文章基本信息

标题：طراحی و ساخت سیستم طبقه‌بندی ذرات آئروسل با استفاده از ویژگی تحرک الکتریکی
其他标题：Design and Construction of an Aerosol Particle Classification System Based on Electrical Mobility
本地全文：下载
作者：fatemeh fasih ramandi ; mohammad javad jafari ; Asghar sadighzadeh 等
期刊名称：Iran Occupational Health
印刷版ISSN：1735-5133
电子版ISSN：2228-7493
出版年度：2021
卷号：18
期号：1
页码：18-31
出版社：Tehran University of Medical Sciences
摘要：مقدمه : استفاده از تحرک الکتریکی ذراتی که در میدان الکتریکی قرار میگیرند بعنوان اساس کار دستهای از تجهیزات اندازهگیری و طبقهبندی ذرات همواره مورد توجه بوده است. از جمله این تجهیزات میتوان به سیستمهای تحلیلگر دیفرانسیلی تحرک الکتریکی ذرات اشاره کرد. با استفاده از سیستمهای DMA تعیین اندازه، غلظت عددی و طبقهبندی آئروسلها امکانپذیر است. این مطالعه با هدف طراحی و ساخت سیستم طبقه بندی ذرات آئروسل با استفاده از ویژگی تحرک الکتریکی در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. روش کار : این مطالعه تجربی در مقیاس آزمایشگاهی و در سازمان انرژی اتمی با همکاری دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی در سال 97-1396 انجام گرفت. به منظور طراحی و ساخت سیستم DMA از مبانی نظری حاکم بر شرایط عملیاتی سیستم DMA ، نرمافزار FORTRAN و برنامه Excel-2016 استفاده شد. نقشه های فنی قطعات تشکیل دهنده سیستم DMA و چیدمان آزمایشگاهی با استفاده از نرم افزار SOLIDWORKS-2017 ترسیم شد. به منظور بررسی عملکرد سیستم DMA ، مجموعهای از تجهیزات آزمایشگاهی شامل، مولد ذرات، شمارنده ذرات، منبع تغذیه ولتاژ بالا و سیستم تامین جریان هوای پاک و خشک استفاده شد. پس از کالیبراسیون تجهیزات مورد استفاده، آزمایشات با تغییر شدت میدان الکتریکی در داخل سیستم جهت بررسی عملکرد آن در طبقهبندی و توزیع اندازه ذرات، انجام گرفت. تجزیه و تحلیل آماری دادهها با استفاده از نرمافزار SPSS نسخه 22 و Excel-2016 انجام شد. یافتهها : طول ناحیه طبقهبندی، قطر الکترود مرکزی و بیرونی این DMA بترتیب برابر با 160، 20 و 55 میلیمتر بود. الکترود بیرونی از جنس فولاد ضد زنگ و الکترود مرکزی از جنس مس بود. نتایج حاصل از بررسی کارایی سیستم DMA ، نشان داد که کارایی آن در طبقهبندی ذرات در محدوده 9/71 تا 4/92 درصد به ترتیب برای ذرات در دامنه 600-500 و 350-300 نانومتر میباشد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد در هر ولتاژ معینی، ذرات خروجی از سیستم DMA در دامنه بسیار کوچکی، حداکثر مقدار را داشته و از سایر ذرات بیشتر است. به عبارت دیگر، سیستم DMA در هر ولتاژ معین برای سایر ذارت مانند فیلتر عمل کرده و از دریافت و عبور آنها جلوگیری می‌کند، اما در همین حال به دامنه خاصی از ذرات اجازه خروج می‌دهد. به این ترتیب هر دامنه از اندازه ذرات در یک ولتاژ خاصی با حداکثر کارایی از سیستم DMA خارج شدند، بطوریکه این سیستم ذرات 300-260 نانومتر و ذرات بزرگتر از 2 میکرون را به ترتیب در ولتاژ 3 و 5/9 کیلوولت تفکیک مینماید. نتیجهگیری : مطالعه حاضر به توصیف سیستم تحلیلگر دیفرانسیلی تحرک الکتریکی جهت طبقهبندی و تعیین توزیع اندازه ذرات پرداخته است. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که سیستم DMA ساخته شده کارایی بالایی در تعیین توزیع اندازه ذرات در ابعاد 260 نانومتر تا 2 میکرون دارد. در این سیستم با دانستن پیک ولتاژ برای یک اندازه خاص از ذرات، میتوان توزیع اندازه ذرات مجهول را تعیین نمود. کارایی خوب و دامنه وسیع توزیع اندازه ذرات از قابلیتهای DMA طراحی شده در این مطالعه میباشد.
其他摘要：Introduction : The application of particles’ electrical mobility in the electric field has always been an important concern, as the functional basis of a number of particle measuring and classification instrumentations. The objective of this study was to design and construct an aerosol particles classification system using electrical mobility feature in laboratory scale. Methodology : This laboratory experimental study was carried out in collaboration with the Atomic Energy Organization of Iran and Shahid Beheshti University of Medical Sciences. The theoretical principles governing the development of the DMAs, the FORTRAN programming software and the Excel-2016 program were used in design and construction of the DMA system. The technical drawings of the constituent parts of the DMA and laboratory layout were carried out using SOLIDWORKS-2017 software. The laboratory instrumentation including the particle generator, particle counter, dry and clean air supply system and high voltage power supply were prepared in order to study the performance of the DMA system. Results: The length of classification area, the diameter of the central and outer electrodes were 160, 20 and 55 mm, respectively. The efficiency of the proposed DMA in particle classification was in the range of 71.9 - 92.4 % for particles in the range of 500 - 600 nm and 300 - 350 nm, respectively. Each range of particle size leave the equipment with maximum efficiency at a specific voltage. Conclusion: By knowing the peak voltage for a particular particle size, the size distribution of the unknown particles can be determined by this device. The good performance and wide range of particle size distribution are the capabilities of the proposed DMA in this study.
关键词：طبقه بندی ذرات; تحرک الکتریکی; DMA; آئروسل
其他关键词：Particle Classification; Electrical Mobility; DMA; Aerosol; Particle Size; Distribution