جلسه دفاع از ارزیابی جامع پژوهشی 2 آقای احمد حمزوی (تبدیل انرژی)

موضوع: طراحی و بهینه­سازی یک راکتور فوتوکاتالیستی جدید با کاربرد تصفیه هوا

استاد راهنما: دکتر محسن دوازده­ امامی

استاد مشاور: دکتر مسعود پنجه پور

اساتید داور: دکتر احمدرضا پیشه ور- دکتر محسن ثقفیان - دکتر ابراهیم افشاری

چکیده

با توجه به اهمیت روزافزون کیفیت هوای داخل ساختمان و محدودیت‌های فناوری‌های متداول تصفیه (مانند افت فشار و نیاز به تعویض دوره‌ای فیلترها)، این پژوهش بر توسعه یک فوتوراکتور فوتوکاتالیستیِ نوین برای حذف آلاینده‌های گازیاز جمله Nox، CO وVOCها متمرکز است. چالش‌های اصلی در راکتورهای فوتوکاتالیستی، «انتقال فوتون» و «انتقال جرم» بوده و وابستگی نرخ واکنش به شدت تابش موضعی، طراحی این سامانه‌ها را نسبت به راکتورهای کاتالیستی مرسوم پیچیده‌تر می‌سازد. در این رساله، یک فوتوراکتور ریزساختار از نوع نت‌میکس به‌عنوان راهکار مهندسی برای افزایش اختلاط، کاهش محدودیت‌های لایه مرزی و بهبود توزیع تابش معرفی و تحلیل می‌شود. ابتدا یک چارچوب عددی دقیق برای مدل‌سازی میدان تابش با روش‌های ردیابی پرتو توسعه یافته و با مدل مرجع اعتبارسنجی شده است؛ نتایج اعتبارسنجی نشان می‌دهد پیش‌بینی شدت تابش و جزئیات موضعی میدان نوری با دقت کمی بهتر از ۲ درصد قابل اتکا است. سپس به‌منظور مدیریت فضای طراحی و دستیابی به پیکربندی بهینه منابع نوری، از طراحی آزمایش تاگوچی و تحلیل آماری استفاده شده و «پنجره عملیاتی بهینه» با ملاحظه هم‌زمان راندمان جذب، یکنواختی توزیع نور و مصرف انرژی شناسایی می‌گردد. در ادامه، نمونه آزمایشگاهی راکتور ساخته شده و بستر فوتوکاتالیستی (TiO₂) و تجهیزات آزمون برای صحه‌گذاری تجربی آماده‌سازی می‌شود. در گام‌های تکمیلی، کوپل‌کردن مدل‌های نوری با مدلCFD نهاییبه‌وسیله سینتیک واکنش و استخراج روابط مهندسیِ مقیاس‌پذیر، به‌عنوان خروجی کاربردی جهت طراحی صنعتی و تجاری‌سازی در ظرفیت‌های مختلف دنبال می‌شود.

کلمات کلیدی: فوتوکاتالیست، فوتوراکتور نت‌میکس، تصفیه هوای داخل ساختمان، ردیابی پرتو، CFD، بهینه‌سازی تاگوچی، یکنواختی تابش.