particulates

1. ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫مبانی‬
‫محیطی‬ ‫یست‬‫ز‬ ‫مالحظات‬ ‫س‬‫ر‬‫د‬ ‫سمینار‬‫مواد‬ ‫یافت‬‫ز‬‫با‬ ‫و‬
‫متالورژی‬‫و‬ ‫مواد‬‫ی‬ ‫مهندس‬ ‫دانشکده‬

2. ‫مطالب‬ ‫فهرست‬
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬2
1-‫مقدمه‬
2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬ ‫جمع‬ ‫های‬ ‫مکانیسم‬(particulates)
3-‫ه‬‫ر‬‫ذ‬ ‫دینامیک‬-‫سیال‬
4-‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫گیر‬ ‫ه‬‫ز‬‫اندا‬ ‫و‬ ‫بندی‬ ‫دانه‬ ‫های‬ ‫ش‬‫و‬‫ر‬
5-‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ه‬‫ز‬‫اندا‬ ‫یع‬‫ز‬‫تو‬
6-‫ی‬‫ر‬‫آو‬ ‫جمع‬ ‫ده‬‫ز‬‫با‬

3. 1-‫مقدمه‬
‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬(particulates):‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫بسیار‬‫یز‬‫ر‬‫جامد‬‫یا‬‫مایع‬‫که‬‫در‬‫یک‬‫گاز‬‫یافت‬‫می‬‫شوند‬‫و‬‫همچنین‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫جامد‬
‫ل‬‫نامحلو‬‫بسیار‬‫کوچک‬‫که‬‫در‬‫یک‬‫مایع‬‫وجود‬‫ند‬‫ر‬‫دا‬.
‫هواویز‬(aerosol):‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬‫موجود‬‫در‬‫هوا‬‫با‬‫قطر‬‫موثر‬‫یر‬‫ز‬μm1000‫با‬‫نام‬‫هواویز‬‫شناخته‬‫می‬‫شوند‬.‫مثال‬:‫دود‬
(smoke)،‫مه‬(fog & mist)،‫یزگرد‬‫ر‬(haze)،‫غبار‬(dust).
‫محدوده‬‫ی‬ ‫س‬‫ر‬‫بر‬:‫تالش‬‫های‬‫انجام‬‫شده‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫حذف‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫از‬‫هوا‬‫شامل‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬μm100-1‫است‬.‫ا‬‫ر‬‫ی‬‫ز‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫شت‬‫ر‬‫د‬‫تر‬‫از‬μm
100‫به‬‫سرعت‬‫ته‬‫نشین‬‫شده‬(‫ن‬‫بدو‬‫انتشار‬)‫و‬‫در‬‫مقابل‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫یزتر‬‫ر‬‫از‬μm1‫آن‬‫قدر‬‫در‬‫هوا‬‫ند‬‫ر‬‫پایدا‬‫که‬‫معلق‬‫دایم‬
(permanent suspension)‫در‬‫نظر‬‫گرفته‬‫می‬‫شوند‬.
‫شیوه‬‫نام‬‫ی‬‫گذار‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬3
PM10
Particulate matter with a diameter less than or equal to 10 micrometers.

4. 1-‫مقدمه‬
‫تقسیم‬‫بندی‬‫بر‬‫اساس‬‫منبع‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬4
‫طبیعی‬‫انسانی‬
‫باد‬‫ش‬‫ز‬‫و‬
‫آتشفشانی‬‫های‬‫ز‬‫گا‬‫و‬‫خاکستر‬
‫ها‬‫جنگل‬‫ی‬‫ز‬‫سو‬ ‫آتش‬
‫هوا‬‫های‬‫ن‬‫ژ‬‫آلر‬‫و‬‫ها‬‫گرده‬
‫ها‬‫نیروگاه‬‫و‬‫ها‬‫خانه‬‫ر‬‫کا‬
‫نقلیه‬‫وسایل‬
‫انسانی‬‫ضایعات‬
...

5. 1-‫مقدمه‬
‫تقسیم‬‫بندی‬‫بر‬‫اساس‬‫خاستگاه‬:
‫تقسیم‬‫بندی‬‫های‬‫علمی‬:
‫اولیه‬
‫ثانویه‬
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬5
‫آیند‬‫ر‬‫ف‬‫یک‬ ‫از‬ ‫مستقیم‬‫انتشار‬
‫اتمسفر‬ ‫در‬ ‫شیمیایی‬ ‫های‬‫واکنش‬ ‫ی‬‫نتیجه‬(NOx, SOx, VOCs)
‫دانه‬ ‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫اساس‬‫بر‬
‫نشینی‬ ‫ته‬ ‫نرخ‬‫اساس‬ ‫بر‬

6. 1-‫مقدمه‬
‫ویژگی‬‫های‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬:
‫هنگامی‬‫که‬‫یک‬‫ماده‬‫جامد‬‫یا‬‫مایع‬‫به‬‫صورت‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬‫در‬‫هوا‬‫منتشر‬‫می‬،‫شود‬‫خواص‬‫و‬‫اتش‬‫ر‬‫اث‬‫می‬‫تواند‬‫دس‬‫تخوش‬
‫تغییر‬‫شود‬.‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫کوچک‬‫به‬‫خاطر‬‫سطح‬‫یادشان‬‫ز‬(‫صرفنظر‬‫از‬‫ترکیب‬‫شیمیایی‬)‫تمایل‬‫ند‬‫ر‬‫دا‬‫تا‬‫به‬‫صور‬‫ت‬‫فیزیکی‬‫یا‬
‫شیمیایی‬‫با‬‫دیگر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫و‬‫یا‬‫ها‬‫ز‬‫گا‬‫ترکیب‬‫شوند‬.
‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫بسیار‬‫یز‬‫ر‬(0.001-0.1 μm)‫می‬‫توانند‬‫به‬‫عنوان‬‫جوانه‬‫ا‬‫ز‬‫عمل‬‫کرده‬‫و‬‫میعان‬‫بخار‬‫آب‬‫ا‬‫ر‬‫تسهیل‬‫و‬‫در‬‫نتیج‬‫ه‬
‫تشکیل‬‫مه‬‫ا‬‫ر‬‫ترغیب‬‫می‬‫کنند‬.
‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫شت‬‫ر‬‫د‬‫تر‬(2-3 μm)-‫که‬‫نیمی‬‫از‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬‫در‬‫هوای‬‫شهرها‬‫ا‬‫ر‬‫تشکیل‬‫می‬‫دهند‬-‫می‬‫توانند‬‫به‬‫مخاط‬‫نفوذ‬
‫کرده‬‫و‬‫مواد‬‫شیمیایی‬‫مضر‬‫مانند‬SO2‫ا‬‫ر‬‫جذب‬‫و‬‫یا‬‫منتقل‬‫کنند‬.
‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫دانه‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫به‬‫مکانیسم‬‫تشکیل‬‫دهنده‬‫آن‬‫بستگی‬‫د‬‫ر‬‫دا‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬6

7. 1-‫مقدمه‬
‫مکانیسم‬‫های‬‫تشکیل‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬‫در‬‫هوا‬:
1-‫فیزیکی‬ ‫سایش‬/‫مکانیکی‬ ‫اکنش‬‫ر‬‫پ‬
2-‫اق‬‫ر‬‫احت‬‫از‬ ‫ی‬ ‫ناش‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫تولید‬
3-‫همگن‬‫نی‬‫ز‬ ‫جوانه‬
4-‫جوانه‬‫نی‬‫ز‬‫ناهمگن‬
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬7
5-‫ات‬‫ر‬‫قط‬ ‫تبخیر‬

8. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
‫آیند‬‫ر‬‫ف‬‫جمع‬‫ی‬‫ر‬‫آو‬/‫حذف‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫از‬‫یک‬‫سیال‬‫شامل‬‫چهار‬‫مرحله‬‫است‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬8
1-‫نیرو‬‫اعمال‬(‫ها‬)‫ایش‬‫ز‬‫اف‬‫ر‬‫منظو‬‫به‬‫جی‬‫ر‬‫خا‬ ‫ی‬
‫و‬ ‫ه‬‫ر‬‫ذ‬‫سرعت‬‫جابجایی‬/‫هدایت‬‫به‬‫آن‬‫بخش‬
‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬/‫یابی‬‫ز‬‫با‬
2-‫کافی‬‫نیروهای‬‫با‬‫بخش‬ ‫این‬‫در‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫نگهدار‬‫و‬
‫سیال‬‫جریان‬‫به‬‫آن‬‫بازگشت‬‫از‬‫ی‬‫جلوگیر‬
3-‫شدن‬‫انباشته‬‫از‬ ‫پس‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫انتقال‬4-‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫نهایی‬‫ار‬‫ر‬‫استق‬

9. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
‫مکانیسم‬‫ها‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬9
‫ی‬ ‫انش‬‫ر‬‫گ‬ ‫انباشت‬
(Gravity settling)
‫مرکز‬‫از‬ ‫گریز‬
(Centrifugal action)
‫ی‬ ‫اینرس‬‫ی‬‫هگیر‬‫ر‬‫و‬‫د‬‫ر‬‫برخو‬
(Inertial impaction and interception)
‫الکترواستاتیک‬‫جذب‬
(Electrostatic attraction)
‫ز‬‫ر‬‫یوفو‬‫ز‬‫دیفو‬‫و‬‫ز‬‫ر‬‫ترموفو‬
(Thermophoresis and diffusiophoresis)
‫اونی‬‫ر‬‫ب‬‫حرکت‬
(Brownian motion)

10. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
1-‫انباشت‬‫ی‬ ‫انش‬‫ر‬‫گ‬(Gravity settling)
‫پیمودن‬‫ی‬‫مسیر‬‫طوالنی‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫ته‬‫نشین‬‫شدن‬‫یجی‬‫ر‬‫تد‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫تحت‬‫نیروی‬‫انش‬‫ر‬‫گ‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬10

11. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
2-‫گریز‬‫از‬‫مرکز‬(Centrifugal action)
‫حرکت‬‫انی‬‫ر‬‫دو‬‫گاز‬‫ی‬‫حاو‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬‫در‬‫یک‬‫ن‬‫سیکلو‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬11

12. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
3-‫د‬‫ر‬‫برخو‬‫و‬‫ی‬‫هگیر‬‫ر‬‫ی‬ ‫اینرس‬(Inertial impaction and interception)
‫ی‬ ‫اینرس‬:‫عدم‬‫تمایل‬‫به‬‫تغییر‬‫مسیر‬‫حرکت‬.
‫د‬‫ر‬‫برخو‬‫ی‬ ‫اینرس‬:‫د‬‫ر‬‫برخو‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫شت‬‫ر‬‫د‬‫با‬‫الیاف‬‫فیلتر‬‫به‬‫خاطر‬‫ی‬ ‫اینرس‬‫یاد‬‫ز‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬12
fiber
inertial
impaction
streamlines (air
moving trajectory)

13. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
3-‫د‬‫ر‬‫برخو‬‫و‬‫ی‬‫هگیر‬‫ر‬‫ی‬ ‫اینرس‬(Inertial impaction and interception)
‫ی‬ ‫اینرس‬:‫عدم‬‫تمایل‬‫به‬‫تغییر‬‫مسیر‬‫حرکت‬.
‫ی‬‫هگیر‬‫ر‬‫ی‬ ‫اینرس‬:‫جذب‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫یز‬‫ر‬‫توسط‬‫الیاف‬‫فیلتر‬‫به‬‫خاطر‬‫ی‬ ‫اینرس‬‫کم‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬13
fiber
streamlines (air
moving trajectory)
inertial
interception

14. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
4-‫جذب‬‫الکترواستاتیک‬(Electrostatic attraction)
‫شامل‬‫سه‬‫مرحله‬‫ی‬ ‫اساس‬:
1-‫دار‬‫ر‬‫با‬‫کردن‬‫ت‬‫ر‬‫ذا‬2-‫جمع‬‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬3-‫حذف‬‫غبار‬‫جمع‬‫شده‬
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬14
‫میدان‬‫الکتریکی‬‫شدید‬‫باعث‬‫یونیزه‬‫شدن‬‫گ‬‫های‬‫ز‬‫ا‬
‫اف‬‫ر‬‫اط‬‫الکترود‬‫شده‬‫و‬‫ن‬‫یو‬‫های‬‫مثبت‬‫در‬‫مسی‬‫ر‬
‫حرکت‬‫به‬‫سمت‬‫الکترود‬‫جمع‬‫کننده‬‫با‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬
‫اه‬‫ر‬‫هم‬‫با‬‫جریان‬‫هوا‬‫د‬‫ر‬‫برخو‬‫و‬‫آن‬‫ها‬‫ا‬‫ر‬‫دار‬‫ر‬‫با‬‫می‬-
‫کنند‬.‫سپس‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫دار‬‫ر‬‫با‬،‫شده‬‫توسط‬‫الکتر‬‫ود‬
‫جمع‬‫کننده‬‫یافت‬‫ر‬‫د‬‫می‬‫شوند‬.

15. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
5-‫ز‬‫ر‬‫ترموفو‬‫و‬‫ز‬‫ر‬‫یوفو‬‫ز‬‫دیفو‬(Thermophoresis and diffusiophoresis)
‫نیروی‬‫ز‬‫ر‬‫ترموفو‬:‫نیرویی‬‫است‬‫که‬‫در‬‫یک‬‫سیال‬‫بر‬‫اثر‬‫ادیان‬‫ر‬‫گ‬‫دمایی‬‫بر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫اعمال‬‫می‬‫شود‬.‫مولکو‬‫ل‬‫های‬‫گاز‬
‫در‬‫سمت‬‫گرم‬‫تر‬،‫ه‬‫ر‬‫ذ‬‫ی‬‫ژ‬‫انر‬‫ی‬ ‫جنبش‬‫ی‬‫بیشتر‬‫ند‬‫ر‬‫دا‬‫و‬‫در‬‫نتیجه‬‫آن‬‫ا‬‫ر‬‫به‬‫سمت‬‫سردتر‬‫هدایت‬‫می‬‫کنن‬‫د‬.‫این‬
‫پدیده‬‫به‬‫نام‬‫اثر‬‫ت‬‫ر‬‫سو‬(Soret effect)‫نیز‬‫شناخته‬‫می‬‫شود‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬15

16. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬‫مکانیسم‬
5-‫ز‬‫ر‬‫ترموفو‬‫و‬‫ز‬‫ر‬‫یوفو‬‫ز‬‫دیفو‬(Thermophoresis and diffusiophoresis)
‫نیروی‬‫ز‬‫ر‬‫یوفو‬‫ز‬‫دیفو‬:‫نیرویی‬‫است‬‫که‬‫در‬‫یک‬‫سیال‬‫بر‬‫اثر‬‫ادیان‬‫ر‬‫گ‬‫غلظتی‬‫بر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫اعمال‬‫می‬‫شود‬.‫م‬‫ل‬‫ولکو‬-
‫های‬‫گاز‬‫در‬‫سمت‬‫غلیظ‬‫تر‬،‫ه‬‫ر‬‫ذ‬‫دهای‬‫ر‬‫برخو‬‫ی‬‫بیشتر‬‫ایجاد‬‫کرده‬‫و‬‫در‬‫نتیجه‬‫آن‬‫ا‬‫ر‬‫به‬‫سمت‬‫قیق‬‫ر‬‫تر‬‫هدایت‬
‫می‬‫کنند‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬16

17. 2-‫معلق‬ ‫ات‬‫ر‬‫ذ‬ ‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫جمع‬ ‫های‬ ‫مکانیسم‬
6-‫حرکت‬‫اونی‬‫ر‬‫ب‬(Brownian motion)
‫دهای‬‫ر‬‫برخو‬‫نامنظم‬‫و‬‫اتفاقی‬‫ل‬‫مولکو‬‫های‬‫گاز‬‫با‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬‫باعث‬‫به‬‫وجود‬‫آمدن‬‫حرکت‬‫اونی‬‫ر‬‫ب‬‫در‬‫آن‬‫ه‬‫ا‬‫می‬-
‫شود‬.
‫حرکت‬‫انی‬‫و‬‫بر‬‫احتمال‬‫د‬‫ر‬‫برخو‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬‫با‬‫الیاف‬‫فیلتر‬‫و‬‫یا‬‫ات‬‫ر‬‫قط‬‫آب‬‫ا‬‫ر‬‫ایش‬‫ز‬‫اف‬‫می‬‫دهد‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬17
diffusional
deposition
streamlines (air
moving trajectory)
fiber
‫یز‬‫ر‬‫بسیار‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫ی‬‫و‬‫ر‬ ‫بر‬‫موثر‬
(0.1-1 μm)
‫معلق‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬‫نفوذی‬‫حرکت‬
‫سیال‬‫جریان‬‫از‬ ‫مستقل‬

18. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫نیروهای‬‫دینامیکی‬‫و‬‫آیر‬:
‫جسم‬‫پرنده‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬18
‫حرکت‬ ‫جهت‬(V)
‫ان‬‫ر‬‫پیش‬
(Thrust)
‫پسا‬
(Drag)
‫برا‬
(Lift)
‫ن‬‫ز‬‫و‬
(Weight)

19. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫نیروهای‬‫دینامیکی‬‫و‬‫آیر‬:
‫جسم‬‫در‬‫حال‬‫سقوط‬(‫ن‬‫قانو‬‫استوکس‬):
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬19
‫حرکت‬‫جهت‬(V)
‫پسا‬
(Drag)
‫ن‬‫ز‬‫و‬
(Weight)

20. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫نیروی‬‫پسا‬(Drag force):
‫هرگاه‬‫اختالف‬‫سرعتی‬‫بین‬‫یک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬‫و‬‫سیال‬‫اف‬‫ر‬‫اط‬‫آن‬‫وج‬‫ود‬
‫داشته‬،‫باشد‬‫یک‬‫نیروی‬‫مقاومتی‬‫توسط‬‫سیال‬‫ی‬‫و‬‫ر‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬
‫اعمال‬‫می‬‫شود‬.‫این‬‫نیروی‬‫مقاومتی‬‫پسا‬‫نام‬‫د‬‫ر‬‫دا‬.
‫در‬‫ایطی‬‫ر‬‫ش‬‫که‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫به‬‫ت‬‫ر‬‫صو‬‫ات‬‫ر‬‫ک‬‫صلب‬‫با‬‫سرعت‬‫ثاب‬‫ت‬
‫در‬‫جریان‬‫آشفته‬‫در‬‫نظر‬‫گرفته‬،‫شوند‬‫نیروی‬‫پسا‬‫از‬‫ر‬‫ابطه‬
‫یر‬‫ز‬‫قابل‬‫محاسبه‬‫است‬(‫ن‬‫قانو‬‫پسای‬‫نیوتن‬):
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬20
21
2
D p DF A C
‫پسا‬ ‫ضریب‬(Drag coefficient)

21. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫نیروی‬‫پسا‬(Drag force):
‫تخمین‬‫یب‬‫ر‬‫ض‬‫پسا‬:
‫از‬‫محاسبات‬‫استوکس‬‫در‬‫ایط‬‫ر‬‫ش‬‫جریان‬،‫ام‬‫ر‬‫آ‬‫نیروی‬‫پسا‬‫مطابق‬‫یر‬‫ز‬‫به‬‫دست‬‫می‬‫آید‬:
‫این‬‫معادله‬‫به‬‫ن‬‫قانو‬‫استوکس‬‫ر‬‫مشهو‬‫است‬.‫به‬‫وسیله‬‫این‬‫معادله‬‫و‬‫مقایسه‬‫آن‬‫با‬‫ن‬‫قانو‬‫نیوتن‬‫می‬‫توان‬‫ضریب‬
‫پسا‬‫ا‬‫ر‬‫در‬‫مقادیر‬‫کم‬‫عدد‬‫ینولدز‬‫ر‬(Re<2)‫تخمین‬‫د‬‫ز‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬21
3D pF d
22 2
2
2 3 62 24 24
Re
4
  
  


    p pD
D
pp p p
d dF
C
dA A d

22. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫نیروی‬‫پسا‬(Drag force):
‫تخمین‬‫یب‬‫ر‬‫ض‬‫پسا‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬22
24
Re
DC
0.6
18.5
Re
DC
0.44DC
‫تجربی‬‫دهای‬‫ر‬‫آو‬‫ر‬‫ب‬

23. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫نیروی‬‫پسا‬(Drag force):
‫تخمین‬‫یب‬‫ر‬‫ض‬‫پسا‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬23
24
Re
DC
0.6
18.5
Re
DC
0.44DC
Re 
 
DC

24. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫نیروی‬‫پسا‬(Drag force):
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬24
Re 
 
DC
3D pF d
2 1
( )
8
  
    
D pF d
24
Re
DC
0.6
18.5
Re
DC
0.44DC
1.4 0.6 0.4
2.31 ( )   D pF d
2
0.055 ( )  D pF d
Stock’s law
Intermediate law
Newton’s law

25. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫سرعت‬‫حدی‬‫انباشت‬(Terminal settling velocity):
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬25
(1 )
0

 


  
  
     
  
 
R B D
f D
f D f D
D
D
F F F F
d
m mf m f F
dt
d m F F
f f f
dt m m m
d F
f
dt m
F
f
m

26. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫سرعت‬‫حدی‬‫انباشت‬(Terminal settling velocity):
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬26
 DF
f
m
2 1
( )
8
  
    
D pF d
2
3
4 ( )


  


p p
f
d d
11
2
1
4
[ ]
3


 


 



 p pfd

27. 3-‫دینامیک‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬-‫سیال‬
‫سرعت‬‫حدی‬‫انباشت‬(Terminal settling velocity):
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬27
2
18



 p pfd
Stock’s law
Intermediate law
Newton’s law
0.71 1.14 0.71
0.43 0.29
0.153 

 
 p pf d
0.5
1.74( )



 p pfd

28. 4-‫ش‬‫و‬‫ر‬‫های‬‫دانه‬‫بندی‬‫و‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫ی‬‫گیر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬
‫ش‬‫و‬‫ر‬‫های‬‫مختلفی‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫دانه‬‫بندی‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫وجود‬‫د‬‫ر‬‫دا‬‫که‬‫با‬‫توجه‬‫به‬،‫هزینه‬‫سرعت‬‫و‬‫هدف‬‫و‬...‫انتخاب‬‫می‬‫ش‬‫وند‬.
‫دانه‬‫بندی‬‫فیزیکی‬‫یکی‬‫از‬‫ل‬‫معمو‬‫ترین‬‫ش‬‫و‬‫ر‬‫هاست‬‫که‬‫توسط‬‫سرندهای‬‫د‬‫ر‬‫استاندا‬‫انجام‬‫می‬‫شود‬.
‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫ی‬‫گیر‬‫واقع‬‫ایانه‬‫ر‬‫گ‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫باید‬،‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫شکل‬‫و‬‫چگالی‬‫آن‬‫ها‬‫ا‬‫ر‬‫در‬‫نظر‬‫گرفت‬.‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫د‬‫انه‬‫بندی‬
‫دینامیکی‬‫و‬‫آیر‬(aerodynamic sizing)‫می‬‫توان‬‫به‬‫این‬‫مقصود‬‫سید‬‫ر‬.‫تنها‬‫با‬‫دانستن‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫دینامیک‬‫و‬‫آیر‬‫ی‬‫ه‬‫ر‬‫ذ‬
‫می‬‫توان‬‫به‬‫چگونگی‬‫فتار‬‫ر‬‫آن‬‫در‬‫جریان‬‫سیال‬‫و‬‫ار‬‫ز‬‫اب‬‫ل‬‫کنتر‬‫م‬‫ز‬‫ال‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫جمع‬‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫آن‬‫ها‬‫پی‬‫برد‬.‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫با‬‫ق‬‫طر‬
‫دینامیکی‬‫و‬‫آیر‬‫یکسان‬‫فتار‬‫ر‬‫مشابهی‬‫ند‬‫ر‬‫دا‬.
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬28
pa p p cd d C
‫کانینگهام‬‫تصحیح‬ ‫ضریب‬(Cunningham correction factor)

29. 4-‫ش‬‫و‬‫ر‬‫های‬‫دانه‬‫بندی‬‫و‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫ی‬‫گیر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬
‫ش‬‫و‬‫ر‬‫های‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫ی‬‫گیر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫تند‬‫ر‬‫عبا‬‫از‬:
‫استفاده‬‫از‬‫سکوپ‬‫و‬‫میکر‬(،‫ی‬‫ر‬‫نو‬،‫الکترونی‬...)
‫شگرهای‬‫ر‬‫شما‬‫ی‬‫ر‬‫نو‬
‫ر‬‫آنالیزو‬‫الکتریکی‬‫هواویز‬
‫کالسیفایر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫یز‬‫ر‬‫باهکو‬
‫ها‬‫ر‬‫ایمپکتو‬
‫طیف‬‫بینی‬‫همبستگی‬‫فوتونی‬
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬29

30. 4-‫ش‬‫و‬‫ر‬‫های‬‫دانه‬‫بندی‬‫و‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫ی‬‫گیر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬30
‫ش‬‫و‬‫ر‬‫نده‬‫ر‬‫شما‬‫کولتر‬

31. 4-‫ش‬‫و‬‫ر‬‫های‬‫دانه‬‫بندی‬‫و‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫ی‬‫گیر‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬31
‫ش‬‫و‬‫ر‬‫ق‬‫تفر‬‫اشعه‬‫لیزر‬

32. 5-‫یع‬‫ز‬‫تو‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬
‫استفاده‬‫از‬‫ل‬‫جدو‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬32

33. 5-‫یع‬‫ز‬‫تو‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬
‫ویا‬‫استفاده‬‫از‬‫مفاهیم‬‫ی‬‫آمار‬‫یر‬‫ز‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬33
iX
X
n
 
2
( )
1
iX X
s
n




‫حسابی‬‫میانگین‬
‫معیار‬ ‫اف‬‫ر‬‫انح‬
‫اوانی‬‫ر‬‫ف‬‫یع‬‫ز‬‫تو‬‫نمودار‬
‫نرمال‬‫یع‬‫ز‬‫تو‬X ss

34. 6-‫ده‬‫ز‬‫با‬‫جمع‬‫ی‬‫ر‬‫آو‬
‫در‬‫یک‬‫واحد‬‫جمع‬‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫معلق‬‫ده‬‫ز‬‫با‬‫ت‬‫ر‬‫عبا‬‫است‬‫از‬‫تعداد‬‫یا‬‫جرم‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫جمع‬‫ی‬‫ر‬‫آو‬‫شده‬‫نسبت‬‫به‬‫جرم‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬
‫ودی‬‫ر‬‫و‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬34
particles collected
( ) 100
particles entering
NE  
inlet loading - outlet loading
( ) 100
inlet loading
E  
‫عددی‬ ‫ده‬‫ز‬‫با‬
‫جرمی‬‫ده‬‫ز‬‫با‬

35. 6-‫ده‬‫ز‬‫با‬‫جمع‬‫ی‬‫ر‬‫آو‬
‫مثال‬:‫یک‬‫گاز‬‫ی‬‫حاو‬100‫ه‬‫ر‬‫ذ‬1‫نی‬‫و‬‫میکر‬‫و‬100‫ه‬‫ر‬‫ذ‬100‫نی‬‫و‬‫میکر‬‫است‬‫و‬‫ده‬‫ز‬‫با‬‫جدایش‬‫آن‬‫ها‬‫به‬‫ترتیب‬%90‫و‬
%99‫می‬‫باشد‬.‫ن‬‫چو‬‫در‬‫مجموع‬200‫ذر‬‫ه‬‫یم‬‫ر‬‫دا‬‫و‬90+99‫ه‬‫ر‬‫ذ‬‫آن‬‫جدا‬‫شده‬‫است‬‫پس‬‫می‬‫نویسیم‬:
26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬35
90+99
( ) 100 94.5%
200
NE   
6
6
90(1) + 99(10 )
( ) 100 99%
100(1) + 100(10 )
E   

36. 26‫آذر‬1393 ‫معلق‬‫ات‬‫ر‬‫ذ‬‫مبانی‬36
‫شما‬‫توجه‬‫از‬ ‫تشکر‬ ‫با‬