مقاله درباره مقاومت در برابر تغییر و آلودگی صوتی


Widget not in any sidebars
کنترل آسان و سریع کارایی سیستم توسط تغییر میدان الکتریکی
سیستمهای غیر مکانیکی-طراحی ساده و وزن پایین
مناسب برای اماکن خاص(فضا)
قابل کاربرد در جریانهای چند فاز
مصرف قدرت کم
آلودگی صوتی پایین
اما کاربرد ولتاژ بالا در این وسایل هنوز از نظر اقتصادی و طراحی در حال بررسی است.علاوه بر این کاربردEHD در انتقال حرارت دارای فعل وانفعالات بسیاری بوده و به پارامترهای زیادی وابسته است. امروزه از EHD در افزایش کارایی حرارتی زیاد استفاده می شود.مثلا اگر یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا بین یک سیم نازک و صفحه برقرار شود.سیال دی الکتریک اطراف مس تحت تاثیر تزریق یون قرار میگیرد.این یونها با حرکت به سمت الکترود باعث تغییر مومنتوم مولکولهای سیال شده و در نتیجه یک حرکت عرضی افزایش انتقال حرارت را بدنبال دارند.در بعضی از کاربردهای خاص مانند الکترواسپری ،از میدان الکتریکی جهت گسسته سازی قطره یا حباب
استفاده میکنند. در نتیجه این میدان، قطرات و یا حبابهای کوچک در مقیاس میکرو شکل میگیرند. در این شرایط یکی از مهمترین پارامتر ها که انرژی لازم را جهت انجام این فرایند تعیین میکند هدایت الکتریکی سیال اطراف است.بطوریکه:
1-4
معرف موبیلیتی الکترون و تعداد الکترون در واحد حجم میباشد.در شرایطی که با سیال غیر هادی سروکار داریم هیچ بار آزادی وجود ندارد تا در اثر موبیلیتی تحت میدان حرکت کند.لذا سیال هادی براحتی در سیال پیرامون دی الکتریک پولاریزه
میشود.پولاریزه شدن فاز ناپیوسته منجر به جاذبه بین مولکولی و انعقاد میگردد.نیروی بدنی وارده به سطح مشترک قطرات منجر به اسپری و تجزیه الکتریکی میشود. کنترل اندازه و پخش قطرات توسط میدان قابل کنترل است . الکترواسپری توسط محققین بسیاری مورد مطالعه قرار گرفته و افرادی مانند تیلورکه برای اولین بار جت سیال مخروطی را مورد ارزیابی قرار داد.این روش در صنعت چاپ(جت جوهر )،اسپری سوخت ،همچنین در این اواخر در تولید فیبرهای پلیمری در مقیاس نانو استفاده شده است.در مقابل الکترواسپری، الکترواسپری معکوس مطرح میشود[5].بررسی این پدیده بدلیل هادی بودن سیال اطراف و در نتیجه نفوذ بیشتر بارها و ایجاد جریان بالا مشکل میباشد.در مبحث جت جوهر که بسیار در صنایع چاپ کاربرد دارد ،تولید قطره در سایزهای مختلف حائز اهمیت است.کاهش اندازه قطره جز با کاهش قطر نازل میسر نیست.البته بعضی بر این باورند که میتوان قطر نازل را ثابت ولی پارامترهایی مثل ویسکوزیته و کپیلاری را جهت نیل به هدف تغییر داد.در این میان EHD میتواند قطراتی در مقیاس بسیارریز تولید نماید.روش حاضر بر اساس جدایش ستون سیال تحت میدان AC یا DC میباشد.نتایج نشان میدهند که دینامیک حاکم بر تغییرشکل سیال نه تنها وابسته به اندازه میدان بلکه به نوع میدان هم بستگی دارد.اگر سیال دارای هدایت بالایی باشد عملاً کنترل اندازه و شکل قطره تحت میدان DC مشکل است.در مقابل در AC قطرات از ستون سیال جدا شده و ستون سیال دچار نوسان میشود.
نمایی از تولید قطره توسط میدان را میتوان در (شکل1-11) دید.یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار جنس الکترود پایینی است که
میتواند آب دوست (با زاویه حاده) و یا آب گریز(با زاویه منفرجه) باشد.هنگامی که نیروی وزن در مقابل کشش سطحی ناچیز باشد، شکل قطره کروی است.در حضور میدان،نیروی ناشی از میدان الکتریکی و وزن باعث کشیدگی قطره میشوند. اگر قطره کاملا هادی باشد،نیروی الکتریکی عمود بر سطح آن است.بنابر این بردار تنش بر روی سطح بصورت زیر میباشد:
1-5
هر چه میدان قویتر باشد بار بیشتری بر روی سطح متمرکز میشود.دینامیک کشیدگی قطره برای قطرات با شکلهای اولیه مختلف فرق دارد.مدت زمان صرف شده جهت رسیدن به ماکزیمم کشیدگی و ستون سیال برای قطره کروی نسبت به نیم کره و قطره نازک کم تر است.بدلیل این که اولاً مقاومت در برابر تغییر شکل کمتر است(قطره بزرگ کسر بیشتری از سطح آن در تماس با میدان الکتریکی است).ثانیاً فاصله کمتر قطره نسبت به الکترود پایینی باعث اعمال میدان قویتری میشود.بعد از تماس ستون آب با الکترود پایینی بدلیل تنش الکترووتینگ در پیرامون قطره،قطره پخش میشود [6].

شکل1-10: شماتیک اسپری قطره(با گذشت زمان)- [5]

شکل1-11: جدایش قطره توسط میدان (با گذشت زمان) – [6]
همانطور که ذکر شد،هنگامی که ولتاژ بین 1(KV/cm)و(KV/cm) 100 باشد نرخ تجزیه بالاتر از ترکیب است و در نتیجه بارهای تجزیه شده در اثر نیروی الکتروفورتیک به سمت قطبهای مخالف حرکت میکنند. جهت ایجاد جریان محوری پمپ باید طوری طراحی شود که اثر نیروهای جاذبه(بین الکترود و یونهای موجود در لایه) همدیگر را حذف نکنند.مطالعات قبلی نشان دادند که جریان خالص محوری از الکترود گراند به سمت HV است در حالی که صدیقی و یگوبی[7] بطور تجربی نشان دادند جریان خالص محوری می تواند دراثر عدم تقارن در طراحی الکترود ایجاد گردد.نتایج نشان دادند که جهت جریان تحت تاثیر پولاریته الکترودها نیست و همیشه از الکترود باریک به سمت الکترود ضخیم میباشد.در حالتی که از الکترودهایی با آرایش متقارن استفاده شود،نامتناسب بودن موبیلیتی یونهای مثبت و منفی عامل ایجاد جریان است.برای آرایش الکترونی متقارن با فرض موبیلیتی بیشتر یون مثبت،جریان ازآند به سمت کاتد خواهد بود.لذا میتوان نتیجه گرفت نامتقارن بودن آرایش الکترود و یکسان نبودن موبیلیتی یون ها هر دو از عوامل تاثیر گذارند.بطوریکه:
یون ها با موبیلیتی بیشتر،تمایل بیشتری جهت حرکت به قطب مخالف دارند وباعث ایجاد جریان از الکترود با قطبیت مخالف به سمت الکترود دیگر میشوند.
افزایش سایز الکترود میدان الکتریکی را به سمت کنارهها کاهش میدهد.بنابراین،یک غیریکنواختی در نیروهای جاذبه بر روی یونها ایجاد میگردد و جهت جریان از الکترود باریک به سمت ضخیم است.
دو حالت زیر را در نظر بگیرید[8].حالت اول،کاتد و در حالت دوم آند الکترود باریک تر باشد.در حالت اول دوعامل موبیلیتی و عدم تقارن همسو با یکدیگر عمل کرده و عمل پمپاژ را تقویت میکنند.در حالت دوم این دو فاکتور خلاف هم عمل مینمایند و باعث تضعیف عمل پمپاژ میشوند.همانطور که در (شکل1-12) نشان داده شده الکترود سمت راست الکترود زمین بوده و باعث ایجاد ورتکس اولیه ساعتگرد میشود.با توجه به بالاتر بودن موبیلیتی یون منفی در روغن سیلیکون جهت جریان از گراند به سمت HV میباشد.
(شکل1-13) جریان را برای آرایش شش جفت الکترود نشان میدهد.در اینجا علاوه بر ایجاد ورتکسهای اولیه که بر روی هر جفت الکترود ایجاد شدهاند،ورتکس ثانویه در بین آنها نیز شکل میگیرد.این ورتکس میانی تحت تاثیر پمپاژ بین دو الکترود مجاور از دو جفت متوالی در تشکیل ورتکس جدید ایجاد میشود.همانطور که در (شکل1-14) نشان داده شده،تاثیر نامتقارن بودن الکترودها همراستا با تاثیر موبیلیتی است و اثر پمپاژ را تقویت کرده وهمچنین باعث ایجاد ورتکس اولیه با سایز بزرگ تر میشود.با افزایش ضریب انسداد الکترودها این اثر تقویت می شود.

شکل1-12 : نحوه ایجاد جریان برای یک جفت الکترود متقارن- [8]