه خنثی ساز و DMA ثانویه نباشد. قطر برش شبیه سازی شده و تجربی به ترتیب 0.465و 0.433میکرون به دست آمد. نتایج شبیه سازی و تجربی نشان داد که عدد استوکس در ایمپکتور مد نظر به ترتیب 37.21% و 44.60% کاهش یافته است.