مقاله درمورد دانلود عدم تقارن

دانلود پایان نامه ارشد

به کمک ميدان شکل گرفته است.فرض کنيد دو الکترود مطابق (شکل1-9) ميدان قوي الکتريکي توليد کرده و باعث ساخته شدن لايههاي بار نامشابه در پيرامون الکترودها شوند.با اين ساختار الکترودها، حرکت خالص محوري در پيرامون الکترود گراند تقريبا ناچيز ميباشد(به دليل تقارن هندسي).لذا جريان پيرامون الکترود (+) در جريان خالص محوري نقش عمده را بازي ميکند.به دليل ميدان قوي در پيرامون الکترود شارژ شده ضخامت لايه و فشار عبوري بيشتر است. جهت ايجاد پمپاژ قوي لازم است تا الکترودها داراي شعاع نسبتا بزرگ بوده و همچنين نوک تيز (جهت جلوگيري از تزريق يون) نباشند. براي ميدان زير 100(KV/cm) تزريق يون در سطح مشترک ناچيز است.اما در ميدانهاي بالاتر جريان شديداً (بدليل تزريق يون از الکترود به سيال) زياد ميشود.اين پديده توسط واکنشگرهاي شيميايي کنترل ميگردد و به هندسه و ترکيب الکترود بستگي دارد.بنابراين بالاتر از اين محدوده درگ يوني برقرار خواهد بود. يکي از راههاي توليد بارهاي آزاد در محيط سيال تزريق مستقيم توسط منبع کرنا22 است.يک ميدان الکتريکي بين اين منبع کرنا به عنوان تزريق کننده و الکترود ديگر(کلکتور) برقرار ميگردد.حرکت اين بارها باعث برخورد به ذرّات سيال شده و در نتيجه باعث حرکت سيال ميشوند.اين نوع از پمپها به درگ يوني معروف هستند.

شکل1-9: شماتيک پمپ هدايتي- [4]

در پمپهاي هدايتي رفتار جريان بر حسب ولتاژ يک رفتار اهمي است.بطور خلاصه ميتوان مزيتهاي زير را براي يک پمپEHD در نظر گرفت:
* کنترل آسان و سريع کارايي سيستم توسط تغيير ميدان الکتريکي
* سيستمهاي غير مکانيکي-طراحي ساده و وزن پايين
* مناسب براي اماکن خاص(فضا)
* قابل کاربرد در جريانهاي چند فاز
* مصرف قدرت کم
* آلودگي صوتي پايين
اما کاربرد ولتاژ بالا در اين وسايل هنوز از نظر اقتصادي و طراحي در حال بررسي است.علاوه بر اين کاربردEHD در انتقال حرارت داراي فعل وانفعالات بسياري بوده و به پارامترهاي زيادي وابسته است. امروزه از EHD در افزايش کارايي حرارتي زياد استفاده مي شود.مثلا اگر يک ميدان الکتريکي با ولتاژ بالا بين يک سيم نازک و صفحه برقرار شود.سيال دي الکتريک اطراف مس تحت تاثير تزريق يون قرار ميگيرد.اين يونها با حرکت به سمت الکترود باعث تغيير مومنتوم مولکولهاي سيال شده و در نتيجه يک حرکت عرضي افزايش انتقال حرارت را بدنبال دارند.در بعضي از کاربردهاي خاص مانند الکترواسپري23 ،از ميدان الکتريکي جهت گسسته سازي قطره يا حباب
استفاده ميکنند. در نتيجه اين ميدان، قطرات و يا حبابهاي کوچک در مقياس ميکرو شکل ميگيرند. در اين شرايط يکي از مهمترين پارامتر ها که انرژي لازم را جهت انجام اين فرايند تعيين ميکند هدايت الکتريکي سيال اطراف است.بطوريکه:
1-4

معرف موبيليتي الکترون و تعداد الکترون در واحد حجم ميباشد.در شرايطي که با سيال غير هادي سروکار داريم هيچ بار آزادي وجود ندارد تا در اثر موبيليتي تحت ميدان حرکت کند.لذا سيال هادي براحتي در سيال پيرامون دي الکتريک پولاريزه
ميشود.پولاريزه شدن فاز ناپيوسته منجر به جاذبه بين مولکولي و انعقاد ميگردد.نيروي بدني وارده به سطح مشترک قطرات منجر به اسپري و تجزيه الکتريکي ميشود. کنترل اندازه و پخش قطرات توسط ميدان قابل کنترل است . الکترواسپري توسط محققين بسياري مورد مطالعه قرار گرفته و افرادي مانند تيلورکه براي اولين بار جت سيال مخروطي24 را مورد ارزيابي قرار داد.اين روش در صنعت چاپ(جت جوهر25)،اسپري سوخت ،همچنين در اين اواخر در توليد فيبرهاي پليمري در مقياس نانو استفاده شده است.در مقابل الکترواسپري، الکترواسپري معکوس مطرح ميشود[5].بررسي اين پديده بدليل هادي بودن سيال اطراف و در نتيجه نفوذ بيشتر بارها و ايجاد جريان بالا مشکل ميباشد.در مبحث جت جوهر که بسيار در صنايع چاپ کاربرد دارد ،توليد قطره در سايزهاي مختلف حائز اهميت است.کاهش اندازه قطره جز با کاهش قطر نازل ميسر نيست.البته بعضي بر اين باورند که ميتوان قطر نازل را ثابت ولي پارامترهايي مثل ويسکوزيته و کپيلاري26 را جهت نيل به هدف تغيير داد.در اين ميان EHD ميتواند قطراتي در مقياس بسيارريز توليد نمايد.روش حاضر27 بر اساس جدايش ستون سيال تحت ميدان AC يا DC ميباشد.نتايج نشان ميدهند که ديناميک حاکم بر تغييرشکل سيال نه تنها وابسته به اندازه ميدان بلکه به نوع ميدان هم بستگي دارد.اگر سيال داراي هدايت بالايي باشد عملاً کنترل اندازه و شکل قطره تحت ميدان DC مشکل است.در مقابل در AC قطرات از ستون سيال جدا شده و ستون سيال دچار نوسان ميشود.
نمايي از توليد قطره توسط ميدان را ميتوان در (شکل1-11) ديد.يکي ديگر از عوامل تاثير گذار جنس الکترود پاييني است که
ميتواند آب دوست28(با زاويه حاده) و يا آب گريز(با زاويه منفرجه) باشد.هنگامي که نيروي وزن در مقابل کشش سطحي ناچيز باشد، شکل قطره کروي است.در حضور ميدان،نيروي ناشي از ميدان الکتريکي و وزن باعث کشيدگي قطره ميشوند. اگر قطره کاملا هادي باشد،نيروي الکتريکي عمود بر سطح آن است.بنابر اين بردار تنش بر روي سطح بصورت زير ميباشد:
1-5

هر چه ميدان قويتر باشد بار بيشتري بر روي سطح متمرکز ميشود.ديناميک کشيدگي قطره براي قطرات با شکلهاي اوليه مختلف فرق دارد.مدت زمان صرف شده جهت رسيدن به ماکزيمم کشيدگي و ستون سيال براي قطره کروي نسبت به نيم کره و قطره نازک کم تر است.بدليل اين که اولاً مقاومت در برابر تغيير شکل کمتر است(قطره بزرگ کسر بيشتري از سطح آن در تماس با ميدان الکتريکي است).ثانياً فاصله کمتر قطره نسبت به الکترود پاييني باعث اعمال ميدان قويتري ميشود.بعد از تماس ستون آب با الکترود پاييني بدليل تنش الکترووتينگ در پيرامون قطره،قطره پخش ميشود [6].

شکل1-10: شماتيک اسپري قطره(با گذشت زمان)- [5]

شکل1-11: جدايش قطره توسط ميدان (با گذشت زمان) – [6]
همانطور که ذکر شد،هنگامي که ولتاژ بين 1(KV/cm)و(KV/cm) 100 باشد نرخ تجزيه بالاتر از ترکيب است و در نتيجه بارهاي تجزيه شده در اثر نيروي الکتروفورتيک به سمت قطبهاي مخالف حرکت ميکنند. جهت ايجاد جريان محوري پمپ بايد طوري طراحي شود که اثر نيروهاي جاذبه(بين الکترود و يونهاي موجود در لايه) همديگر را حذف نکنند.مطالعات قبلي نشان دادند که جريان خالص محوري از الکترود گراند به سمت HV است در حالي که صديقي و يگوبي[7] بطور تجربي نشان دادند جريان خالص محوري مي تواند دراثر عدم تقارن در طراحي الکترود ايجاد گردد.نتايج نشان دادند که جهت جريان تحت تاثير پولاريته الکترودها نيست و هميشه از الکترود باريک به سمت الکترود ضخيم ميباشد.در حالتي که از الکترودهايي با آرايش متقارن استفاده شود،نامتناسب بودن موبيليتي يونهاي مثبت و منفي عامل ايجاد جريان است.براي آرايش الکتروني متقارن با فرض موبيليتي بيشتر يون مثبت،جريان ازآند به سمت کاتد خواهد بود.لذا ميتوان نتيجه گرفت نامتقارن بودن آرايش الکترود و يکسان نبودن موبيليتي يون ها هر دو از عوامل تاثير گذارند.بطوريکه:
* يون ها با موبيليتي بيشتر،تمايل بيشتري جهت حرکت به قطب مخالف دارند وباعث ايجاد جريان از الکترود با قطبيت مخالف به سمت الکترود ديگر ميشوند.
* افزايش سايز الکترود ميدان الکتريکي را به سمت کنارهها کاهش ميدهد.بنابراين،يک غيريکنواختي در نيروهاي جاذبه بر روي يونها ايجاد ميگردد و جهت جريان از الکترود باريک به سمت ضخيم است.

دو حالت زير را در نظر بگيريد[8].حالت اول،کاتد و در حالت دوم آند الکترود باريک تر باشد.در حالت اول دوعامل موبيليتي و عدم تقارن همسو با يکديگر عمل کرده و عمل پمپاژ را تقويت ميکنند.در حالت دوم اين دو فاکتور خلاف هم عمل مينمايند و باعث تضعيف عمل پمپاژ ميشوند.همانطور که در (شکل1-12) نشان داده شده الکترود سمت راست الکترود زمين بوده و باعث ايجاد ورتکس اوليه ساعتگرد ميشود.با توجه به بالاتر بودن موبيليتي يون منفي در روغن سيليکون جهت جريان از گراند به سمت HV ميباشد.
(شکل1-13) جريان را براي آرايش شش جفت الکترود نشان ميدهد.در اينجا علاوه بر ايجاد ورتکسهاي اوليه که بر روي هر جفت الکترود ايجاد شدهاند،ورتکس ثانويه در بين آنها نيز شکل ميگيرد.اين ورتکس مياني تحت تاثير پمپاژ بين دو الکترود مجاور از دو جفت متوالي در تشکيل ورتکس جديد ايجاد ميشود.همانطور که در (شکل1-14) نشان داده شده،تاثير نامتقارن بودن الکترودها همراستا با تاثير موبيليتي است و اثر پمپاژ را تقويت کرده وهمچنين باعث ايجاد ورتکس اوليه با سايز بزرگ تر ميشود.با افزايش ضريب انسداد الکترودها اين اثر تقويت مي شود.

شکل1-12 : نحوه ايجاد جريان براي يک جفت الکترود متقارن- [8]

شکل1-13 : نحوه ايجاد جريان براي شش جفت الکترود متقارن- [8]

شکل1-14 : نحوه ايجاد جريان براي شش جفت الکترود نامتقارن- [8]
تکنولوژيهاي مرتبط با پودر مانند متالوژي پودر به ساختمان ميکروسکوپي اجزاء و شکل ظاهري متکياند.ساختمان ميکروسکوپي پودرها مستقيما بر روي مقاومت و سختي مواد، همچنين بر روي ساخت و توليد وسايلي نظير شيشههاي حجمي متاليک(BMG) تاثير گذارند.نحوه پخش و سايز پودرهاي توليدي نقش حياتي در فرايند پرس کردن،پرکردن،حرارت دادن،انقباض و تخلخل محصولات دارند.روش توليد و شرايط کاري ،خواص پودر توليدي را مشخص ميکنند.با توجه به اهميت خواص محصولات نهايي،رويکردهاي متفاوتي براي توليد پودرها با نرخ توليد بهتر و صرفه جويي اقتصادي وجود دارد(مانند اتميزاسيون گريز از مرکز29 ).اين روش ها بر اساس نرخ توليد ، شکل ظاهري و همچنين هزينه اقتصادي طبقه بندي ميشوند. در اين ميان اصلي ترين هدف، توليد ذرّات با اندازه هاي قابل تنظيم وکنترل است.قابليت توليد، توسط ميزان کنترل بر فرايند اتميزه کردن، بطوريکه منجر به پخش ذرّات باريک تر شود تعريف ميشود.لذا پخش پودرهاي پهن و عريض به معناي قابليت توليدي پايين است. اتميزاسيون پنوماتيک30 يکي از ابتدايي ترين روشهاي توليد ذره است.اين روش کنترل کمي بر شکل و اندازه ذره دارد به نحوي که يک جت ذوب شده توسط فشار هوا از نازل خارج ميشود.اين جت سپس دچار ناپايداري هاي ويسکوز نظير،رايلي31 و هلمهلتز32 (در عبور از محيط اطراف گازي )شده و در نهايت تجزيه و يا کشيده ميشود. مکانيزم تجزيه به اعداد بي بعدي نظير رينولدز و وبر وابسته است.علاوه بر اين ممکن است جت به جاي اتميزه شدن به محيط سيال نفوذ کند و يا ذرّات ناشي از تجزيه دوباره به هم متصل گردند و قطرات بزرگ تري را شکل دهند.يکي از جديدترين تکنولوژي ها ،اتميزاسيون الکتريکي33 است.در اين روش فلز ذوب شده در يک کپيلاري جريان دارد که به ميدان الکتريکي HV وصل ميباشد.يک مخروط بلافاصله در سر نازل شکل ميگيرد و قطرات کوچک فلز سيال از نوک نازل رها ميشوند و به داخل روغن مي ريزند.اين تکنيک قطراتي با قطر 400 ميکرومتر تا 10 نانومتر توليد ميکند.اسپري الکتريکي سيالات با ويسکوزيته مختلف،در نرخ جريان 1 تا 50 ميلي گرم بر ساعت صورت ميگيرد.هنگامي که هدف کنترل شکل قطره باشد نه سايز آن، ميتوان از دبي جرمي 1 گرم بر ثانيه نيز استفاده نمود که 1000 برابر دبي مورد استفاده جهت توليد ميکرو قطرات است.استفاده از دبي بيشتر منجر به نرخ توليد بالاتر ميشود. کاربرد ولتاژ بالا در دو مورد زير خلاصه ميشود:
* کمک به گسسته سازي جت سيال در هنگام برخورد به محيط ويسکوز
* جلوگيري از کلوخه شدن و به هم پيوستن قطرات در محيط ويسکوز

جهت بررسي فرايند اسپري الکتريکي آلياژ 60 درصد قلع و 40 درصد سرب را در نظر بگيريد[9].اين آلياژ داراي نقطه ذوب پايين است که امکان اتميزه شدن و ذوب شدن را در دماي پايين ميسر ميسازد.سيال دي الکتريک ويسکوز را روغن ترانزفرمر در نظر بگيريد.جت از نازل خارج ميشود و پس از پيمودن مسافتي در هوا به سطح مشترک روغن و هوا برخورد ميکند.سپس مسافتي را در درون روغن طي مينمايد.در اين مدت به خاطر اختلاف دما بين سيال ويسکوز و جت تبديل به رشته هايي ميشود که در مدت زمان کمي منجمد ميگردد.اين زمان شديداً به اختلاف دماي سيال اطراف و فلز مذاب بستگي دارد.برخورد به فصل مشترک و حرک

پایان نامه
Previous Entries مقاله درمورد دانلود بهبود عملکرد، کنترل حرکت Next Entries مقاله درمورد دانلود ذرّات، ميدان، افزايش