الفهرس 
ACKNOWLEDGMENTS
Combustion characteristicsOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 164 |  |  |
| | | from | 164 | | |
Abstract
يواجه العالم واحدة من أخطر المشكلات البيئية، ألا وهي كيفية التخلص من المخلفات الزراعية سنويا تجة لنا ا بشكل آمن ونافع. هذه المخلفات الزراعية يصل معدل الإنتاج العالمي منها ما يزيد على 4000مليون طن سنوياً.ونسبكبيرة من هذه المخلفات تصل إلى %17تمثل مخلفات زراعية مثل قوالح الذرة وحطب القطن يمكن أن يشتق منها وقود صلب متجدد ورخيص. هذان النوعان من المخلفات الزراعية يشيع استخدامهما محلياً في ريف مصر لإنتاج الطاقة الحرارية خاصة في الأفران المنزلية، حيث< يصل معدل الانتاج السنوي منهما إلى حوالي 2.18مليون طن. وغالباً ما يتطلب الأمر طرقاً مناسبة ونظيفة بيئياً لحرق المخلفات الزراعية حتى يتحقق حل المشكلة البيئية المتصلة بالتخلص منها. وقد ثبت أن طرق الحرق التقليدية الحالية أقل جودة من الناحية الفنية ولا تناسب حرق المخلفات الزراعيةكما يمكن أن تساهم في زيادة المشكلة البيئية بتلوث الهواء الجوي بشكل كبير. وفي المقابل تقدم تكنولوجي الطبقات المميعة المستنبطة حديثًا وسيلة لافتة للانتباه وذات مزايا متعددة تتمثل أساساً في إجراء عملية الاحتراق داخل هذه الطبقات بشكل جيد وفعال مع الاحتفاظ بالهواء الجوي نظيفاً أو بأقل تلوث >ممكن. تقدم الرسالة عرضاً ومناقشة لنتائج دراسة معملية عن بدء وتشغيل حارق مقاس صغير يعمل بالطبقة >المميعة في طور الفقاقيع تحت الضغط الجوي. وقد صمم حارق الطبقة المميعة ليتناول أساساً الوقود المشتق من المخلفات الزراعية بتغذيته على هيئة شحنات منفصلة. ويتكون الجسم الأساسي لحارق الطبقة المميعة من وعاء أسطواني معدني من الصلب بداخله حبيبات الطبقة المميعة الخاملة (الرمل) والوقود المطلوب احتراقه. هذا الوعاء له قطر داخلي 215مم وارتفاع فعال 1.88متر ويصل سمكه إلى16مم. ويزود الحارق بموزع لهواء التمييع من النوع المحشو بطبقة ساكنة من حبيبات الرمل الكبيرة.كما يلحق حارق الطبقة المميعة بمجموعة من التجهيزات المعملية اللازمة لتشغيله وقياسات أدائه والتحكم فيه. وتنحصر أهداف الدراسة الحالية فيما يلي:< صميم جيد لأهم أجزاء ومكونات حارق الطبقة المميعة وملحقاته 2التصنيع الدقيق لأجزاء حارق الطبقة المميعة محلياً باستخدام الماكينات والمعدات والخامات المتاحة في ورش كلية الهندسة بجامعة أسيوط.< -3تجميع أجزاء حارق الطبقة المميعة المصنع محلياً وتر كيبه مع الملحقات اللازمة له والمتوافرة في معمل الاحتراق بجامعة أسيوط.< 4إجراء اختبارات مناسبة لفحص خصائص التمييع والاحتراق لحارق الطبقة المميعة المذكور.< راسة بعض العوامل المؤثرة على كيفية بدء وتشغيل حارق الطبقة المميعة. تقدم الرسالة فى الباب الثانى عرضاً ومناقشة للدراسات والبحوث المنشورة حديثاً والتي ترتبط وثيقا طا رتبا< ا بمجال بحث الرسالة الحالية. وقد أجريت مناقشة البحوث المنشورة مبوبة في ثلاثة مجموعات تشمل: بحوث عن دراسات معملية عن أداء حارقات الطبقة المميعة ذات المقاس الصغير. بحوث لعرض الخبرة المكتسبة في مجال بدء وتشغيل محطات الاحتراق في الطبقة المميعة ذات المقاس الكبيرة. بحوث عن نمذجة وخصائص التصميم لنظم الاحتراق بالطبقة المميعة وقد انتهت المناقشة في هذا الباب ببيان بعض التعليقات المفيدة والمهمة في توضيح دوافع وأهمية الدراسة الحالية وما يمكن أن يستفاد منه من خبرات منشورة سابقاً في مجال التصميم وبدء التشغي والقياس ويختص الباب الثالث من الرسالة بعرض شامل ومتكامل لمنهج الدراسة التجريبي. يبدأ الباب وصف تفصيلي يشمل أهم مكونات حارق الطبقة المميعة الذي صمم و صنع خصيصاً للدراسة الحالية. كما يشمل الوصف أهم بنود التسهيلات المعملية الملحقة بالحارق المذكور. ثم يتطرق الباب لعرض مختصر لمواصفات الحاسات والطرق المستخدمة في قياس معدل تصرف هواء التمييع وانخفاض ضغطه عبر الموزع والطبقة المميعة ودرجات حرارة الطبقة اثناء الاحتراق. ويتضمن الباب كذلك تعريفاً ووصفاًبسيطاً لاختبارات فحص خصائص حارق الطبقة المميعة المستخدم. هذه الاختبارات يمكن تقسيمه إلى مجموعتين: مجموعة اختبارت تصرف الهواء على البارد داخل الحارق ومجموعة اختبارت بدء التشغيل والاحتراق. ويصاحب هذه الاختبارت ذكر ومناقشة لمواصفات المواد المستخدمة في التجارب المعملية
الخاصة بها. وينتهي الباب الثالث بعرض تحليل رياضي مفصل مدعم بالمعادلات والعلاقات التجريبية استنباط كميات فيزيائية مفيدة في وصف ومناقشة خصائص التمييع والاحتراق داخل حارق الطبقة >المميعة الحالي. وهذا التحليل الرياضي يقوم على المعالجة الرقمية للنتائج المقاسة مباشرة مثل انخفاض< ضغط الهواء ودرجات حرارة الطبقة المميعة. يعرض الباب الرابع مناقشة لنتائج تجارب معملية استغرق إجراؤها فترة زمنية طويلة تزيد على 200< ساعة تشغيل. وقد أجريت هذه التجارب المعملية بغرض فحص ودراسة العوامل والظروف المؤثرة على كيفية بدء وتشغيل حارق الطبقة المميعة الحالي. وكانت أهم العوامل المدروسة نوع مادة الطبقة (الرمل - الحجر الجيري – حبيبات الوقود الزراعي) وكميتها ومقاس حبيباتها بالإضافة إلى نسبة خلط حبيبات الوقود مع حبيبات الطبقة الخاملة. وقد اختيرت هذه العوامل مع ظروف التشغيل المناسبة (معدل تصرف الهواء – نوع الوقود المستخدم في بدء التشغيل وكمياته) بحيث يمكن أن تغطي متطلبات تحقيق أهداف الدراسة المذكورة سابقاً. ويعرض الباب تمثيل النتائج المقاسة مباشرة والمستنبطة من التحليل السابق ذكر على شكل خرائط وجداول مقسمة إلى خمسة مجموعات: السلوك الكلي لموزع هواء التمييع. لسلوك الكلي للطبقة المميعة داخل الحارق. تمدد الطبقة المميعة والتنبؤ بارتفاعاتها مع كل تمدد. تغير درجات حرارة حارق الطبقة المميعة مع الزمن خلال اختبارت بدء التشغيل والاحتراق. القيم العددية لخصائص الاحتراق المستنبطة من تحليل نتائج درجات الحرارة المقاسة في المجموع السابقة. وقد تعرضت المناقشة في هذا الباب لأهم مظاهر نجاح طريقة بدء التشغيل المستخدمة في الدراسة
الحالية والمتوافقة مع ما ورد في البحوث المنشورة سابقاً. كما أوضحت المناقشةكفاءة تصميم وتصني وتركيب المكونات الرئيسة لحارق الطبقة المميعة. ويتمثل ذلك في الحصول على أعلى جودة للتمييع مع >قيم مرتفعة لكفاءة الاحتراق ومعامل انتقال الحرارة بين الطبقة وملف التبريد. وقد تضمنت المناقشة ذكر< وتحليل لأوجه القصور والمشاكل المحتملة التي يمكن أن تواجه عمليات بدء وتشغيل حارق الطبقة المميعة >الحالي.ع - 4
يقدم الباب الخامس للرسالة أهم الاستنتاجات المستخلصة بناء على مناقشة النتائج التي جاء كرها في الباب الرابع، وتشمل: أظهرت النتائج التوزيع الجيد المنتظم لتصرف هواء التمييع خلال مساحة مقطع الطبقة معبرة عن جودة عالية لخصائص التمييع داخل الحارق الحالي.
-2أمكن التنبوء بارتفاع الطبقة المميعة داخل الحارق تحت ظروف تشغيل مختلفة باستخدام قياسات< >توزيع انخفاض ضغط هواء التمييع على طول مساره في الطبقة المميعة. مكن إجراء الدراسة المعملية الحالية بشكل مستقر وآمن برغم خطوات التشغيل المتكرر فتح وأغلاق لتصرف الهواء وفك وإعادة تركيب لبعض أجزاء الحارق، مع ملاحظة أن شبكة الأنابيب والوصلات الملحقة بها كانت تعمل بإحكام كبير يحول دون حدوث تسرب ملحوظ >للهواء أو غازات الاحتراق. كل ذلك يؤكد على إمكانية تشغيل حارق الطبقة المميعة الحالي ملحقاته لفترات طويلة بدون مشاكل تذكر. مكن بشكل متكرر استخدام طريقة ناجحة لبدء تشغيل الحارق تتمثل في إشعال وقود داع (فحم نباتي) خارج الفرن ثم تغذيته داخله.< توضح النتائج أن معامل انتقال الحرارة بين الطبقة المميعة وسطح ملف التبريد داخل الحار تصل قيمه المقدرة معملياً إلى 350 W/m2.Kعند درجة حرارة للطبقة تصل إلى .500 ºC -6أجري تحليل كمي لكتلة الكربون خلال اختبارت بدء التشغيل والاحتراق للوصف الإجمال >لعملية الاحتراق. وقد أظهرت نتائج هذا التحليل قيمة مقدرة ممثلة لكفاءة الاحتراق الكلية تصل إلى %.92.6< 7أوضحت المشاهدة والمراقبة أثناء إجراء اختبارت بدء التشغيل والاحتراق تحمل أجزاء الحارق المختلفة للإجهادات الحرارية ودرجات حرارة الاحتراق العالية. كما اتضح احكام وصلات< الحارق المختلفة بشكل مقبول ضد أي تسرب محتمل لغازات الاحتراق خارج نطاق ماسورة غازات العادم الأساسية. كما يقدم الباب الخامس مجموعة من التوصيات بمقترحات مهمة ومفيدة في مجال تطبيق نتائج راسة الحالية. تشمل هذه المقترحات إعداد برامج تدريب للأفراد المهتمين والمشتغلين بتصميم وتصنيع شغيل وصيانة حارقات الطبقة المميعة. وتشمل كذلك حث جامعة أسيوط ومحافظة أسيوط على جيه الإمكانيات المناسبة لكل منهما للاهتمام بنتائج الدراسة الحالية لتصنيع وحدة كبيرة لحارق الطبقة >ميعة يستخدم الوقود المشتق من المخلفات الزراعية ووضع هذه الوحدة تحت التجارب لتقييم أدائها.بالإضافة إلى التوصيات المذكورة في مجال التطبيق، يقدم الباب الخامس مجموعة من التوصيات في المجال العلمي والفني والبحثي تتمثل في نقاط مقترحة لبحوث مستقبلية تقوم على حل المشاكل البحثية في لدراسة الحالية واعتبار مالم يدرس من العوامل والظروف واعتبار بنود لتطوير وتصميم حارق طبقة مميعة بمقاسات كبيرة وتجارية.