پديد آورنده :
عابديني گورتاني، عليرضا
عنوان :
جداسازي فلزات غيرفرومغناطيسي در فرآيند بازيافت با روش ايجاد جريان گردابي مبتني بر سامانه مغناطيس دائم الكتريكي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
ده،85ص.: مصور،جدول،نمودار
استاد راهنما :
احمدرضا تابش
توصيفگر ها :
جريان گردابي , نيروي لورنتس , بازيافت فلزات غيرفرومغناطيسي , سامانه جداساز درام چرخان , سامانه جداساز ايستان , سامانه آهنرباي دائمي الكتريكي , مدلسازي , بهينه سازي
استاد داور :
حميدرضا كارشناس، محمد ابراهيمي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/06/27
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/06/28
چكيده فارسي :
يكي از مشكلات گسترش شهرنشيني و صنعتي شدن كشورها، توليد انبوه زباله و افزايش حجم زباله‌هاي شامل مواد گران قيمت فلزي از جمله آهن، آلومينيوم، مس، برنج و فلزات ديگر مي‌باشد. يك راهكار موثر، استفاده از روش‌هاي مختلف و مناسب جهت بازيافت انواع مواد گران قيمت از زباله‌ها، به ويژه بازيافت مواد فلزي و بازگرداندن آن‌ها به چرخه توليد است. در غير اينصورت حجم بزرگي از زباله‌ها به وجود خواهند آمد كه باعث مشكلات زيست محيطي بسيار زيادي خواهد شد. بازيافت مواد فلزي مغناطيسي، غيرمغناطيسي، كاغذ و مواد پلاستيكي در نهايت منجر به كاهش استخراج و توليد مواد با ارزش اوليه و در نتيجه بهره‌وري بيشتر به همراه آلودگي كمتر خواهد شد. بازيافت مهم‌ترين روش براي تفكيك زباله‌ها است و از اهميت ويژه اي در اقتصاد برخوردار است به طوري كه بازيافت سالانه ميليون‌ها تن زباله نه تنها صرفه جويي اقتصادي را در پي دارد بلكه كمك شاياني در جهت حفظ محيط زيست مي‌كند و تا به امروز روش‌هاي گوناگوني براي جداسازي مواد بر اساس ويژگي‌هاي فيزيكي آن‌ها استفاده شده است.
در اين پايان‌نامه پس از بررسي پيش‌زمينه‌اي در مورد بازيافت مواد و اثرات آن بر اقتصاد و محيط زيست، به معرفي پديده جريان گردابي براي جداسازي و بازيافت مواد فلزي غيرفرومغناطيسي پرداخته مي‌شود. در اين راستا و بر مبناي رفتار مغناطيسي مواد و نيروي لورنتس ايجاد شده توسط جريان القايي گردابي، اين پديده با جزئيات بررسي مي‌شود و مزايا و محدوديت سامانه‌هاي موجود مبتني بر روش جريان گردابي به تفصيل بررسي مي‌شود. سپس با توجه به ويژگي‌هاي انواع آهنربا، به معرفي و ارائه سامانه آهنرباي دائمي الكتريكي پرداخته مي‌شود و بر اساس آن ايده ساخت سامانه جداساز پيشنهاد مي‌شود. در طرح پيشنهادي، براي بيشينه كردن نيروي پرتابگر و جداسازي مواد فلزي غيرفرومغناطيسي، روشي براي طراحي شكل هندسي هسته مغناطيسي ارائه مي‌شود. در ادامه روابط نيروي لورنتس بر مبناي تئوري كلاسيك الكترومغناطيس به ازاي يك فركانس مشخص بررسي شده و براي بهبود دقت محاسبات نيرو، روش تقريب خطي مرتبه دوم پيشنهاد و ارائه مي شود. در نهايت نيروي لورنتس براي سامانه پيشنهادي با توجه به روابط سري فوريه در حالت تئوري بدست آورده مي‌شود. به منظور اعتبار سنجي تحليل‌هاي ارائه شده و بررسي كارايي روش پيشنهادي، سامانه آهنرباي دائمي الكتريكي به صورت عملي پياده‌سازي مي‌شود و نيروي لورنتس ايجاد شده توسط آن با توجه به نيروي وزن و زاويه انحراف قطعات مختلف فلزي از حالت تعادل خود در فركانس‌هاي مختلف بدست آورده و با تحليل‌هاي تئوري مقايسه مي‌شود.
چكيده انگليسي :
Recycling and separating valuable nonferrous metals such as aluminum, copper, brass, and so on interests many researchers, industries, and government authorities. Despite iron that can be readily recycled from wastes by using strong magnets, advanced methods must be adopted to recycle and separate nonferrous materials. Recycling nonferrous metals not only saves the cost of mining and processing raw metal materials but also reduces pollution and energy consumption related to the mining industry. Various chemical and physical methods are reported to separate and recycle nonferrous materials during the last decades. This thesis focuses on eddy current separators that are established based on the physical properties of nonferrous materials.
The thesis firstly investigates and studies the basics of eddy current separators for material recycling. The phenomenon of eddy current based on the magnetic behavior of materials is introduced and then the Lorentz force is analytically obtained to recycle nonferrous metals. Then, the advantages and limitations of two existing eddy current-based methods, so-called rotational permanent magnet drum, and static electromagnet systems are investigated in detail. A proposed method that takes advantage of static methods by using an electropermanent magnet system is presented and demonstrated by a cm-scale prototype. The suggested topology and method include core optimization by maximizing the Lorentz force applied to nonferrous metals. An analytical form of Lorentz force is also developed using the electromagnetic theory and a second-order approximation is suggested to improve the accuracy of calculations. The validity of the proposed method is verified based on numerical and experiment test results of a cm-scale test setup that includes an electropermanent magnet encapsulated within a powder iron core with a designed air-gap geometry to optimize the repulsive Lorentz force.
استاد راهنما :
احمدرضا تابش
استاد داور :
حميدرضا كارشناس، محمد ابراهيمي
