تاثیر افزایش سرعت جریان هوا بر عملکرد تحلیل گر دیفرانسیلی تحرک الکتریکی ذرات

زمینه و هدف: در میان روشهای مختلفی که به منظور تجزیه و تحلیل ذرات آئروسل توسعه یافته اند، دستگاه های تحلیل گردیفرانسیلی تحرک الکتریکی ذرات (DMA) بعنوان رایج ترین ابزار در طبقه بندی ذرات، کاربرد گسترده ای یافته است. در ایندستگاه ها از تفاوت تحرک الکتریکی ذرات که وابسته به تفاوت در اندازه ذرات است، جهت طبقه بندی و تعیین توزیع اندازهآنها استفاده می شود. یکی از عوامل موثر بر عملکرد دستگاه های DMA سرعت جریان هوا در داخل دستگاه می باشد. هدفمطالعه حاضر بررسی کارایی سیستم Short-DMA در سرعت های مختلف جریان هوا می باشد.مواد و روش ها: مطالعه حاضر از نوع تجربی- آزمایشگاهی بوده که با همکاری سازمان انرژی اتمی کشور و دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی در سال 97-1396 انجام گرفت. در این مطالعه از سیستم آزمایشگاهی و Short-DMA ساخته شدهتوسط نویسندگان به منظور بررسی عملکرد آن در سرعتهای مختلف جریان هوا، جهت تعیین توزیع اندزه ذرات آئروسلاستفاده شد. سیستم آزمایشگاهی متشکل از مولد ذرات TOPAS-ATM 225 ، شمارنده ذرات GRIMM 7.309 ، سیستمتامین هوای خشک و تمیز، منبع تغذیه ولتاژ بالا (DC) و سایر وسایل جانبی بود. پارامترهای عملیاتی و هندسه ابعادیسیستم Short-DMA با بهره گیری از مبانی نظری و نرم افزارهای FORTRAN و SOLIDWORKS-2017 استخراج گردید. بااعمال اختلاف پتانسیل در محدوده 1 تا 10 کیلوولت و به فواصل 0/5 کیلوولت، به الکترود مرکزی Short-DMA ، آزمایشاتمختلفی در سرعت جریان هوای 6/3، 8/8 و 11/3 سانتیمتر بر ثانیه انجام گرفت. تجزیه و تحلیل آماری داده ها به کمک نرم افزار SPSS-v22 و برنامه Excel-2016 انجام گرفت. یافته ها: براساس نتایج، حداکثر کارایی دستگاه Short-DMA، در سرعت های 6/3 و 8/8 سانتیمتر بر ثانیه، به ترتیب 92/2 و 83/4 درصد بوده است که برای ذرات 350-200 نانومتر، در ولتاژ 3/5 کیلوولت بوده است، همچنین بیشترین کارایی درسرعت 11/3 سانتیمتر بر ثانیه، 81/2 درصد بوده است که برای ذرات 350-300 نانومتر، در ولتاژ 4 کیلوولت اتفاق افتاده است. همچنین بر اساس نتایج، مقادیر حداکثر کارایی در هر دامنه از اندازه ذرات، در سرعت جریان هوای 6/3 سانتیمتر بر ثانیه بیشتر از سرعت 8/8 و در سرعت 8/8 بیشتر از سرعت 11/3 سانتیمتر بر ثانیه می باشد. نتایج آزمون تحلیل واریانس دوطرفه در بررسی ارتباط کارایی دستگاه Short-DMA با متغیرهای پژوهش نشان داد که کارایی با ولتاژ الکتریکی رابطهمعنی دار داشته است.نتیجه گیری: نتایج حاصل از مطالعه حاضر موید آن است که سیستم Short-DMA مورد استفاده، کارایی بالایی در تعیینتوزیع اندازه ذرات نانومتری و کارایی قابل قبولی در تعیین توزیع اندازه ذرات میکرونی دارد. در مقایسه توزیع اندازه ذراتخارج شده از Short-DMA در سرعتهای مختلف جریان هوا مشخص شد که سرعت جریان هوا نقش متقابل منفی در کاراییسیستم Short-DMA دارد، بطوریکه در سرعت های کمتر تعداد ذرات بیشتری این شانس را دارند که تحت تاثیر میدانالکترواستاتیک، باردار شده و تحرک الکتریکی لازم جهت خروج از سیستم Short-DMA را پیدا کنند، همچنین با افزایشسرعت جریان هوا در داخل دستگاه، اینرسی ذرات افزایش یافته لذا ذرات در ولتاژ بالاتری که شدت میدان الکتریکی قویتریایجاد می کند، از دستگاه خارج می شوند.

Keywords:

تحلیل گر دیفرانسیلی تحرک الکتریکی (DMA) , آئروسل , سرعت جریان هوا