بررسی اثر هندسه‌های مختلف الکترود تخلیه بر عملکرد ته‌نشین‌کننده الکتروستاتیکی صفحه‌ای- الکترود خاردار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر، گروه علوم و فناوری‌های دفاعی، پژوهشکده فناوری‌های دفاعی و پدافند غیرعامل، دانشگاه و پژوهشگاه عالی دفاع ملی و تحقیقات راهبردی، تهران، ایران

2 استادیار،گروه علوم و فناوری‌های دفاعی، پژوهشکده فناوری‌های دفاعی و پدافند غیرعامل، دانشگاه و پژوهشگاه عالی دفاع ملی و تحقیقات راهبردی، تهران، ایران

چکیده

از اوایل قرن بیستم، ته‌نشین‌کننده‌های الکتروستاتیکی به‌عنوان یک تکنولوژی مهم صنعتی شناخته شده و به‌عنوان یک تجهیز کنترل آلودگی هوا در کاربردهای صنعتی نظیر کارخانه سیمان و ژنراتورهای موتور دیزلی استفاده می‌شوند. با وجود راندمان کلی بالای ته‌نشین‌کننده‌های الکتروستاتیکی، راندمان کسری به ازای ذرات زیرمیکرون نسبت به ذرات بزرگتر پایین بوده است. از طرفی قوانین مربوط به ذرات ریزی که توسط فرآیند‌های صنعتی به هوای محیط تزریق می‌شوند، روز به روز سخت‌گیرانه‌تر شده است (به‌عنوان مثال، کاهش 30 درصدی مقدار مجاز انتشار ریزگرد توسط نیروگاه‌های حرارتی چین از سال 2012 به 2014). بنابراین، نیاز به انجام تهمیداتی به‌منظور بهبود عملکرد این تجهیز در مواجهه با این ذرات بیش از پیش حس می‌شود. در این مقاله با ارائه فرمولاسیون مربوط به فرآیندهای مختلف درون ته‌نشین‌کننده الکتروستاتیکی و مدل‌سازی عددی سه‌ بعدی آنها، مشخصه‌های الکتریکی و الکتروهیدرودینامیکی و همچنین راندمآنهای جمع‌آوری ذرات زیرمیکرون برای یک ته‌نشین‌کننده در ابعاد آزمایشگاهی با الکترودهای خاردار مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. بدین منظور، خطوط شارش هوا و راندمان جمع‌آوری ذرات با قطر 0/25 الی 1/5 میکرومتر برای الکترودهای خاردار دوجهته و تک‌جهته ارزیابی و مقایسه شده است. نتایج به‌دست آمده حاکی از آن است که برای ذرات با قطرهای 0/25 الی 1/5 میکرومتر، ته‌نشین‌کننده با الکترود خاردار دوجهته بهترین آرایش الکترود تخلیه بوده است. اثر نرخ شارش جرم ذرات بر راندمان ته‌نشینی ذرات ریز برای الکترود خاردار دوجهته نیز بررسی شده است. شبیه‌سازی‌ها نشان داده است که با افزایش نرخ شارش جرم ذرات در ورودی، راندمان ته‌نشینی ذرات کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


Smiley face

[1]     K. Parker, Electrical operation of electrostatic precipitators. no. 41. IET, 2003.
[2]     M. Gholami and H. Kazerooni, “Numerical
 evaluation of electrohydrodynamic flow and particle concentration effects on the wire-plate electrostatic precipitator efficiency,” Scientific Journal of Applied Electromagnetics, vol. 99, 2021 (in Persian).
[3]     M. Gholami, H. Kazerooni, “3D modeling of the cylindrical type electrostatic precipitator for collecting fine diesel particles and controlling the air pollution,” Journal of Modeling in Engineering, vol. 99, 2021 (in Persian).
[4]     G. Yishan, “Enhancing PM Removal by Pulse Energized Electrostatic Precipitators—a Comparative Study,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 47, no. 1, pp. 365-375, 2018.
[5]     Lu. Binxian, “Comparison of Dust Particle Dynamics Under Different Electrode Shapes at the Early Stage of Negative Corona Discharge.” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 47, no. 11, pp. 4915-4922, 2019.
[6]     T. Yamamoto, M. Okuda, and M. Okubo, 
“Three-dimensional ionic wind and electro hydrodynamics of tuft/point corona electrostatic precipitator,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 39, no. 6, pp. 1602-1607, 2003.
[7]     T. Yamamoto, Y. Morita, H. Fujishima, and M. Okubo, “Three-dimensional EHD simulation for point corona electrostatic precipitator based on laminar and turbulent models,” J. Electrostat., vol. 64, no. 7, pp. 628-633, 2006.
[8]     H. Fujishima, Y. Morita, M. Okubo, and 
T. Yamamoto, “Numerical simulation of three dimensional electro-hydrodynamics of spiked-electrode electrostatic precipitator,” IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 13, no. 1, pp. 160-167, 2006.
[9]     D. Brocilo, “Electrode geometry effects on the collection efficiency of submicron and ultra-fine dust particles in spike-plate electrostatic precipitators,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 142, no. 1, 2008.
[10]  J. Podlinski, A. Niewulis, and J. Mizeraczyk, “Electrohydrodynamic flow and particle collection efficiency of a spike-plate type electrostatic precipitator,”  J. Electrostat., vol. 67, pp. 99-104, 2009.
[11]  J. Podlinski, A. Niewulis, V. Shapova, and J. Mizeraczyk, “Electrohydrodynamic flow and particle collection efficiency in a one-sided spike-plate type electrostatic precipitator”, 7th Conf. French Society of Electrostatics (SFE2010), Montpellier, France, pp. 179-183, 2010.
[12]  L. Gi-Hyuk, “Optimization of pipe-and-spike discharge electrode shape for improving electrostatic precipitator collection efficiency.” Powder Technol., vol. 379, pp. 241-250, 2021.
[13]  C. J. Chen, Shenq-Yuh Jaw, Fundamentals of turbulence modeling, Taylor & Francis, 1998.
[14]  H. Hayashi, Y. Takasaki, K. Kawahara, T. Takenaka, K. Takashima,  and A. Mizuno, “Electrostatic charging and precipitation of diesel soot,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 47, no. 1, pp. 331-335, 2011.
[15]  N. Farnoosh, K. Adamiak, and G. S. P. Castle, “Three-dimensional analysis of electrohydrodynamic flow in a spiked electrode-plate electrostatic precipitator,” J. Electrostat., vol. 69, no.5, pp. 419-428, 2011.
[16]  N. Morasaei, M. Tabrizian, M. Ansarian, “Modeling and estimation of corona losses in bipolar hvdc transmission line using finite element methods (fem),” Scientific Journal of Applied Electromagnetics, vol. 4, no. 4, pp. 37-47, 2018 (In Persian).
دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 24
شماره پیاپی 24، دوفصلنامه بهار و تابستان
فروردین 1401
صفحه 55-68
  • تاریخ دریافت: 05 فروردین 1400
  • تاریخ بازنگری: 10 مرداد 1400
  • تاریخ پذیرش: 12 مرداد 1400