مقاله درمورد دانلود الکتريکي، ميدان، نيروي

دانلود پایان نامه ارشد

ش سطحي
CaE
غلضت يوني (C.m-3)
Cion
نفوذپذيري خلا (F/m)-(C2/N.m2 )

فاصله بين دو صفحه خازن(m)
d
مساحت (m2)
A
حساسيت الکتريکي

پتانسيل الکتريکي (Nm/C)

واحد بار الکترون(C)
e,Ze
بار الکتريکي (کولن)

بردار پلاريزاسيون(Cm-2)
P
نفوذپذيري نسبي

ثابت گذردهي مغناطيسي (T.m.A-1)

جابجايي الکتريکي(Cm-2)
D
ميدان مغناطيس واحد طول (T.m-1)

گشتاور دو قطبي(C.m)
M
ميدان مغناطيسي (-Tتسلا)
B
نسبت نفوذپذيري الکتريکي

موبيليتي يون (m2V-1s-1)

نيروي دي الکتروفورسيس(N)
FDEP
پتانسيل لايه EDL (V)

واحد بار الکتريکي (C)
e
دانسيته جريان (I.m-2)
J
جريان الکتريکي ورودي و خروجي-آمپر (I=C.s-1)
iin,iout
ضريب ترکيب (m3.t-1.C-1)
kr
ضريب جدايش (C.t-1.m-3)
kd
فاصله شعاعي بين دو قطره (m)
do
ميزان پلاريزاسيون بازاء واحد حجم (C4/N2m4)

تابع توزيع معادل بولتزمن

سرعت شبکه بولتزمن در راستاي

توابع وزني در جهات مختلف

سرعت صوت در مقياس لتيز

تابع توزيع بعد برخورد

ويسکوزيته سينماتيک (m2s-1)

دما (K)
T
گرانش(ms-2)

تابع توزيع فشار
g
نيروي کشش سطحي
Fs
عدد آتووس: نسبت نيروي ويسکوز به کشش سطحي

تابع ايندکس

عدد آنسرج: نسبت نيروي جاذبه به کشش سطحي

توابع وزني ومشتق مرتبه n در جهت x

نسبت شعاع قطره به شعاع خارجي

توابع وزني ومشتق مرتبه ئ در جهت y

بار الکتريکي آزاد در واحد سطح ( C.m-2)

تنش هيدروليکي مماسي(Pa)

رينولدز هيدروليکي: نسبت نيروي اينرسي به ويسکوز

سرعت مقياس (m.s-1)

تانسور کرنش

مقياس زماني آرامش بار الکتريکي بواسطه
خواص الکتريکي به سرعت سيال

اپراتور لاپلاسين در مختصات قطبي

نيروي الکتريکي بازاء واحد حجم
Fe
بردارهاي يکه در جهات شعاعي و مماسي

بارآزاد درون حجم سيال(C.m-3)
qv
ميدان الکتريکي در جهت مماسي و شعاعي

ورتيسيتي

سرعت شعاعي درون و بيرون قطره

پتانسيل الکتريکي درون و بيرون قطره در محيط نامحدود

سرعت مماسي درون و بيرون قطره

نيروي خالص الکتريکي روي اينترفيس
در جهات مماسي و شعاعي

ضريب تصحيح هيدروليکي و الکتريکي

ماکزيمم سرعت مماسي روي اينترفيس

کشش سطحي ( N.m-1)

برايندکل تنشهاي هيدروديناميکي روي اينترفيس

ميزان انحناء سطح قطره (m)
k
تابع شکل در فرکانس بينهايت

سرعت سقوط قطره
ufall
تابع شکل در فرکانس صفر

خطوط مماس بر تابع تغيير شکل

ميزان انحراف از حالت کروي در حالت نامحدود

تابع شکل (فقط اثر تنشهاي مماسي)

مقادير نسبت هدايت که بازاء آنها تابع کروي ميماند.

تابع شکل (فقط اثر تنشهاي نرمال)

شعاع داخلي و خارجي
a,b
نسبت ثابت گذردهي قطره به روغن

قسمت حقيقي يک عبارت موهومي
Re()
فشار داخل و خارج قطره (pa)

پتانسيل مستقل از زمان خارج و داخل قطره(ولت)

فاز ميدان الکتريکي (راديان)
wt
ميزان انحراف از حالت کروي در حالت پايدار و گذرا

ثوابت ناشي از حل معادله فشار قطره و روغن

فرکانس بحراني

عدد بي بعد پکلت: نسبت پخش حرارت بواسطه سرعت سيال به هدايت سيال
Pe
عدد بي بعد :نسبت سرعت مماسي EHD
به سرعت سقوط
W
سرعت گذرنده از دو سطح يک المان
vf1,vf2
شار حجمي عبوري از سطوح يک المان (m3.s-1)
qf1,qf2
ضريب پخش حرارتي دو سطح يک المان
Kf1,kf2
مساحت سطوح نماينده يک المان(m2)
Af1,Af2
مقدار تابع مستقل براي دو سطح المان

ضرايب ترم جابجايي و پخش براي يک ند در المان
au,ak
دماي همگن سطح قطره و دماي روغن

ماکزيمم سرعت مماسي گذرا

ضريب همسايه j ام براي گره i
ai,j

چکيده

در اين پژوهش رفتار قطرات تحت ميدان الکتريکي DC مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به افزايش رو به رشد اين رشته تحقيقاتي، در ابتدا بطور مختصر کاربردهاي الکتروهيدروديناميک در فصل اول شرح داده شده است. لذا فصل اول اين تحقيق به
ارائه کاربردها اختصاص داده شده است. در فصل دوم مباني فيزيکي الکتروهيدروديناميک شرح داده شده تا مقدمهاي باشد(هر چند کوتاه) بر روابط استفاده شده در فصول بعدي. در فصل سوم مروري شده است بر کارهاي صورت گرفته در زمينه رفتار قطره تحت ميدان. در فصل چهارم نتايج آزمايش تجربي آورده شدهاند. در فصل پنجم رفتار قطره بصورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. در انتها در فصل ششم به بررسي نتايج تحليلي ( اثر ميدان الکتريکي بر روي قطرات ) پرداخته شده است. نتايج تجربي نشان ميدهد که دو قطره با بار متضاد ميتوانند همديگر را دفع کنند .پراکندگي قطرات در ميدان الکتريکي منجر به تشکيل زنجيره قطرات ميشود. همچنين انتقال بارهاي الکتريکي ميتواند بطور يکسان صورت نگيرد و پديدههاي مختلفي را رقم بزند. افزايش ميدان الکتريکي براي قطراتي که به شکل رندم پخش شده اند باعث تشکيل زنجيرهاي از قطرات ميگردد. رفتار نوساني ، حالت تيلورکن ، اندرکنش دو قطره (انعقاد و جدايش) در اين کار نشان داده شده است. نتايج عددي و تحليلي تغيير شکل قطره را در دو حالت متفاوت (قابليت پلاريزاسيون) نشان ميدهند. در فصل عددي شبيه سازي توسط روش شبکه بولتزمن و در حالت دو فازي صورت گرفته است. حالت هاي مختلف Breakup به کمک روش عددي بدست ميآيند.سه نوع جدايش pinch-off ،shear و back-breakup در حالتهاي مختلف ديده شده و همچنين رفتار دو قطره نيز بررسي شده است. در بحث تحليلي، رفتار قطره در حالت ناپايدار و در دو حالت AC,DC مورد ارزيابي قرارگرفته است. در اين اثر علاوه بر رفتار قطره ساکن ، حرکت قطره در ميدانهاي AC,DC مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج تحليلي فرکانس بحراني را پيشبيني ميکنند که ميتواند راستاي تغيير شکل قطره را تغيير دهد. همچنين نتايج تحليلي مطابقت خوبي با نتايج عددي دارند. تمامي نتايج تحليلي در اعدادکپيلاري الکتريکي کمتر از يک بدست آمده است. اثر ميدان الکتريکي بر روي قطره در حال سقوط منجر به تشکيل گردابه هايي در درون و بيرون قطره ميشود که پخش حرارت توسط اين ورتکسها توسط روش عددي ترکيبي المان و حجم محدود مورد بررسي قرار گرفته است. افزايش عدد پکلت باعث کاهش اثر پخش حرارتي (ترم ديفيوز) شده و نقش جريان سيال در توزيع حرارت بيشتر ميگردد.

فصل اول: آشنايي باکاربردهاي الکتروهيدروديناميک

يک ميدان الکتريکي را در داخل سيال در نظر بگيريد.تاثير متقابل اين ميدان الکتريکي با جريان سيال را الکترو هيدروديناميک1
مينامند.يکي از روشهاي ايجاد الکتروهيدروديناميک،استفاده از جريان يونها است.اگر حرکت يونها را در ميدان الکتريکي در نظر بگيريم،اين يونها زماني که از يک الکترود به سمت الکترود ديگر حرکت ميکنند،درطول مسير ذرّات سيال را بهمراه خود ميکشانند و باعث ايجاد جريان در داخل سيال ميشوند.براي توليد اين يونها در سيال روشهاي مختلفي وجود دارد (از جمله ايجاد ميدان متمرکز و شديد الکتريکي در داخل سيال).ميتوان گفت اين رشته تحقيقاتي با توجه به اندازه يونها در مقياسهاي کوچک پتانسيل کاربردي بيشتري دارد.در مقياسهاي کوچک ميتوان ميکروپمپ و در سايزهاي بزرگ ميتوان از مبدلهاي حرارتي نام برد.از اين رشته ميتوان در پالايش هوا،فيلترهاي يوني،جداسازي ذرّات معلّق و … استفاده نمود.اين رشته ترکيبي از رشتههاي شيمي،فيزيک،مکانيک و الکترومغناطيس ميباشد.مثلاً در شيمي،ميتوان به بررسي فعل وانفعال يونها در سطح الکترودها پرداخت و يا در الکترومغناطيس بر روي نحوه ايجاد ميدان موّثر بر سيال و در مکانيک بر روي جريان و حرکت سيال کارکرد.
از جمله کاربردهاي اين رشته ميتوان فرايند نمک زدايي2 را نام برد.جهت جمع آوري ذرّات نمک در محلول(آب دريا) و رقيق سازي آن سعي ميشود تا از بهم پيوستگي3 قطرات آب ، افزايش حجم و جرم قطرات جهت جداسازي فازها استفاده نمود.براي اين کار از ميدان الکتريکي استفاده ميکنند.دي هيدراتورها4 بر اساس سه نوع ميدان الکترواستاتيک کار ميکنند[1].

* جريان مستقيم(DC)
* جريان متناوب(AC)
* جريان ترکيبي(AC/DC)

جريان هاي DC بسيار کارامد هستند ولي باعث خوردگي الکترودها ميشوند.در مواقعي که از نفت خام5 استفاده ميشود بايد از منابع تامين ولتاژ قوي تر (ميدان هاي الکتريکي چند فرکانسي) استفاده نمود.روغن خام داراي ويسکوزيته و هدايت الکتريکي بالاست. جريان هاي DC در روغن هاي تصفيه شده استفاده ميشوند در حالي که جريان AC در اکثر موارد کاربرد دارد.همچنين ترکيب AC/DC هم ميتواند به عنوان ميدان موثر استفاده شود.جريان AC در دي هيدراتورها جهت ايجاد ميدان بين الکترود باردار و الکترود زمين استفاده ميشود(شکل 1-1).

شکل1-1: دهيدراتور AC-[1]
همانطور که نشان داده شده، يک گراديان AC ضعيف بين الکترود (+) و سطح مشترک روغن و آب و يک گراديان AC قوي بين الکترود (+) و(-) تشکيل ميشود.روغن وارد شده به مخزن که در بالاي سطح آب قرار دارد سريع منعقد ميشود و سپس شاهد بهم آميختگي بيشترتوسط ميدان AC قوي خواهيم بود و اين در حالي است که روغن موجود در بالاي الکترود(-) هيچ انعقادي ندارد چون اصولاً ميداني در آن جا وجود ندارد. امروزه از ترکيب AC/DC در فرايند جداسازي استفاده ميشود.در اين نوع جداسازها ترکيبي از الکترودها بصورت موازي و عمودي و بصورت قطري در سراسر دريچه و کمي بالاتر از خط مرکزي قرار ميگيرند.در اين وسايل از يک يا سه انتقال دهنده شامل دو قطبيهاي معکوس جهت ايجاد ميدان DCبين الکترودهاي مجاور استفاده ميشود. در بررسي نيروهاي وارده به قطره آب،فرض کنيد قطرهاي در ميان دو الکترود قرار دارد.پنج نيرو را براي اين قطره ميتوان در نظر گرفت.دو نوع از اين نيروها وزن و هيدروليک ميباشند.نيروي گرانش که برابر وزن قطره است و باعث حرکت به سمت پايين ميشود.نيروي درگ که از طرف سيال احاطه کننده قطره (روغن) باعث ايجاد (نيروي ليفت) ميشود.اگر قطره آب بزرگتر از قطر قطره استوکس6 باشد،آنگاه وزن بر درگ غلبه کرده
و باعث جدايش آب از روغن ميگردد. جهت بهبود روند جداسازي قطرات،ميدان الکتريکي بايد قابليت ايجاد انعقاد قطرات را بالا برده و از اين طريق باعث افزايش قطر قطرات نسبت به قطر استوکس گردد.

1-1
سه نوع نيروي الکترواستاتيک را براي يک قطره ميتوان متصوّر بود.
* نيروهاي دو قطبي (Dipolar)
* نيروهاي (Electrophoretic)
* نيروهاي (Di-Electrophoretic)

نيروي دو قطبي نيروي بين مولکولهاي آب است که متناسب با گراديان ميدان الکتريکي ،قطر قطره و فاصله بين قطرات است. نيروي
الکترو فورتيک ميتواند جاذب يا دافع باشد.اين نيروها در يک ميدان ولتاژ يکنواخت و بين قطره باردار و الکترود شکل ميگيرند.اين نيرو متناسب با قدرت ميدان،قطر قطره وهدايت الکتريکي روغن ميباشد. نيروهاي دي الکتروفورتيک در يک ميدان غير يکنواخت توليد ميشوند و نيروهاي جاذب ميباشند.اين نيروها باعث راندن قطره به سمتي ميشوند که گراديان ولتاژ در آن قسمت بيشتر است.اين نيرو متناسب با قطر قطره و هدايت الکتريکي آن است.
اين سه نيرو در اغلب ديسالترها ديده ميشوند ولي مقدار اين نيروها ميتوانند با توجه به تغيير ميدان الکتريکي جهت رسيدن به انعقاد و جداسازي بهتر تغيير کنند.هنگامي که قطرات منعقد شوند،فاصله بين آنها بيشتر شده و اين باعث کاهش نيروي دو قطبي
ميگردد.همچنين نيروي الکتروفورتيک مستقل از فاصله قطره ميباشد ولي به هدايت الکتريکي و ويسکوزيته روغن وابسته است. نيروي الکتروفورتيک زمان ثابتي دارد متناسب با نسبت ثابت دي الکتريک به هدايت الکتريکي.در روغنهاي با هدايت بالا ميزان اين نيرو شديداً کاهش مييابد.نيروي دو قطبي بين دو قطره در پايين ديسالترها (جايي که جزء آبي بيشتري وجود دارد،بالاتر است و قطرات در فضاي کمتري نسبت به هم قراردارند. نيروهاي دي الکتروفورتيک قطرات را بسمت نگهدارندههاي الکترود ميفرستند و باعث افزايش ميزان قطرات و در نتيجه نيروي دو قطبي ميشوند. در جريان DC يکنواخت بين دو الکترود،نيروي الکتروفورتيک در جلو و عقب راندن قطره بين دو

پایان نامه
Previous Entries مقاله درمورد دانلود الکتريکي، پتانسيل، ميدان Next Entries مقاله درمورد دانلود بهبود عملکرد، کنترل حرکت