كنترل پديده سرژ در كمپرسورها

 

در سال 1989 شركت Harbor يك نيروگاه توليد مشترك قدرت و حرارت را راه اندازي نمود. در اين نيروگاه يك كمپرسور سانتريفوژ جهت تأمين فشار گاز لازم براي توربين هاي GE Frame 7 پيش بيني شده بود. كنترل پديده سرژ در اين كمپرسور از طريق كامپيوتر صورت مي گرفت.

پديده سرژ دركمپرسورها يك پديده ناپايدار است كه در صورت بروز، عبور جريان در مقطع ايرفويل پره ها به تناوب متوقف شده و تغيير جهت مي دهد. اين پديده هم در كمپرسورهاي سانتريفوژ و هم كمپرسورهاي محوري رخ مي دهد. بروز اين پديده در شرايط خاصي از دبي و نسبت تراكم و سرعت دوراني محور خواهد بود. جهت جلوگيري از اين پديده لازم است در هر لحظه موقعيت عملكرد كمپرسور درمقايسه با مرز سرژ و سرعت نزديك شدن به اين مرز معلوم گردد. با دانستن اين اطلاعات مي توان اقدام لازم جهت كاهش مقاومت سيستم و دور شدن از مرز سرژ را انجام داد. اين عمل از طريق باز كردن شيرهاي bypass يا blow off صورت مي گيرد كه با باز شدن آنها مقاومت سيستم كاهش مي يابد. از روشهاي مهم كنترل سرژ استفاده از تكنيكهاي ضد سرژ مي باشد اين عمل با استفاده از كامپيوتروسيستم هاي پيشرفته صورت مي گيرد. در حال حاضر امكان تعيين نقطه كار و مقايسه آن با نقطه سرژ با توجه به مشخصات گاز و كمپرسور وجود دارد. بدين ترتيب به جاي اينكه پس از رسيدن كمپرسور به شرايط ناپايدار اقدامي صورت گيرد با پيش بيني و داشتن اطلاعات كافي قبل از رسيدن كمپرسور به شرايط موردنظر اقدامات پيشگيرانه صورت خواهد گرفت. در صورت عملكرد كمپرسور در شرايط سرژ تاثيرات منفي بر اجزاء كمپرسور و سيستم و حتي كمپرسورهاي جانبي (چه سري و چه موازي) خواهد گذاشت. در شرايط اوليه سرژ با توجه به جابجائي منطقه استال نيروهاي جانبي (عمود بر محور) ايجاد خواهد شد كه اين نيروها موجب افزايش بار ياتاقانهاي ژورنال و تماس سطوح متحرك و ثابت خواهد شد. و در سرژ كامل امكان حركت محوري روتور خواهد بود و لازم است از طريق ياتاقانهاي تراست خنثي شود.

در سال 1994 شركت Harbor يك كمپرسور رفت و برگشتي به موازات كمپرسور سانتريفوژ موجود جهت تقويت جريان گاز به توربين هاي گازي Frame 7 نصب نمود. در آن زمان كمپرسور سانتريفوژ توسط يك سيستم كنترل كامپيوتري در مقابل پديده سرژ حفاظت مي شد. پديده هاي ديگر كمپرسور نظير خاموش و روشن شدن با سيستم اصلي كنترلي DCS كنترل مي گرديد. در اين وضعيت لازم بود كنترل كمپرسور به تناوب بين دو سيستم فوق جابجا گردد. در اواخر سيستم كنترلي سرژ نياز به جايگزيني داشت ولي امكان جايگزيني وجود نداشت، زيرا سازنده سيستم مذكور از آن مدل ارائه نمي داد و مدلهاي جديد و البته با هزينه بيشتر و امكانات بهتري وجود داشتند. علت اينكه سيستم كنترل اصلي DCS از سيستم كنترل سرژ جدا بود آهسته بودن سيستم DCS بود كه نميتوانست جوابگوي سرعت عمل پديده سرژ باشد. در اواخر دهه 90 سيستم هاي جديد PLC و SLC معرفي شدند. اين سيستم ها نه تنها سرعت كافي جهت كنترل پديده سرژ را دارا بودند، بلكه امكانات بهتري نيز در اين ارتباط داشتند.

شركت Harbor با جايگزيني سيستم SLCبراي كمپرسور سانتريفوژ و انتخاب سيستم PLC براي كمپرسور رفت و برگشتي كه هردو از كنترل كننده هاي منطقي مي باشند، وضعيت عملكرد كمپرسورها را به مقدار قابل توجهي بهبود داد.  بعلاوه مي توان به غير از كنترل پديده سرژ موارد خاموش و روشن شدن كمپرسور، كنترل لرزش كمپرسور، تخليه آب داخل كمپرسور در اثر تقطير قبل از راه اندازي و را تحت نظر سيستم فوق قرار داد. در مواردي كه نقطه كار به سرعت به طرف مرز سرژ پيش برود الگوريتم Surge Avoidance عمل خواهد كرد و در صورتيكه همه سيستم ها و الگوريتم ها نتوانند جلو پديده سرژ را بگيرند الگوريتم Surge stop عمل خواهد كرد كه در اينصورت از تناوب سرژ و اتفاق مجدد آن جلوگيري خواهد كرد.

+ نوشته شده توسط فرهاد در دوشنبه نهم اردیبهشت 1387 و ساعت 7:8 |

تاريخچه جت

 

اولین موتور جت توسط دو شخص بطور همزمان ساخته شد. آقای فرانک ویتل از بریتانیای کبیر(انگلستان)وآقای هانس وان اوهین از آلمان که درسال م.1930 بطور مستقل از یکدیگر اولین موتور جت را بطور همزمان ساختند.ویتل تفکرات اولیه اش از 22 سال سابقه کاری در نیروی هوایی رویال سرچشمه گرفت.  بخاطر نوآوریش درسال 1932 وهمچنین چاپ نوآوریش یک پاداش به او اعطا شد اما او انتظار توجه کمی داشت. ویتل در سال 1936 برای کار در کمپانی تحقیقی جت های قدرتمند فرا خوانده شدواقدام به توسعه کارهای مدلی موتور خود برای استفاده ی نظامی  کرد. بعد از حل و فصل کردن بسیاری از مشکلات فنی سرانجام  برگه ی پشتیبانی را در سال 1939 از دولت انگلیس دریافت کرد.

در این میان مهندس آلمانی هانس وان اوهین مطالعات مستقل خود را در مورد پیشران جت در 1930 زمانی که دوره ی دکتری خودش را میگذارند,شروع کرد.در سال 1937بتفصیل برای طراحی و ساخت یک موتور قوی و یک بدنه مناسب تلاش کرد و موتور او اولین موتور جتی بود که بعد از ساختن هواپیمای هینکل هی 178 که ساخته ی خودش بود در 27 آگوست 1939 به پرواز درآمد.

درانگلیس, وزارت هوا از آزمایش ویتل که موتورخود را بر روی هواپیمایی که توسط گلاستر ساخته شده بود سوار کرده بود خیلی تحت تاثیرقرارگرفته بود.

هر چند سالهای زیادی طول کشید تا هردو کشور ارزش موتورهای جت راتشخیص دهند اماهر دو آنها درخواستی راجهت جت های قدرتمند جنگنده  داشتند و نتیجه این که هر دوی آنها در جنگ جهانی دوم  از این هواپیماها استفاده ی نظامی بردند.

زمانی که موتور ویتل طراحی و ساخته شده بود شرکت جنرال الکتریک هم در ایالات متحده پیشرفت هایی حاصل کرده بود و ازموتور جدیدی  در Bell P-59 Airacomet استفاده کرده بود.دیگر جت هایی که در جنگ جهانی دوم(W.W.2) توسعه یافتند شامل  Heinkel He 162 و He 280 که به خوبیLockheed P-80 Shooting Star بودند اشاره کرد.آلمان هم طرح هایی تدارک دید و حتی اجازه ی ساخت یک جت کامل خود(Me 262 ) را در ژاپن در جریان جنگ داد.

+ نوشته شده توسط فرهاد در دوشنبه نهم اردیبهشت 1387 و ساعت 7:5 |

کمپرسور موتورهای جت

 

در قسمت پیش گفتم که کمپرسور واحدی در موتور جت است که هوا را فشرده میکند و آنرا به محفظه ی احتراق میفرستد.اکنون قسمت کمپرسور را به طور کامل شرح میدهم.
در حالت کلی سه نوع کمپرسور در موتورهای جت استفاده میشود :
1. کمپرسور گریز از مرکز(Centrifugal)
2. کمپرسور محوری(Axial)
3. کمپرسور ترکیبی محوری-گریز از مرکز


کمپرسور گریز از مرکز
در این نوع  کمپرسور هوا از مقابل مکیده  شده  و به شعاع  بزرگتری  درجهت عمود بر شفت(محور اصلی) رانده میشود.یک کمپرسور گریز از مرکز در شکل زیر نشان داده شده است.
این کمپرسور بصورت یک مرحله ای و دومرحله ای در موتورها استفاده میشود ودر موتور های استاندارد بعد از این کمپرسور یک قسمت قرار میگیرد که دیفیوژر نام دارد و وظیفه ی آن  کاستن سرعت هوا و در بعضی منظم کردن حرکت هوا میباشد.معمولا در تمام کمپرسور هایی که دارای دیفیوژر میباشند دو دیفیوژر قرار میگیرد که یکی در جهت گریز از مرکز و بعدی در جهت افقی قرار میگیرد.چنانچه دارای  یک دیفیوژر باشد آن دیفیوژرL شکل خواهد بود(دید از نمای بغل) و طوری روی موتور قرار میگیرد که نیمساز زاویه داخلی آن با شفت زاویه ی ˚45 بسازد.مزایای استفاده از این کمپرسور وزن سبک ؛سادگی وقیمت کم میباشد.

طریقه ی اتصال این نوع کمپرسور در شکل زیر به وضوح مشاهده میشود.البته نوع اتصال دیگری نیز وجود دارد بطوریکه دو کمپرسور از سمت پشت (قسمت بدون پره) به یکدیگر متصل هستند و پرهای آندو مخالف یکدیگر است.

 

کمپرسور محوری
این نوع کمپرسور از آن جهت که هوا را در جهت محوری فشرده میکند کمپرسور محوری نامیده میشود.کمپرسور محوری در موتورهایی با ؛یک شفت ؛ دو شفت و سه شفت بکار میرود.این بدان معناست که توربین های این نوع کمپرسور ممکن است حرکت جداگانه از یکدیگر داشته باشند و توربینهایی که این کمپرسورها را به حرکت درمی آورند هم از یکدیگر جدا هستند ولی در جهت مخالف یکدیگر گردش نمیکنند(تا جایی که من اطلاع دارم) و دلیلی هم برای گردش مخالف وجود ندارد. در موتورهای چند شفته (1,2,3) درونی ترین شفت مربوط  به کمپرسور فشار ضعیف  بوده و به همین ترتیب شفت میانی  یا  بیرونی (در موتور دو شفته) دارای کمپرس  فشار متوسط (در موتور سه شفته) ودارای کمپرس فشار قوی (در موتور دو شفته) میباشد.بیرونی ترین  شفت هم در موتور سه شفته دارای قویترین فشار میباشد.




معمولا در اکثراین کمپرسورها برای هر چرخ توربین یک کنترل کننده(یا هدایت کننده) هوا که مانند یک چرخ توربین است قرار میدهند و معمولا هم این هدایت کننده ها متحرک میباشد.در این مورد بعدا توضیحاتی به همراه عکس  در صفحه قرار میدهم.
 مطلب دیگری که در مورد کمپرسور محوری است این است که در این نوع کمپرسور تعداد مراحل توربین زیادی قرار میدهند(نسبت به قدرت) و در صورتی که دارای هدایت کننده ی هوا نباشد با پیش رفتن به مرکز موتور از زاویه ورودی و خروجی نسبت به محور توربین کاسته میشود.از مزایای این کمپرسور قدرت بسیار بالایی است که این کمپرسور دارا میباشد ودر تمام موتورهای جت پر قدرت استفاده میشود.از معایب این کمپرسور میتوان به سنگینی و حساسیت زیاد به عوامل مخرب بیرونی و قیمت بالا برای ساختن آن اشاره کرد.البته از این نوع کمپرسور در موتورهای توربینی کوچک استفاده نمیشود.

کمپرسور ترکیبی(Axial-Centrifugal)

کمپرسور گریز از مرکز در موتورهای جت قدیمی استفاده میشد.بازده کمپرسور گریز از مرکز یک مرحله ای نسبتا کم است اما کمپرسور گریز از مرکز چند مرحله ای بهتر از یک مرحله ای آن است. ولی با کمپرسور محوری برابری نمیکند.بعضی از موتورهای پیشرفته ی توربوپراپ و توربوشفت نتیجه ی مطلوبی از کاربرد ترکیبی این دو نوع  کمپرسور کسب کردند مانند PT6 Pratt و Whitney ازکانادا که امروزه خیلی محبوب بازار است.در زیر موتور PT6 Pratt به شکل برش خورده نشان داده شده است.

+ نوشته شده توسط فرهاد در دوشنبه نهم اردیبهشت 1387 و ساعت 7:3 |

سرویس و نگهداری کویلها

کویلهای سرمایی و گرمایی از لوله ساده یا پره دار ساخته می شوند و در دو مورد کویلها محتاج نگهداری بوده و باید بدون منفذ و تمیز باشد

در صورتی که برای سرمایش مستقیم درون کویلهای مبرد جریان داشته باشد باید تمام اتصالات و لوله ها و خم ها از نظر نداشتن نشت در هر فصل مورد بازرسی قرار گیرد .

کویلهایی که در آنها آب جریان دارد لازم استبه طور منظم هر چند وقت مورد بازبینی قرار گیرد که نشتی نداشته باشد

باید از یخ زدن آب درون کویل در فصل سرد جلوگیری کرد عمل حفاظتی مثبتی که در مورد کویلهای آب در معرض جریان هوا می توان انجام داد تخلیه کامل آب از داخل کویلها یا استفاده از محلول ضد یخ است وابستگی به پیش گرمایش برای افزایش دمای جریان هوا به بالاتر از نقطه انجماد اطمینان بخش نیست عوامل زیادی موجب دشواری تخلیه آب درون کویلها می شود کویلها با قطرهای قطور بازدهی بالایی ندارند و لوله ها باقطرهای کوچک نیز در صورتی که تراز باشند تخلیه کامل نمی شوند کویلها را نمی توان طوری طراحی کرد که تمامی لوله هایشان به سمت نقطه معین شیب داشته باشند .

آب را با دمیدن هوای کافی می توان از داخل کویل خارج کرد  ۱۵۰Cfm در فشار ۰.۵ اتمسفر آب را به نحو رضایت بخشی از ۳ کویل به طول ۱۰ فوت تخلیه می کند البته در صورتی که قطر دهانه اتصال دمنده هوا به همان اندازه لوله رساننده آب  به کویلها بوده و دمش هوا حداقل نیم ساعت ادامه داشته باشد .

ضد یخ مناسب که طبق دستورالعمل کارخانه سازنده به آب اضافه می شود را می توان پس از تخلیه کویل در ظرف مخصوصی با رعایت اصول ایمنی برای کویل دیگر یا فصل سرد دیگر ذخیره کرد این کار را می توان تا وقتی که ضد یخ بیش از حد رقیق نشده باشد ادامه داد . معمولا برای این مورد از اتیلن گلایکول به عنوان ضد یخ استفاده می کنند .

روشهای تمیز کردن کویلها برحسب شرایط و نیاز متفاوتند . سطح کویلهایی که در معرض جریان هوا قرار دارند اغلب باید با استفاده از جاروی برقی از سمت ورودی کویلها تمیز شوند برنامه تمیز کاری آن ممکن استتوسط هر یک از ساکنین ساختمان تنظیم شود مثلا هفته ای ۱ مرتبه .

در بعضی موارد کویلهای  چند ردیفه را نمی توان با برس زدن یا مکش یا دهش هوا تمیز کرد و باید از تمیز کننده های شیمیایی استفاده کرد .

در خیلی جاها سطوح کویلهایی که آب روی آنها بخار می شود با لایه هایی از مواد شیمیایی موجود درآب پوشیده می شود کندن این رسوبات بسیار دشوار است و فقط با بیرون کویل و استفاده از یک ماده شیمیایی مناسب امکان پذیر است .

جداره داخلی کویلهایی که در معرض مبرد قرار دارد نیازی به تمیز کردن ندارد مگر در شرایط خاص

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 12:48 |

علل خرابی یاتاقانهای غلتشی

 

عمریک  یاتاقان غلتشی به کل تعداد سیکل های تنش و بار هایی که به اجزای غلتشی وغلتک های یاتاقان وارد می شود بستگی دارد.روش استاندارد شده محاسبه تنش های دینامیکی یاتافان بر پایه ویژگی خستگی مواد  تشکیل دهنده یاتاقان که با عث خرابی در یاتا قان  میشود،می باشد. خستگی معمولی با پوست پوست شدن وورق ورق شدن در سطح یاتاقان آشکار خواهدشد.

 

علل خرابی یاتاقان

 

1-خرابی ناشی از جازدن

خرابی محلی در شیار های یاتاقان ناشی از عیب جازدن یاتاقان می باشد.این خرابی برای نمونه زمانی رخ می دهد که رینگ داخلی یاتاقان غلتشی استوانه ای به خوبی در رینگ خارجی آن حا زده نشود و یا نیروی جا زدن یاتاقان در وسط اجزای یاتاقان وارد شود.

حوزه بار رینگ یاتاقان، ناشی از بارهای  خارجی اعمال شده وشرایط گردش یاتاقان است که این حوزه  با کدر شدن شیار های یا تا قان مشخض میشود.

شیار های غیر عادی روی یا تاقان،ناشی ازپیشبار  مخربی است که از جا زدن خیلی محکم یا تاقان ویا تنظیم غیر دقیق یا تاقان روی محور ،می باشد.

 

2-آلودگی

ذرات خارجی که روی سطح یا تاقان قرار می گیرند موجب خستگی زودرس در یاتاقان می شوند.ذرات خارجی که دارای خاصیت سایندگی هستند خرابی یاتاقان را تسریع می بخشند وباعث خشن شدن سطوح و کند شدن یاتاقان می شوند.سایش زیاد موجب لقی بیش از اندازه در یاتاقان می شود.

آلودگی ها:

1-قطعات آلوده

2-گرد وخاک

3-درز گیری نا کافی

4-روانساز های آلوده

5-خرده فلز های قطعات دیگر که همراه روانساز ها به یاتاقان منتقل میشود.

 

3-خوردگی

خوردگی در یاتاقان های غلتشی ممکن است به شکل های مختلف وبه دلایل گوناگون رخ دهد. خراب

ناشی از خوردگی با سر وصدایاتاقان هنگام   کارکردن آشکار می شود.زنگ زدگی حاصل از خوردگی

توسط اجزای یاتاقان ساییده می شوند وباعث سایش سطح یاتاقان می شود.

عوامل خوردگی:

1-آببندی نا کافی در برابر رطوبت و بخا ر آب

2- روانساز هایی که حاوی اسید می باشند

3-محیط نامناسب انبار نگهداری یاتاقان ها

سایش ساچمه ها با شیار یاتاقان با خراش هایی در سطح غلتک یا تا قان ظا هر می شود. این خراش ها در مقایسه با دندانه شدن اجزای یاتاقان در اثر نصب نا مناسب  دارای لبه های برآمده نیستند

سایش میان  ساچمه هاو  شیار یاتاقان در اثر ارتعاشات در سطح هایی از یا تاقان که ساکن هستند باعث ساییدگی شدید می شوند.چنین خرابی در ماشین هایی که در حال سکون در معرض ارتعاشات هستند به وجو د خواهدآمد که راه بر طرف کردن آن ایجاد لبه های مناسب در یاتاقان ویااستفاده از ابزار مناسبی برای محافظت یا تاقان در هنگام دوران  می باشد.

خوردگی که سطح یاتاقان را از میان می برددر سطوحی رخ می دهد که انطباق آن ها با سایر اجزاء به صورت آزاد می باشد.حرکت های ریزی که در چنین سطوحی رخ می دهد با عث سایش زیادی می شود که حرکت یا تا قان را کند کرده وبه  سطح محور آسیب می رساند. را ه حل بر طرف کردن این مشکل استفاده از انطباق محکم میان این سطوح می باشد.

 

4- عبور جریان الکتریسیته

عبور مداوم جریان الکتریسیته از یاتاقان باعث ایجاد خراش های قهوه ای رنگ موازی با محور در تمام محیط غلتک و سایر اجزای غلتشی یاتاقان می شود.

 

 

 

5-روانسازی ناقص

روانسازی ناقص در اثر تامین نا کافی روانساز ویا استفاده از روانسازهای نا مرغوب  ایجاد می شود.

اگر لایه روغن کافی میان سطوح تامین نشودکه  حرکت لغزشی وسایش به وجود خواهد آمدکه علت تشکیل حفره های ریز و پوست پوست شدن سطح در غلتک های یاتا قان می باشد در مواردی که عمل روانسازی بیش از اندازه انجام می شود ،روانساز به دلیل حرکات شدید یاتاقان گرم شده وخاصیت خودرا از دست می دهند وبا عث  خرابی شدید در یا تاقان می شوند .از نگهداشتن روانساز ها در یاتاقان به خصوص در سر عت های بالا بپر هیزید.

 

علائم

علت ها

مثال

 

حرکت نا موزون

 

خراب شدن رینگ ها و ساچمه ها

آلودگی

لقی بیش از حد

لنگ زدن چرخ در وسایل نقلیه

افزایش ارتعاشات در فن ها

ارتعاشات درمیل لنگ در موتور های احتراقی

 

کاهش دقت

 

 

سایش در اثر آلودگی یا روغنکاری نا کافی

خراب شدن رینگ ها و ساچمه ها

 

 

تکان های شدید آسیاب ها

 

 

سر وصدا با فرکانس زیاد هنگام کار کردن

لقی مجاز نا کافی

 

 

سروصدا یاتاقان ها در گیر بکس موتورهای الکتریکی

 

سر وصدا نا منظم

لقی بیش از حد

آلودگی

روغنکاری نا کافی

 

تغییرات منظم در سر وصدا

تغییر لقی  به علت تغییر دما

خرابی غلتک ها

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 12:44 |
 

موتورهاي دوراني

 

موتورهای دورانی (وانکل) زير مجموعه موتورهای احتراق داخلی می باشند. اما شيوه کار آنها با موتورهای رايج پيستونی کاملاً متفاوت است. در موتورهای پيستونی يک حجم يکسان و مشخص (حجم سيلندر) بصورت پی در پی تحت تأثير چهار فرآيند, مکش, تراکم, احتراق و تخليه قرار مي گيرد؛ حال اينکه در موتورهای دورانی هر کدام از اين چهار فرآيند در نواحی خاصی از محفظه سيلندر که تنها متعلق به همان فرآيند می باشد صورت می پذيرد. درست مثل اينکه برای هر فرآيند سيلندر مربوط به خودش را اختصاص داده باشيم و پيستون بصورت پيوسته از يکی به ديگری حرکت می کند تا چهار فرآيند سيکل اتو را کامل نمايد.

موتورهای دورانی که به موتورهای وانکل نيز معروف می باشند برای اولين بار به انديشه مبتکرانه دکتر فليکس وانکل (Felix Wankel) آلمانی در سال 1933 خطور يافت و در سال 1957 اولين نمونه اين نوع موتور ساخته شد

 موتورهای دورانی همانند موتورهای پيستونی از انرژی فشار ايجاد شده بواسطه احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده می کنند؛ در موتورهای پيستونی فشار ناشی از احتراق به پيستونها نيرو وارد کرده و آنها را به عقب و جلو می راند. شاتون و ميل لنگ اين حرکت رفت و برگشتی پيستونها را به حرکت دورانی و قابل استفاده برای خودرو تبديل می کنند. در صورتيکه در موتورهای دورانی, فشار ناشی از احتراق، نيرويی را بر سطح يک روتور مثلث شکل که کاملاً محفظه احتراق را نشت بندی کرده است، وارد می کند. اين قطعه (روتور) همان چيزی است که بجای پيستون از آن استفاده می شود.

روتور در مسيری بيضی شکل حرکت می کند؛ بگونه ای که هميشه سه راس اين روتور را در تماس با محفظه سيلندر نگه داشته و سه حجم جداگانه از گازها, بين سه سطح روتور و محفظه سيلندر ايجاد می کند.

همچنان که روتور حرکت می کند هر کدام از اين سه حجم پی در پی منبسط و منقبض می شوند؛ و همين انقباض و انبساط است که مخلوط هوا و سوخت را به داخل سيلندر می کشد, آنرا متراکم می کند, در طول فرآيند انبساط توان مفيد توليد می کند و گازهای سوخته را بيرون می راند.

قطعات يک موتور دورانی:

موتور های دورانی دارای سيستم جرقه و سوخت رسانی مشابه با موتورهای پيستونی می باشند.

روتور:

روتور يک قطعه مثلث شکل با سه سطح برآمده يا محدب می باشد که هر کدام از اين سطوح همانند يک پيستون عمل می کند. همچنين هر کدام از اين سطح ها دارای يک گودی يا تورفتگی می باشد که حجم موتور را بيشتر می کند.

در راس هر وجه يک تيغه فلزی قرار گرفته که عمل نشت بندی سه حجم محبوس بين روتور و جداره سيلندر را بر عهده دارد. همچنين در هر طرف روتور ( سطح فوقانی و تحتانی) رينگ های فلزی قرار گرفته اند که وظيفه نشت بندی جانبی روتور را به عهده دارد.

روتور دارای چرخدنده داخلی در مرکز يک وجه جانبی می باشد؛ اين چرخدنده با يک چرخدنده ديگر که روی محفظه سيلندر بصورت ثابت قرار دارد درگير می شود و اين درگيری است که مسير وجهت حرکت روتور را درون محفظه  تعيين می نمايد.

محفظه سيلندر :

محفظه سيلندر تقريباً بيضی شکل است و شکل محفظه احتراق نيز بگونه ای طراحی شده است که همواره سه لبه روتور در تماس با ديواره محفظه قرار گيرد و سه حجم نشت بندی شده را بسازد.هر قسمت از اين محفظه به يکی از فرآيندهای موتور اختصاص خواهد داشت. ( مکش- تراکم - احتراق- تخليه)

پورتهای مکش و تخليه هر دو، در ديواره محفظه تعبيه شده اند. و سوپاپی برای اين پورتها وجود ندارد. پورت تخليه مستقيماً به اگزوز راه دارد و پورت مکش به دريچه گاز.

محفظه سيلندر :

محفظه سيلندر تقريباً بيضی شکل است و شکل محفظه احتراق نيز بگونه ای طراحی شده است که همواره سه لبه روتور در تماس با ديواره محفظه قرار گيرد و سه حجم نشت بندی شده را بسازد.هر قسمت از اين محفظه به يکی از فرآيندهای موتور اختصاص خواهد داشت. ( مکش- تراکم - احتراق- تخليه)

پورتهای مکش و تخليه هر دو، در ديواره محفظه تعبيه شده اند. و سوپاپی برای اين پورتها وجود ندارد. پورت تخليه مستقيماً به اگزوز راه دارد و پورت مکش به دريچه گاز.

لايه های اول و آخر دارای نشت بندی و ياتاقانهای مناسب جهت محور خروجی می باشد. آنها همچنين دو مقطع محفظه روتور را نشت بندی می کنند. سطح داخلی اين قطعات بسيار هموار است که اين خود به نشت بندی روتور متناسب با کارش کمک می کند. روی هر يک از قطعات دو انتها يک پورت ورودی تعبيه شده است لايه بعدی محفظه بيضی شکلی است که قسمتی از محفظه کل روتور می باشد اين لايه که در شکل بالا نشان داده شده است دارای پورت خروجی می باشد.

در مرکز هر روتور يک چرخدنده داخلی بزرگ قرار دارد که حول يک چرخدنده کوچک ثابت روی محفظه موتور می چرخد. اين دو چرخدنده مسير حرکتی روتور را تعيين می کنند. همچنين روتور روی بادامک دايروی محور خروجی واقع شده و آن را به گردش در می آورد.

توليد توان:

موتورهای دورانی همانند موتورهای رايج پيستونی از سيکل چهار زمانه استفاده می کند. که به شکل کاملاٌ متفاوتی به خدمت گرفته شده است. قلب يک موتور دورانی روتور آن است، که بصورت کلی معادل پيستون در موتورهای پيستونی می باشد. روتور روی يک بادامک دايروی روی بزرگ محور خروجی سوار شده است. اين بادامک از خط مرکزی محور خروجی فاصله داشته و همانند يک ميل لنگ عمل می کند. چرخش روتور نيروی لازم جهت چرخش محور خروجی را تامين می کند. همزمان با چرخش روتور در محفظه, اين قطعه, بادامک را در يک مسير دايروی به حرکت در می آورد به قسمی که هر دور کامل روتور منجر به سه دور چرخش محور خروجی می گردد.

همچنان که روتور درون محفظه حرکت می کند, سه حجم جداگانه ايجاد شده توسط روتور، نيز تغيير می کند. اين تغيير سايز فرآيند پمپ کردن را ايجاد می کند. اجازه دهيد روی هر کدام از چهار فرآيند سيکل چهار زمانه بحث کنيم.

مکش:

فاز مکش از زمانی شروع می شود که يکی از تيغه های روتور از روی پورت مکش عبور کند و پورت مکش در معرض محفظه سيلندر و روتور واقع شود, در اين لحظه حجم محفظه کمترين مقدار خود می باشد. با حرکت روتور حجم محفظه منبسط شده و فرآيند مکش اتفاق می افتد و در پی آن مخلوط سوخت و هوا به داخل محفظه کشيده می شود. هنگامی که تيغه بعدی روتور از جلوی پورت ورودی می گذرد محفظه بصورت کامل نشت بندی می شود تا فرآيند تراکم آغاز گردد.

تراکم:

با ادامه حرکت روتور درون محفظه, حجم محبوس شده سوخت و هوا کوچکتر و فشرده تر می گردد. وقتی سطح روتور در اين حجم بطرف شمع می چرخد حجم مربوطه به کمترين مقدار خود نزديک می شود و اين درست هنگامی است که با جرقه شمع احتراق شروع می گردد.

احتراق:

حجم محفظه احتراق گسترده و طولانی است بنابراين سرعت پخش شعله تنها با وجود يک شمع بسيار کم

است و احتراق ناقصی بدست می دهد. از اين رو در اکثر موتورهای دورانی از دو شمع در طول اين ناحيه

استفاده می شود. هنگامی که شمعها جرقه می زنند مخلوط سوخت و هوا محترق شده و فشار بسيار

بالايي را ايجاد می کنند که باعث تداوم چرخش روتور می گردد. فشار احتراق، روتور را در جهت خودش وادار

به حرکت می کند و حجم ناحيه محترق شده، رفته رفته زياد می شود. در اينجاست که فرآيند انبساط و در

نتيجه توان توليد می گردد تا جاييکه تيغه روتور به پورت خروجی برسد.

تخليه:

هرگاه تيغه روتور از پورت خروجی عبور می کند، گازهای با فشار بالا رها شده و به سمت پورت خروجی جريان می يابند. با ادامه حرکت روتور حجم محبوس فشرده می گردد و گازهای باقيمانده را به طرف پورت خروجی می راند. وقتی اين حجم به کمترين مقدار خود نزديک می شود، تيغه روتور در حال گذار از پورت ورودی است و در اين زمان سيکل جديد شروع می گردد.

يک مورد بسيار جالب در رابطه با موتورهای دورانی اينست که هر يک از سه سطح روتور هميشه در يک قسمت سيکل درگير است. به عبارتی بهتر در هر دور کامل روتور، سه بار احتراق خواهيم داشت. اما به ياد داشته باشيد که در هر دور کامل روتور محور خروجی سه دور می چرخد و در نتيجه يک احتراق برای هر دور محور خروجی .

تفاوتها با موتور معمولی:

چند مورد زير، موتورهای دورانی را از موتورهای پيستونی متمايز می کند.

قطعات متحرک کمتر:

موتورهای دورانی در مقايسه با موتورهای چهار زمانه پيستونی قطعات متحرک کمتری دارند. يک موتور دورانی دو روتوره سه قطعه متحرک اصلی دارد: دو روتور و محور خروجی. اين در حاليست که ساده ترين موتورهای پيستونی چهار سيلندر دست کم 40 قطعه متحرک دارد: پيستونها، شاتونها، ميل لنگ، ميل بادامک، سوپاپها، فنر سوپاپها، اسبکها، تسمه تايمينگ و ... . کم بودن قطعات متحرک می تواند دليلی بر قابليت اعتماد و اعتبار موتورهای دورانی باشد و به همين دليل است که کارخانه های سازنده وسايل هوانوردی ( هواپيما و کايت های با موتور احتراق داخلی) موتورهای دورانی را به موتورهای پيستونی ترجيح می دهند.

 کارکرد نرم و بدون لرزه:

تمام قطعات موتور دورانی بطور پيوسته در حال چرخش آن هم در يک جهت می باشد که در مقايسه با تغيير جهت شديد قطعات متحرک در موتورهای پيستونی از ارجحيت خاصی برخوردار است.موتورهای دورانی بدليل تقارن خاص قطعات گردنده دارای بالانس داخلی است که هرگونه ارتعاشی را از بين می برد. همچنين انتقال قدرت در موتورهای دورانی نيز نرم تر است ؛ زيرا هر احتراق در طول 90 درجه چرخش

روتور حاصل می شود. از آنجاييکه چرخش محور خروجی سه برابر چرخش روتور است پس هر احتراق در طول 270 درجه چرخش محورخروجی حاصل می گردد.اين يعنی يک موتور تک روتوره در سه ربع گردش محورخروجی خود قدرت انتقال می دهد؛ در مقايسه با موتور تک سيلندر پيستونی که احتراق در طول 180 درجه از دو دور گردش ميل لنگ يا يک ربع گردش محور خروجی آن رخ می دهد.

آهسته تر:

از آنجاييکه گردش روتور يک سوم گردش محور خروجی آن است, قطعات اصلی موتور آهسته تر از قطعات موتورهای پيستونی حرکت می کنند. که اين موضوع قابليت اطمينان به اين موتور را بالا می برد.

 چالشها در طراحی موتورهای دورانی:

   نوعاً ساخت موتورهای دورانی که بتواند استانداردهای آلودگی را پوشش دهد بسيار مشکل است. ( اما نه امکان ناپذير)   هزينه ساخت آنها معمولاً بالاتر از موتورهای رايج پيستونی است؛ بيشتر به اين دليل که تيراژ توليد آنها نسبت به موتورهای پيستونی پايينتر است.

نوعاً مصرف سوخت اين گونه موتورها بالاتر از مصرف سوخت موتورهای پيستونی است زيرا مشکل کشيده و طولانی بودن محفظه احتراق و نسبت تراکم پايين اين موتورها راندمان ترموديناميکی آنها را محدود می کند .

 

 

 


+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 12:42 |

چرخ دنده ها

چرخ دنده های ساده
این چرخ دنده‌ها ساده ترین چرخ دنده هایی هستند که دیده اید. آنها دندانه های مستقیم دارند و محور دو چرخ نیز موازی با یکدیگر قرار گرفته اند. گاهی تعداد زیادی از آنها را در کنار هم قرار می‌دهند تا سرعت را کاهش و قدرت را افزایش دهند. شکل 1
در تعداد زیادی از وسایل از این چرخ دنده‌ها استفاده می‌شود. مثلاً ساعت های کوکی، ساعت های اتوماتیک، ماشین لباسشویی، پنکه و ... . اما در اتومبیل به کار نمی آیند، چون سر و صدای زیادی دارند. هر بار که دندانه یک چرخ به دندانه چرخ روبرو می‌رسد، صدای کوچکی در اثر برخورد ایجاد می‌شود. می‌توانید مجسم کنید وقتی تعداد زیادی از این چرخ دنده‌ها با هم کار کنند، چه سر و صدایی راه می‌اندازند؟ تازه این برخورد‌ها در دراز مدت، باعث شکستن دندانه‌ها می‌شود. برای کاهش سر و صدا و افزایش عمر چرخ دنده‌ها در بیشتر اتومبیلها از چرخ دنده های مارپیچ استفاده می‌کنند.

چرخ دنده های مارپیچ
دندانه این چرخ دنده‌ها اریب است. وقتی یکی از آنها می‌چرخد، ابتدا نوک دندانه‌ها با هم تماس پیدا می‌کنند سپس به تدریج دو دندانه کاملاً در هم جفت می‌شوند. این درگیری تدریجی همان چیزی است که هم سر و صدا را کم می‌کند و هم باعث می‌شود که این چرخ دنده‌ها نرم تر کار کنند. شکل 2
در ماشین تعداد زیادی چرخ دنده مارپیچ وجود دارد. به خاطر مایل بودن دندانه ها، هنگام درگیری نیروی زیادی به آنها وارد می‌شود. به همین علت در وسایلی که از چرخ دنده های مارپیچی استفاده می‌کنند بلبرینگ هایی تعبیه شده است تا این فشار را تحمل کند. اگر زاویه دندانه‌ها را به دقت تنظیم کنیم، می‌توان دو چرخ دنده را به دو محور عمود بر هم وصل کرد تا جهت چرخش 90 درجه تغییر کند.

چرخ دنده های مخروطی
این چرخ دنده‌ها بهترین وسیله تغییر جهت هستند. معمولاً از آنها برای تغییر جهت 90 درجه استفاده می‌شود، ولی می‌توان طراحی را طوری انجام داد که در زاویه های دیگر نیز کار کنند. شکل 3
دندانه های آنها ممکن است مستقیم یا پیچ دار باشد. اما اگر دندانه‌ها صاف باشد همان مشکل چرخ دنده های ساده را دارند. در دندانه های پیچ دار این مشکل برطرف شده است، ولی در هر دوی آنها باید محور چرخ دنده‌ها در یک صفحه قرار داشته باشد. شکل 4
گاهی می‌خواهیم محور چرخها در یک صفحه نباشند. در چنین شرایطی از چرخ دنده هایی مانند شکل روبرو استفاده می‌کنیم. شکل 5
در دیفرانسیل بسیاری از اتومبیلها از این چرخ دنده‌ها استفاده می‌شود. این طراحی امکان آن را ایجاد می‌کند که محور چرخ دنده بیرونی پایین تر از محور چرخ دنده حلقوی قرار داده شود. شکل روبرو محور بیرونی ورودی را نشان می‌دهد که در تماس با چرخ حلقوی قرار گرفته است. از آنجایی که محور محرک (Drive Shaft) ماشین به چرخ بیرونی متصل می‌شود، پایین آمدن چرخ بیرونی امکان پایین آوردن محور محرک را هم ایجاد می‌کند، پس می‌توان محور را پایینتر آورد و در عوض فضای بیشتری را به سرنشینان اتومبیل اختصاص داد.

چرخ دنده های حلزونی
این چرخ دنده‌ها زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند که بخواهیم تغییر زیادی در سرعت و یا قدرت ایجاد کنیم. معمولاً نسبت شعاع دو چرخ دنده 20:1 است و گاهی حتی به 300:1 و بیشتر نیز می‌رسد. شکل 6
این چرخ دنده‌ها یک خاصیت جالب هم دارند که در هیچ چرخ دنده دیگری پیدا نمی شود. چرخ بالایی (حلزون) می‌تواند به راحتی چرخ دیگر (چرخ دنده حلزونی) را حرکت دهد، ولی چرخ پایینی نمی تواند حلزون رابچرخاند. زاویه دنده های روی حلزون آنقدر کوچک است که وقتی چرخ پایینی بخواهد آن را بچرخاند، اصطکاک به حدی زیاد می‌شود که از حرکت حلزون جلوگیری می‌کند. این ویژگی به ما امکان استفاده از این چرخ دنده‌ها را در جاهایی که به یک قفل خودکار نیاز داریم می‌دهد. فرض کنید از این چرخ دنده در یک بالابر استفاده کرده ایم؛ وقتی موتور بالابر از کار بیفتد، چرخ دنده‌ها قفل می‌شوند و نمی گذارند بار پایین بیاید. معمولاً در دیفرانسیل کامیونها و خودروهای سنگین از این چرخ دنده‌ها استفاده می‌شود.

چرخ دنده شانه ای
این چرخ دنده‌ها برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی استفاده می‌شوند. یک مثال خوب برای این چرخ دنده‌ها فرمان اتومبیل است. فرمان، چرخ دنده ای را می‌چرخاند که با چرخ شانه ای در تماس است. وقتی شما فرمان را می‌چرخانید، با توجه به جهت چرخش فرمان، شانه به سمت چپ و یا راست حرکت می‌کند و باعث حرکت چرخها می‌شود. در برخی از ترازوها نیز برای چرخاندن عقربه از سیستم مشابهی استفاده می‌شود.

 

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 12:40 |
کلیک کنید                                            

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 9:44 |

ياتاقانها

ياتاقانها تكيگاه اصلي اجزائ چرخنده پمپ بوده ومعيوب شدن آنها ممكن است موقعيت اجزاء چرخشي پمپ را تغيير دهد كه در اين صورت باعث برخورد قطعات ثابت ومتحرك پمپ مي شود معيوب شدن كلي ياتاقانها ممكن است موجب خم شدن محور پمپ شود و در نهايت موجب شكستگي محور شود و در ساير موارد باعث داغ شدن موضعي قطعات پمپ شود .
ياتاقانهاي لغزشي :
اين ياتاقانها براي تكيه نمودن وحفظ كردن اجزاء چرخشي در هر دو جهت شعاعي و محوري بكار مي روند محافظ شعاعي معمولا شامل پوستهاي سيلندر شكل از مواد و ابعاد مناسب مي باشد كه در محفظه صلب نصب وثابت شده اند.محافظ محوري معمولا ريگهاي صلبي است كه در محفظه ياتاقان نسب شده اند و بوشهاي متحريكي را بصورت سفت ومحكم به اجزاءچرخشي سوار شده ، تحمل مي كند گاهي اوقات اين بوشها را بصورت كروييا مخروطي مي سازند تا محافظت محوري و شعاعي را مهيا سازند . 


 

ياتاقانهاي غلتشي :
ياتاقانهاي غلتشي در واقعه شامل دو عدد ريگ يا حلقه و يك سري ساچمه هستند كه بصورت مماس و به اندازهبين حلقه ها قرار گرفته اند ساچمه ها توسط قفسي كه از صفحات موازي برنجي پلاستيكي يا هر ماده مناسب ديگر ساخته شده اند جدا از هم نگه داشته مي شوند .

مزاياي ياتافانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :
1. زماني كه محور تحت بارهاي مداوم و ثابت قرار مي گيرد قسمتهاي تحت بار ياتاقان تحت تنش ثابت قرار مي گيرند كه موجب كاهش خطر معيوب شدن در اثر خستگي مي شوند
2. چناچه ياتاقانهاي لغزشي از مواد مناسب ساخته شده باشند قادر خواهند بود در داخل مايع مورد پمپاژ كار نموده و روانكاري و خنك كاري شوند .
3. توسط روانكاري و روغنكاري مناسب در سرعت هاي بالا ياتاقانهاي لغزشي نسبت به ياتاقانهاي غلتشي مي توانند بارهاي بيشتري را تحمل كنند .
بررسي معايب ياتاقانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :
1. ضريب اصطكاك انها 10 تا 15 برابر ياتاقانهاي غلتشي است و اين امر موجب اتلاف پر هزينه مي شود
2. غالب ضريب اصطكاك بيشتر دماي روانسازي را تا حدي افزايش مي دهد كه نسب سيستمهاي دقيق وپرهزينه خنك كاري را اجتناب ناپذير مي سازد
بررسي علل خرابي ياتاقانهاي لغزشي
1. روغنكاري نامناسب :اين پديده شامل كيفيت روانساز مورد استفاده و همچنين دفعات تعويض روغن ميباشد
2. خنك كاري نا مناسب روانساز :اين پديده در اثر اشكال در سيستم خنكاري يا قصور اپراتور در باز كردن شير مستقيم مايع خنك كننده قبل از راه اندازي پمپ بوجود مي ايد
3. عدم هم محوري چناچه پمپ جهت تعميير يا نگهداري پياده شود اين اشكال بعد از سوار نمودن آشكار مي شود عدم هم محوري مي تواند در اثر ماندن آلودگي بين پايه ياتاقان و محفظه پمپ ويا با توجه به ناهمواريها در اثر ضربه يا سفت نمودن غير يكسان مهره ها حاصل شود همچنين ممكن است در اثر بار هاي اضافي وارده بر ياتاقانها ،خم شدن محور يا برخورد فلزي بين قطعات ثابتوچرخيدن كه غالبا منجر به سايش زياد و گير پاژ مي شود حاصل گردد. عدم هم محوري، از بيرون خود را توسط حرارت زياد و محفظه ياتاقانآشكار مي سازد
4. پيچهاي شل: منبع ديگر مشكلات كه توسط ياتاقان بوجود مي آيد زماني است كه پيچهاي نگهدارنده پايه ياتاقان بطور يكسان و كافي سفت نشده اند و يا در حين كار پمپ شل شده اند در اين موارد ممكن است ياتاقان انقدر از محور خود جابجا شود كه تمام بار ها برروي رينگهاي پروانه يا آب بند وارد شود

مزاياي ياتافانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :
1. زماني كه محور تحت بارهاي مداوم و ثابت قرار مي گيرد قسمتهاي تحت بار ياتاقان تحت تنش ثابت قرار مي گيرند كه موجب كاهش خطر معيوب شدن در اثر خستگي مي شوند
2. چناچه ياتاقانهاي لغزشي از مواد مناسب ساخته شده باشند قادر خواهند بود در داخل مايع مورد پمپاژ كار نموده و روانكاري و خنك كاري شوند .
3. توسط روانكاري و روغنكاري مناسب در سرعت هاي بالا ياتاقانهاي لغزشي نسبت به ياتاقانهاي غلتشي مي توانند بارهاي بيشتري را تحمل كنند .
بررسي معايب ياتاقانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :
1. ضريب اصطكاك انها 10 تا 15 برابر ياتاقانهاي غلتشي است و اين امر موجب اتلاف پر هزينه مي شود
2. غالب ضريب اصطكاك بيشتر دماي روانسازي را تا حدي افزايش مي دهد كه نسب سيستمهاي دقيق وپرهزينه خنك كاري را اجتناب ناپذير مي سازد
بررسي علل خرابي ياتاقانهاي لغزشي
1. روغنكاري نامناسب :اين پديده شامل كيفيت روانساز مورد استفاده و همچنين دفعات تعويض روغن ميباشد
2. خنك كاري نا مناسب روانساز :اين پديده در اثر اشكال در سيستم خنكاري يا قصور اپراتور در باز كردن شير مستقيم مايع خنك كننده قبل از راه اندازي پمپ بوجود مي ايد
3. عدم هم محوري چناچه پمپ جهت تعميير يا نگهداري پياده شود اين اشكال بعد از سوار نمودن آشكار مي شود عدم هم محوري مي تواند در اثر ماندن آلودگي بين پايه ياتاقان و محفظه پمپ ويا با توجه به ناهمواريها در اثر ضربه يا سفت نمودن غير يكسان مهره ها حاصل شود همچنين ممكن است در اثر بار هاي اضافي وارده بر ياتاقانها ،خم شدن محور يا برخورد فلزي بين قطعات ثابتوچرخيدن كه غالبا منجر به سايش زياد و گير پاژ مي شود حاصل گردد. عدم هم محوري، از بيرون خود را توسط حرارت زياد و محفظه ياتاقانآشكار مي سازد
4. پيچهاي شل: منبع ديگر مشكلات كه توسط ياتاقان بوجود مي آيد زماني است كه پيچهاي نگهدارنده پايه ياتاقان بطور يكسان و كافي سفت نشده اند و يا در حين كار پمپ شل شده اند در اين موارد ممكن است ياتاقان انقدر از محور خود جابجا شود كه تمام بار ها برروي رينگهاي پروانه يا آب بند وارد شود


 

مزاياي عمده ياتاقانهاي غلتشي :
1. هزينه اوليه كم مي باشد
2. آنها ميتوانند بدون مراقبت با پريودهاي طولاني كار كنند
3. انها معمولا نيبت به ياتاقانهاي لغزشي با وظيفه مشابه محفظه هاي كوچكتر و كم هزينه اي لازم دارند
4. بمنظور تعويض سريع مي توان از منابع متنوعي استفاده كرد
5. موجب صرفه جويي انرژي مي شوند .تعويض روانساز بدليل ضريب اصطكاك كم به دفعات بسيار كمتري نسبت به ياتاقانهاي لغزشي انجام مي شود و بيشتر ياتاقانهايغلتشي توسط روانكار داخلي با درپوش آببند تهيه شده كه براي عمر كاري انها كافي است .

معايب ياتاقانها غلتشي :
1. حلقه و تمام اجزائ چرخشي در معرض تنشهاي متناوب و سريع مي باشند كه باعث عيب ناشي از خستگي مي شود .
2. بسياري از ياتاقانهاي لغزشي هنگام منتاژ و دمنتاژ نيازمند احتياط زياد و مراقبتهاي ويژه اي هستند
3. نيازمند مراقبتهاي ويژهاي از نظر ميزان روانساز مي باشند (نه كم نه زياد )


 

روانكاري ياتاقانهاي غلتشي:
روانكاري نا مناسب باعث مي شود ياتاقانها خيلي سريع فرسوده شوند بطور مثال روانكاري بيش از حد مي تواند باعث كوتاه شدن عمر ياتاقان گردد.روانكاري بيش از حد سبب داغ شدن ياتاقانها مي گردد و در نتيجه ميزان اكسيد اسيون روانساز افزايش پيدا مي كند و اين پديده موجب معيوب شدن زودرس ياتاقانها مي شود .
ميايب ناشي از روغنكاري نامناسب خود را به چند روش نشان ميدهد :
1. نبود روانساز در محفظه ياتاقانها
2. وجود آب در روانسازو محفظه ياتاقانها
3. تغيير جلاي حلقه ساچمه ها
4. پريدگي بر روي شيارها و ساچمه ها
5. خراشهاي موئين بر روي حلقه ها
6. و حرارت ايجاد شده در اثر نبود روانساز
براي جلوگيري از اين موارد بسياري از كارخانه هاي سازنده روانكاري با گريس و روغن را توصيه مي كنند.
مزاياي گريس:
1. گريس ميتواند بدون محفظه خاصي ابقاء شود حتي در محورهاي عمودي
2. بعضي گريسها با پايه كلسيم مي توانند عايقي براي رطوبت باشند.
3. بعضي گريسها با پايه ليتيم مي تواند ياتاقان را از خوردگي شيمياي حفظ كنند
4. گريسهاي سنگين، پوششي در برابر مواد آلوده كننده هستند
5. گريسها نسبت به روغنها به دفعات كمتري نياز به تجديد گريسكاري دارند.


معايب گريس كاري:

1. خنك كاري موثر ياتاقانهاي كه با گريس روانكاري مي شوند مشكل است و اين پديده مانعي براي استفاده از گريس در دورهاي بالا مي باشد
2. انتخاب گرانروي گريس با توجه به استفاده ان در دماهاي متغيير قابل توجه مي باشد و در نتيجه گريسها را براي محيطهايي كه نوسانات دمايي زيادي دارند مناسب نمي باشد .
3. مشخص كردن ميزان واقعي گريس براي ياتاقانها بسيار مشكل است و باعث روانكاري زياد يا كم ياتاقانها مي گردد.
روغن : مزاياي عمده روانكاري با روغن:
1. سطح روغن را براحتي مي توان كنترل نمود و ثابت نگه داشت.
2. روغن مي تواند براحتي خنك شود و در واقه استفاده از روغن در دورهاي بالا بسيار مفيد است براي خنك كاري.
3. عمده روغنها داراي گرانروي بالاي هستند و اين امر باعث استفاده انها در رنجهاي متغيير دماي مي شود.
4. تعويض روغن به مراتب اسان تر از تعويض گريس است
5. برخي روغنها ضريب اصطكاك كمتري نسبت به گريس دارند و اين خاصيت باعث كاركرد مناسب انهادر سرعتها بالا مي شود .
معايب روغن:
1. بسيار پر هزينه است چون نياز به مكتنيكال سيل دارد
2. نيازمند تعويضهاي بسيار بيشتر از گريس مي باشد
3. براي محورهاي عمودي نيازمند طراحي دقيق و پرهزينه محفظه ياتاقان مي باشد
4. براي محيطهاي مرطوب و خورنده نسبت به گريس از مرغوبيت كمتري برخودار است.

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 9:42 |

 آسانسوربرقي

 

يك آسانسوربرقي با نيروي محركةكششي داراي اتاقكي است كه ازكابلهاي فولادي آويزان است و اين كابلها برروي قرقره محرك شيار دارحركت مي كنند.كابلهاي فولادي از يك طرف به بالاي اتاقك و از طرف ديگر به قاب وزنه تعادل متصل مي شوند.وزنه تعادل ازميزان بار روي موتور الكتريكي به اندازه اختلاف وزن موجود ميان اتاقك همراه با  بار و وزنه تعادل يا اصطكاك كم مي كند.اين اختلاف وزن را ((بار غير متعادل))مي نامند.

وزنه تعادل معمولاً  ۴۰  تا  ۵۰  درصد وزن اتاقك به علاوه بار آن و اصطكاك وزن دارد. اصطكاك معمولاً ۲۰ درصد وزنه تعادل است.

 

اشكال كابل كشي:

1-كشش تك رشته اي:

اين شكل از كابل كشي معمولاً همراه با ماشينهاي گير بكسي به كارمي رود،اماازآن مي توا ن براي ماشينهاي بدون گيربكس با سرعتهاي پايين تر  ۱.۷۵  تا ۲.۵متر بر ثانيه نيز استفاده كرد.در اين دو حالت معمولاً زاوية تماس كابل فولادي باقرقرة محرك به ترتيب ۱۴۰  و ۱۸۰  است.

قرقرةمحرك به ندرت از چنان قطري برخوردار است كه در فاصلةمياني مركز اتاقك و وزنةتعادل قرار گيرد،به همين دليل استفاده از قرقرة انحراف ضرورت پيدا مي كند.

2-كشش دو رشته اي:

چون استفاده از قرقرة انحراف خطر لغزش كابل فولادي را در نتيجة كاهش سطح اصطكاك كابل با قرقرة محرك افزايش مي دهد ، مي توان از قرقرة دو رشته اي استفاده كرد.از اين روش در آسانسورهاي پر سرعت وسنگين بار استفاده مي شود

3-كابل كشي 2به 1 :

از اين روش گاهي به همراه ما شينهاي گيربكسي در سرعتهاي پايين تر اتاقك يعني در حدود  ۱.۷۵  تا ۳ متر بر ثانيه  استفاده مي شود.در اين حالت سرعت اتاقك و وزنةتعادل نصف سرعت محيطي قرقرةمحرك است و اين بار روي قرقره را به نصف كاهش مي دهد  وامكان استفاده از موتورهاي پر سرعت را فراهم مي سازد كه نسبت به موتورهاي كم سرعت ارزانتراند.

4-كابل كشي 3به1:

از اين نوع كابل كشي براي آسانسورهاي سنگين كالا در مواردي استفاده مي شود كه بايد توان موتوروفشار روي ياتاقانها راكم كرد.

5-كابلهاي توازن:

در ساختمانهاي بلند بالاتر از ده طبقه،بار كابل فولادي كه در حين حركت اتاقك از آن به وزنة تعادل(و بر عكس)منتقل مي شود مقدار قابل توجهي است و با رسيدن اتاقك به بالا، بار كابل سيمي به وزنة تعادل منتقل مي گردد.براي توازن و كاهش اين پديده،به قسمت تحتاني اتاقك و وزنة تعادل، كابلهاي توازن متصل مي گردد. براي جاي دادن كابلهاي توازن به يك گودال عميق تر نياز است.

اتاق ماشين آلات در سطح پايين:

 در صورتي كه اتاق ماشين آلات در يك طبقة مياني يا در كف چاه آسانسور واقع شود به كابل سيمي طويلتري احتياج است ودر اين حالت كابل از دور قرقره هاي بيشتري عبور مي كند كه اين خود به مقاومت  اصطكاكي بالاتر و ضرورت كار نگهداري بيشتر منجر مي گردد. اما چنانچه اتاق ماشين آلات در طبقة همكف قرار گيرد، چاه آسانسور از وزن ماشينهاي كابل پيچي و تجهيزات كنترل خلاص مي شود. موقعيت اتاق ماشين آلات مسئلةنفوذ دال بام و هوابندي را نيز منتفي مي سازد.

محرك استونه اي:

در اين شكل كابل در جهت حركت عقربه هاي ساعت و كابل ديگر در خلاف جهت حركت عقربه هاي ساعت به دور يك استوانه  مي پيچد، بنابر اين زماني كه كابل به دور استوانه مي پيچد ، كابل ديگر از دور آن باز مي شود ، نقطة ضعف محرك استوانه اي آن است كه با افزايش ارتفاع ،استوانة بزرگ و سنگين مي شود و بنا بر اين استفاده از اين سيستم به ارتفاع حداكثر ۳۰ محدود مي گردد.

 

كابلهاي سيمي :

اين نوع ازكابلهاي مورد استفاده، كابلهاي سيم فولادي با مقاومت كششي بالا هستند و تعداد كابلهاي هر آسانسور بين ۴  تا ۱۲ عدد است . قطر كابلها  ۹ تا ۱۹ ميليمتر و ضريب ايمني آنها    ۱۰ است.

 

موتورهاي كابل پيچي: 

درصورتي كه نيروي محركةانتقالي به قرقرةكششي از طريق يك چرخ دندةحلزوني باشد،موتور از «نوع گيربكسي»است. اما چنانچه نيروي محركه از طريق اتصال مستقيم از موتور به قرقرةكشش منتقل گردد،موتور از«نوع بدون گير بكس» است. توان موتورهاي بدون گير بكس از۲۲تا  ۸۳کيلو وات متفاوت است،اما موتورهاي گير بكسي كشش از توان۳   تا ۳۰ کيلو وات برخوردارند.

 

موتورهاي گير بكسي تك سرعتة كشش:

اين نوع موتور شامل يك چرخدندةحلزوني است و با برق مستقيم يا متناوب كار مي كند.زماني كه اتاقك به فاصله كمي از پا گرد طبقات ميرسد،ترمز به صورت اتوماتيك عمل مي كند تا اتاقك به شكل آرامي متوقف شود.

 

موتورهاي گير بكسي دو سرعتة كشش:

در اين حالت از يك موتور با دو سيستم سيم پيچ جداگانه يا از دو موتور جداگانه استفاده مي شود .در زمان شروع،موتور با سيم پيچ پر سرعت به كارمي افتدو براي محدود كردن جريان،يك مقاومت بصورت سري به آنها متصل است.شتاب گيري  آرام اتاقك با كاهش تدريجي ميدان مقاومت صورت مي گيرد.با نزديك شدن به پا گرد طبقه،موتور يا سيم پيچ پر سرعت از كار مي افتدوموتور با سيم پيچ كم سرعت متصل به چوك به كار مي افتد.سرعت اتاقك تا رسيدن به فاصله كمي از پا گرد به صورت تدريجي كاهش مي يابدودر اين زمان جريان برق قطع مي شود و ترمز به صورت اتوماتيك اتاقك را به آرامي متوقف مي سازد.

موتورهاي گير بكسي ولتاژ متغير كشش:

در سيستم ولتاژ متغير مزايايي وجود دارد كه با ديگر سيستمها نمي توان به آن دست يافت.شتاب گيري مثبت ومنفي بسيار آرام،اين سيستم را نسبت به سيستمهاي يك يا دو سرعته برتر مي سازد.تجهيزات اين سيستم  شامل موتوري با برق متناوب است كه برق مستقيم موتور محرك ماشين گير بكسي را تأمين مي‌كند.

 

موتورهاي بدون گير بكس ولتاژ متغير كشش:

وجود اين تجهيزات براي آسانسور هاي پرسرعتي با سرعت ۱.۷۵ متر بر ثانيه  و بالاتر بسيار مهم است. اين تجهيزات بيانگر بهترين روش جديد در برآورنده ساختن شرايط ترافيكي با كارآيي بالا است.

براي شتاب گيري آرام،در مدار ميدان ژنراتور از رگولاتور تنظيم كننده اي استفاده مي شودكه بازده خروجي ژنراتور را كنترل مي كند.يك مقاومت متغير در مدار ميدان به تدريج ميزان مقاومت را كاهش و ولتاز ژنراتور را افزايش مي دهد تا اتاقك آسانسور باشتاب گيري آرام به سرعت كامل برسد. با ايجاد سرعت كامل، ولتاژ  ژنراتور تا كاهش سرعت اتاقك ثابت باقي  مي ماند.براي كاهش سرعت و توقف اتاقك از يك مجموعه كليد القايي استفاده مي شود.ترمزها تنها در زمان ثابت بودن اتاقك عمل مي كنند.

 

ترمزها:

براي انواع تجهيزات ماشيني آسانسور وجود يك ترمز برقي- مكانيكي با عملكرد ايمني در زمان قطع برق ضرورت دارد.زماني كه آسانسور در حال حركت است،كفشكهاي ترمز به صورت برقي- مكانيكي از استوانة ترمز فاصله مي گيرند،يعني بر نيروي فنرهاي لوله اي يا صفحه اي ترمز در زما ن ثابت بودن اتاقك غلبه مي شود. قطع جريان برق سبب به كار افتادن ترمز مي شود و بنا براين در موقع  رفتن برق ترمزها ايمني ايجاد مي كنند.

 

اتاق ماشين آلات:

در موارد ممكن،اتاق ماشين آلات را بايد در بالاي چاه آسانسور قرار داد،،اين مكان بالاترين كارايي را ايجاد مي كند .اين اتاق را بايد تهويه كرد و با عايق كردن پاية بتني ماشين آلات از ديوارها و   كف به كمك صفحات چوب پنبة فشرده ،به مسئلة انتقال صوت توجه نمود.

وجود يك تير بالابر سقفي درست در بالاي ماشين آلات براي نصب يا پياده كردن تجهيزات ضروري است ودر داخل كف  در بالاي پا گرد نيز بايد يك دريچة دسترسي ايجاد كرد تا از طريق آن بتوان تجهيزات را در صورت ضرورت جهت تعمير يا تعويض پايين برد.براي اين اتاق بايد يك در قفل دار نصب كرد و وجود فضاي كافي جهت كنترل كنندها، انتخاب كنندة طبقات و ديگر تجهيزات ضروري است.

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 9:12 |

Electronic Control Unit

ECU مخفف Electronic Control Unit يا واحد کنترل الکترونيک مي باشد و نقش هدايت و کنترل يک خودروي انژکتوري را بر عهده دارد. همانطور که مي دانيد خودروهاي انژکتوري بدليل عملکرد بهتر و توانايي پاس کردن استانداردهاي آلودگي، بطور کامل در تمام دنيا جايگزين خودروهاي کاربراتوري شده اند و مغز اين سيستم ECU مي باشد. ECU با توجه به سنسورهايي که به موتور متصل است وضعيت و شرايط خودرو را تحليل کرده و پاسخهاي لازم را به خروجيها که عبارتند از: انژکتورها، جرقه زنها و ... اعمال مي کند. سنسورهاي کيت هاي انژکتوري مختلف هستند که هر چه تعداد آنها بيشتر باشد ECU بهتر مي تواند شرايط موتور را درک کند. سنسورهاي مهم خودروهاي انژکتوري عبارتند از: سنسور دور يا RPM، سنسور فشار داخل مانيفولد يا MAP، سنسور دريچه گاز يا TPS، سنسور دماي آب يا CTS، سنسور دماي هوا ATS، سنسور اکسيژن يا لاندا، سنسور ضربه و ...

سازندگان معروف ECU چه شرکتهايي هستند؟

1) شرکت Bosch آلمان: اين شرکت بهترين و معروفترين سازنده ECU و کيت انژکتوري در دنيا مي باشد و در اغلب خودروهاي پيشرفته جهان نشاني از آن را مي توان يافت. چند مدل از زانتيا موجود در ايران داراي کيت انژکتوري Bosch مي باشد.

۲) شرکت
Delco آمريکا: اين شرکت يکي از قديمي ترين شرکتهاي سازنده ECU مي باشد و ECU آن در اغلب خودروهاي آمريکايي بخصوص خودروهاي شرکت GM يا جنرال موتورز بکار رفته است مانند کاديلاک، پونتياک و... همچنين در خودروهاي دوو کره مانند دوو ESPERO.

۳) شرکت
Ford آمريکا: اين شرکت سازنده خودرو، سازنده ECU البته براي خودروهاي فورد مي باشد و اولين بار ايده کنترل تطبيقي يا خود-يادگير در خودروهاي اين شرکت عملا پياده سازي شد.

۴) شرکت
Siemens آلمان: فعاليت اين شرکت گرچه به اندازه رقيب آلماني آن يعني Bosch نيست اما ECU هاي خوبي مي سازد. ECU پرايد انژکتوري موجود در ايران طراحي اين شرکت است.

۵) شرکت
Magneti Marelli ايتاليا: اين شرکت در اروپا محبوبيت زيادي داشته و بر روي اغلب خودروهاي اروپايي کيت آن نصب است. به عنوان مثال خودروهاي فيات مدل PUNTO و فولکس واگن مدل GOLF IV، مزدا ۳۲۳.

۶) شرکت
Sagem فرانسه: بر روي اغلب ماشينهاي فرانسوي ECU اين شرکت نصب است. بنابراين پژو ۲۰۶، مدلهايي از زانتيا؛ همچنين خودروهاي ايراني مانند سمند و پيکان انژکتوري.

۷) شرکت
Nippon Denso ژاپن: اين شرکت توسط شرکت تويوتا تاسيس شده و بخش عمده سهام آن را دارا مي باشد البته ۶ درصد سهام آن متعلق به شرکت Bosch است. ECU اغلب خودروهاي تويوتا (مانند تويوتا لندکروز ) و برخي خودروهاي ژاپني مانند نيسان، هوندا، سوزوکي و ... متعلق به اين شرکت مي باشد.


شرکتهاي ديگري هم هستند مانند
HITACHI، MATSUHITA، LOTUS و ...

 

UNICHIP يا فن آوري تنظيم ECU

امروزه موتورهاي انژكتوري نقشي بسيار اساسي در موفقيت صنايع خودروسازي ايفاء مي‌نمايند و كيفيت و قابليتهاي آن، درصد كارايي خودرو را نشان مي‌دهد. همانطور كه مي‌دانيم كنترل كننده موتورهاي انژكتوري، بردي الكترونيكي به نام ECU مي‌باشد و در واقع كارايي اين بخش تعيين كننده كيفيت يك موتور و در ابعادي ديگر كيفيت خودرو خواهد بود؛ بدين معني كه هرچقدر ECU يك موتور بهتر طراحي شده باشد، آن موتور كيفيت بهتري خواهد داشت.

ECU بر اساس سنسورهايي كه بدان متصل است شرايط كار موتور را درك كرده و فرامين مناسب را به انژكتورها و شمعها صادر مي‌كند. از آنجا كه ديناميك خودرو بسيار پيچيده و غير خطي مي‌باشد، طراحان ECU براي سهولت كار، جداولي را به نام map داخل حافظه ECU مي‌ريزند كه در آن مقدار پاشش سوخت و زاويه آوانس در هر دور و بار موتور مشخص شده است. هر چه دقت اين جداول بيشتر باشد، دقت عملكرد ECU  بيشتر خواهد بود.

نكته‌اي كه بايد توجه كرد اينست كه مقادير اين جدولها وابستگي مستقيمي به پارامترهاي جغرافيايي موتور، نظير فشار و دماي هوا دارد. شركتهاي خودروسازي، ECU را براي يك آب و هواي خاص طراحي نمي‌كنند بلكه مقادير map را بگونه‌اي تنظيم مي‌كنند كه براي انواع شرايط جغرافيايي جوابي بهينه و معقول بدهد. بنابراين map، در اين حالت براي تمام خودروهاي از يك مدل بهينه است نه هر خودروي خاص؛ زيرا هيچ دو خودرويي، حتي از يك مدل كاملاً مانند يكديگر نيستند.

 اگر سيستمي بتواند اين نقيصه را از ECUها برطرف كند، آنگاه مي‌توان به طور اختصاصي map هر خودرو را كاليبره كرده و توان آن را افزايش داد.

اصول عملکرد UNICHIP بدين صورت كه سنسورهاي اصلي در يك موتور انژكتوري (MAP, RPM) را خوانده و سپس با توجه به نقطه كار موتور، مقاديري مجازي از اين دو سنسور را به ECU  اعمال مي‌كند؛ بگونه‌اي كه رفتار ECU نسبت به حالت قبل بهبود پيدا مي‌كند.

آمارها نشان مي‌دهد كه موفقيت UNICHIP در اين زمينه بسيار بالا بوده است:از هر 400 خودرو، فقط يك خودرو ممكن است با UNICHIP  بهينه نگردد، 80% خودروهايي كه در آفريقاي جنوبي استفاده مي‌شوند، UNICHIP را در خودروهاي خود نصب كرده‌اند، UNICHIP بر روي بيش از 320 مدل موتور از خودروسازان بزرگ دنيا پياده شده است.

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 9:11 |
با مراجعه به لينكهاي زير اطلاعات خوبي را ميتوانيد در مورد پمپ ها به دست آوريد .

http://www.gouldspumps.com/pag_0010.html

http://www.hydraulicspneumatics.com/200/FPE/Pumps/Article/True/6402/Pumps

http://www.fsis.iis.u-tokyo.ac.jp/en/theme/dynamics/

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 9:7 |

نيروگاه هسته اي

نیروگاههای هسته ای حدود 17 درصد برق را تأمین می کنند برخی کشورها برای تولید نیروی الکتریکی خود، وابستگی بیشتری به انرژی هسته ای دارند. براساس آمار آژانس انرژی اتمی، 75 درصد برق کشور فرانسه در نیروگاههای هسته ای تولید می شود و در ایالات متحده، نیروگاههای هسته ای 15 درصد برق را تأمین می کنند. بیش از چهارصد نیروگاه هسته ای در سراسر دنیا وجود دارد که بیش از یکصد عدد آنها در ایالات متحده واقع شده است. یک نیروگاه هسته ای بسیار شبیه به یک نیروگاه سوخت فسیلی تولید کننده انرژی الکتریکی است و تنها تفاوتی که دارد، منبع گرمایی تولید بخار است. این وظیفه در نیروگاه هسته ای برعهده رآکتور هسته ای است.
رآکتور هسته ای
همه رآکتورهای هسته ای تجاری از طریق شکافت هسته ای گرما تولید می کنند. همانطور که می دانید، شکافت اورانیوم نوترون های زیادی آزاد می کند، بیشتر از آنکه لازم باشد. اگر شرایط واکنش مساعد باشد فرآیند به طور خود به خودی انجام می شود و یک زنجیره از شکافت های هسته ای به وجود می آید. نوترونهایی که از فرآیند شکافت آزاد می شوند، بسیار سریعند و هسته های دیگر نمی توانند آنها را به راحتی جذب کنند. از این رو در اکثر رآکتورها قسمتی به نام کند کننده نوترون وجود دراد که در آن از سرعت نوترونها کاسته می شود و در نتیجه نوترونها به راحتی جذب می شوند. چنین نوترونهایی آن قدر کند می شوند تا با هسته راکتور به تعادل گرمایی برسند. نام گذاری این نوترونها به نوترونهای گرمایی یا نوترونهای کند هم از همین رو است.
مقدار انرژی گرمایی که در یک رآکتور پارامتر بحرانی است و با کنترل آن می توان رآکتور را در حالت عادی نگاه داشت. این کار با تنظیم تعداد میله های کنترل درون رآکتور صورت می گیرد. میله کنترل از مواد جذب کننده نوترون ساخته شده است و با افزایش یا کاهش جذب نوترون، می توان گسترش واکنش زنجیره ای را کاهش یا افزایش داد. البته با استفاده از کند کننده های نوترون یا تغییر دادن نحوه قرار گیری میله های سوخت هم می توان انرژی خروجی رآکتور را کنترل کرد.

طراحی یک رآکتور
رآکتورهای هسته ای برای انجام واکنش های هسته ای در مقیاس وسیع طراحی می شوند. گرما، اتمهای جدید و تابش بسیار شدید نوترون، محصولات واکنش انجام شده در رآکتور هستند و بسته به استفاده ای که از رآکتور می شود، از یکی از محصولات استفاده می شود. در یک نیروگاه هسته ای تولید برق از انرژی گرمایی تولید شده برای چرخاندن توربین و درنهایت تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود. در برخی رآکتورهای نظامی و آزمایشی بیشتر از باریکه نوترون پر انرژی استفاده می شود تا مواد ساده را به عناصر کم یاب و جدیدی تبدیل کنند.
هدف از رآکتور هر چه باشد، برای به دست آوردن این محصولات لازم است یک واکنش هسته ای زنجیره ای به طور پیوسته ادامه یابد. برای ادامه یک واکنش زنجیره ای هم رآکتور باید در حالت بحرانی یا فوق بحرانی قرار داشته باشد. کند کننده و وسیله کنترل در فراهم آوردن چنین شرایطی نقش بسیار مهمی برعهده دارند.
رآکتوری که از کند کننده استفاده می کند، رآکتور گرمایی یا رآکتور کند نامیده می شود. این رآکتورها با توجه به نوع کند کننده ای که مورد استفاده قرار می گیرد طبقه بندی می شوند. آب معمولی ( آب سبک )، آب سنگین و گرافیت، مواد رایج کند کننده هستند.  البته گرافیت مشکلات فراوانی را به وجود می آورد و بسیار خطرآفرین است، مانند حادثه انفجار چرنوبیل یا آتش سوزی وانیدسکیل.
رآکتورهایی که از کند کننده ها استفاده نمی کنند، رآکتورهای سریع خوانده می شوند. در این نوع رآکتورها فشار ذرات نوترون بسیار بالا است و از این رو می توان برخی واکنش های هسته ای را در آنها انجام داد که ترتیب دادن آنها در رآکتور کند بسیار مشکل است. شرایط خاصی که در رآکتورهای سریع وجود دارد، سبب می شود بتوان هسته اتم توریوم و برخی ایزوتوپ های دیگر را به سوخت هسته ای قابل استفاد تبدیل کرد. چنین رآکتوری می تواند سوختی بیش از حد نیاز خود را تولید کند و به همین دلیل به آن رآکتور سوخت ساز هم گفته می شود.

در همه رآکتورها، قلب رآکتور که دمای بسیار زیادی دارد باید خنک شود. در یک نیروگاه هسته ای، سیستم خنک ساز به نوعی طراحی می شود که از گرمای آزاد شده به بهترین شکل ممکن استفاده شود. در اغلب این سیستمها از آب استفاده می شود. اما آب نوعی کند کننده هم محسوب می شود و از این رو نمی تواند در رآکتورهای سریع مورد استفاده قرار گیرد. در رآکتورهای سریع از سدیم مذاب یا نمک های سدیم استفاده می شود و دمای عملیاتی خنک ساز بالاتر است. در رآکتورهایی که برای تبدیل مورد طراحی شده اند، به راحتی گرمای آزاد شده را در محیط آزاد می کنند.
در یک نیروگاه هسته ای، رآکتور کند منبع آب را گرم می کند و آن را به بخار تبدیل می کند. بخار آب توربین بخار را به حرکت در می آورد ، توربین نیز ژنراتور را می چرخاند و به این ترتیب انرژی تولید می شود. این آب و بخار آن در تماس مستقیم با راکتور هسته ای است و از این رو در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار می گیرند. برای پیشگیری از هر گونه خطر مرتبط با این آب رادیواکتیو، در برخی رآکتورها بخار تولید شده را به یک مبدل حرارتی ثانویه وارد می کنند و از آن به عنوان یک منبع گرمایی در چرخه دومی از آب و بخار استفاده می کنند. بدین ترتیب آب و بخار رادیواکتیو هیچ تماسی با توربین نخواهند داشت.

انواع رآکتورهای گرمایی
در در رآکتورهای گرمایی علاوه برکند کننده، سوخت هسته ای ( ایزوتوپ قابل شکافت القایی)، مخزن بخار و لوله های منتقل کننده آن، دیواره های حفاظتی و تجهیزات کنترل و مشاهده سیستم رآکتور نیز وجود دارند. البته بسته به این که این رآکتورها از کانالهای سوخت فشرده شده، مخزن بزرگ بخار یا خنک کننده گازی استفاده کنند، می توان آنها را به سردسته تقسیم کرد.
الف – کانالهای تحت فشار در رآکتورهای RBMK و CANDU استفاده می شوند و می توان آنها را در حال کارکردن رآکتور، سوخت رسانی کرد.
ب – مخزن بخار پرفشار داغ، رایج ترین نوع رآکتور است و در اغلب نیروگاههای هسته ای و رآکتورهای دریایی ( کشتی، ناوهواپیمابر یا زیردریایی ) از آن استفاده می شود. این مخزن می تواند به عنوان لایه حفاظتی نیز عمل کند.
ج – خنک سازی گازی: در این رآکتورها به جای آب، از یک سیال گازی شکل برای خنک کردن رآکتور استفاده می شود. این گاز در یک چرخه گرمایی با منبع حرارتی راکتور قرار می گیرد و معمولاً از هلیوم برای آن استفاده می شود، هر چند که نیتروژن و دی اکسید کربن نیز کاربرد دارند. در برخی رآکتورهای جدید، رآکتور به قدری گرما تولید می کند که گاز خنک کن می تواند مستقیما یک توربین گازی را بچرخاند، در حالی که در طراحی های قدیمی تر گاز خنک کن را به یک مبدل حرارتی می فرستادند تا در یک چرخه دیگر، آب را به بخار تبدیل کند و بخار داغ، یک توربین بخار را بگرداند.

بقیه اجزای نیروگاه هسته ای
غیر از رآکتور که منبع گرمایی است، تفاوت اندکی بین نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه حرارتی تولید برق با سوخت فسیلی وجود دارد.
مخزن بخار تحت فشار معمولا درون یک ساختمان بتونی تعبیه می شود که این ساختمان به عنوان یک سد حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می کند. این ساختمان هم درون یک مخزن بزرگتر فولادی قرار می گیرد. هسته رآکتور و تجهیزات مرتبط با آن درون این مخزن فولادی قرار گرفته اند و کارکنان می توانند راکتور را تخلیه یا سوخت رسانی کنند. وظیفه این مخزن فولادی، جلوگیری از نشت هر گونه گاز یا مایع رادیواکتیو از درون سیال است.
در نهایت این مخزن فولادی هم به وسیله یک ساختمان بتونی خارجی محافظت می شود. این ساختمان به قدری محکم است که در برابر اصابت یک هواپیمای جت مسافربری ( مشابه حادثه یازده سپتامبر ) هم تخریب نمی شود. وجود این ساختمان حفاظتی دوم برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو در اثر هرگونه نشت از حفاظ اول ضروری است. در حادثه انفجار چرنوبیل، فقط یک ساختمان حفاظتی وجود داشت و همان موجب شد موادراکتیو در سطح اروپا پخش شود.

رآکتورهای هسته ای طبیعی
در طبیعت هم می توان نشانه هایی از رآکتور هسته ای پیدا کرد، البته به شرطی که تمام عوامل مورد نیاز به طور طبیعی در کنار هم قرار گرفته باشند. تنها نمونه شناخته شده یک رآکتور هسته ای طبيعی دو میلیارد سال پیش در منطقه اوکلو در کشور گابون ( قاره آفریقا ) فعالیتش را آغاز کرده است. البته دیگر چنین رآکتورهایی روی زمین شکل نمی گیرند، زیرا واپاشی رادیواکتیو این مواد ( به خصوص U-235 ) در این زمان طولانی 5/4 میلیارد ساله ( سن زمین )، فراوانی U-235 را در منابع طبیعی این رآکتورها بسیار کاهش داده است، به طوری که مقدار آن به پایین تر از حد مورد نیاز آغاز یک واکنش زنجیره ای رسیده است.
این رآکتورهای طبیعی زمانی شکل گرفتند که معادن غنی از اورانیوم به تدریج از آب زیرزمینی یا سطحی پر شدند. این آب به صورت کند کننده عمل کرد و واکنش های زنجیره ای شدیدی به وقوع پیوست. با افزایش دما، آب کند کننده بخار می شد و رآکتور خاموش شد. پس از مدتی، این بخارها به مایع تبدیل می شدند و دوباره رآکتور به راه می افتاد. این سیستم خودکار و بسته، یک رآکتور را کنترل می کرد و برای صدها هزار سال، این رآکتور را فعال نگاه می داشت.
مطالعه و بررسی این رآکتورهای هسته ای طبیعی بسیار ارزشمند است، زیرا می تواند به تحلیل چگونگی حرکت مواد رادیواکتیو در پوسته زمین کمک کند. اگر زمین شناسان بتوانند را از این حرکت ها را شناسایی کنند، می توانند راه حل های جدیدی برای دفن زباله های هسته ای پیدا کنند تا روزی خدای ناکرده، این ضایعات خطرناک به منابع آب سطح زمین نشت نکنند و فاجعه ای بشری به بار نیاورند.

انواع رآکتورهای گرمایی
الف – کند سازی با آب سبک:
a- رآکتور آب تحت فشار Pressurized Water Reactor(PWR)
b- رآکتور آب جوشان Boiling Water Reactor(BWR)
c- رآکتور D2G

ب- کند سازی با گرافیت:
a- ماگنوس Magnox
b- رآکتور پیشرفته با خنک کنندی گازی Advanced Gas-Coaled Reactor (AGR)
c- RBMK
d- PBMR

ج – کند کنندگی با آب سنگین:
a – SGHWR
b – CANDU

رآکتور آب تحت فشار، PWR
رآکتور PWR یکی از رایج ترین راکتورهای هسته ای است که از آب معمولی هم به عنوان کند ساز نوترونها و هم به عنوان خنک ساز استفاده می کند. در یک PWR، مدار خنک اولیه از آب تحت فشار استفاده می کند. آب تحت فشار، در دمایی بالاتر از آب معمولی به جوش می آید، از این دوچرخه خنک ساز اولیه را به گونه ای طراحی می کنند که آب با وجود آنکه دمایی بسیار بالا دارد، جوش نیاید و به بخار تبدیل نشود. این آب داغ و تحت فشار در یک مبدل حرارتی، گرما را به چرخه دوم منتقل میکند که یک نوع چرخه بخار است و از آب معمولی استفاده می کند. دراین چرخه آب جوش می آید و بخار داغ تشکیل می شود، بخار داغ یک توربین بخار را می چرخاند، توربین هم یک ژنراتور و در نهایت ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند.
PWR به دلیل دارابودن چرخه ثانویه با BWR تفاوت دارد. از گرمای تولیدی در PWR به عنوان سیستم گرم کننده درنواحی قطبی نیز استفاده شده است. این نوع رآکتور، رایج ترین نوع رآکتورهای هسته ای است و در حال حاضر، بیش از 230 عدد از آنها در نیروگاههای هسته ای تولید برق و صدها رآکتور دیگر برای تأمین انرژی تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار می گیرند.
خنک کننده
همان طور که می دانید، برخورد نوترونها با سوخت هسته ای درون میله های سوخت، موجب شکافت هسته اتمها می شود و این فرآیند هم به نوبه خود، گرما و نوترونهای بیشتری آزاد می کند. اگر این حرارت آزاد شده منتقل نشود، ممکن است میله های سوخت ذوب شوند و ساختار کنترلی رآکتور از بین برود ( و البته خطرهای مرگ آوری که به دنبال آن روی می دهند. ) در PWR، میله های سوخت به صورت یک دسته در ساختاری، ترسیمی قرار گرفته اند و آب از کف رآکتور به بالا جریان پیدا می کند. آب از میان این میله های سوخت عبور می کند و به شدت گرم می شود، به طوری که به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درمبدل حرارتی، این آب داغ موجب داغ شدن آب در چرخه دوم می شود و بخاری با دمای 270 درجه سانتی گراد تولید می کند تا توربین را بچرخاند.

کند کننده
نوترونهای حاصل از یک شکافت هسته ای بیش از آن حدی گرمند که بتوانند یک واکنش شکافت هسته ای را آغاز کنند. انرژی آنها را باید کاهش داد تا با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی برسند. محیط اطراف نوترونها ( قلب رآکتور ) دمایی در حدود 450 درجه سانتی گراد دارد.
در یک PWR، نوترونها در پی برخورد با مولکولهای آب خنک ساز، انرژی جنبشی خود را از دست می دهند؛ به طوری که پس از 8 تا 10 برخورد ( البته به طور متوسط ) با محیط هم دما می شوند. در این حالت، احتمال جذب نوترونها از سوی هسته U-235 بسیار زیاد است ودر صورت جذب، بالافاصله هسته U-236 جدید دچار شکافت می شود.
مکانیسم حساسی که هر رآکتور هسته ای را کنترل می کند، سرعت آزاد سازی نوترونها در طول یک فرآیند شکافت است به طور متوسط از هر شکافت، دونوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نوترونهای آزاد شده اگر با هسته U-235 دیگری برخورد کنند، شکافت دیگری را سبب می شوند و در نهایت یک واکنش زنجیره ای روی می دهد. اگر تمام این نوترونها در یک لحظه آزاد شوند، تعدادشان به قدری زیاد می شود که باعث ذوب شدن راکتور خواهد شد. ( تعداد ذرات پر انرژی، دمای یک سیستم را تعیین می کند. معادله بوتنرمن، این ارتباط را توصیف می کند. ) خوشبختانه برخی از این نوترونها پس از یک بازه زمانی نه چندان کوتاه ( حدود یک دقیقه ) تولید می شوند و سبب می شوند دیگر عوامل کنترل کننده از این تاخیر زمانی استفاده کرده، اثر خود را داشته باشند.
یکی از مزیت های استفاه از آب در PWR، این است که اثر کند سازی آب با افزایش دما کاهش می یابد. در حالت عادی، آب در فشار 150 برابر فشار یک اتمسفر قرار دارد ( حدود 15 مگا پاسکال ) و در قلب رآکتور به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درست است که آب با فشار پانزده مگا پاکسال در این دما جوش نمی آید، ولی به شدت از خاصیت کند کنندگی اش کاسته می شود، بنابراین آهنگ واکنش شکافت هسته ای کاهش می یابد، حرارت کمتری تولید می شود و دما پایین می آید. دما که کاهش یابد، توان رآکتور افزایش می یابد و دما که افزایش یابد توان راکتور کاهش می یابد؛ پس خود سیستم PWR دارای یک سیستم خود تعادلی در رآکتور است و تضمین می کند توان رآکتور در کمترین میزان مورد نیاز برای تأمین گرمای سیستم بخار ثانویه است.
در اغلب رآکتورهای PWR، توان رآکتور را در دوره فعالیت معمولی با تغییرات غلظت بورون ( در شکل اسید بوریک ) در چرخه خنک کننده اولیه کنترل اولیه کنترل می کنند سرعت جریان خنک کننده اول در رآکتورهای PWR معمولی ثابت است. بورون یک جذب کننده قوی نوترون است و با افزایش یا کاهش غلظت آن، می توان شدت فعالیت راکتور را کاهش یا افزایش داد. برای این کار، یک سیستم کنترلی پیچیده شامل پمپ های فشار بالا که آب را در فشار 15 مگا پاسکال از چرخه خارج می کند، تجهیزات تغییر غلظت اسید بوریک و تزریق مجدد آب به چرخه خنک ساز مورد نیاز است.
یکی از اشکالات راکتورهای شکافت، این است که حتی پس از توقف واکنش شکافت، هنوز هم واپاشی های رادیواکتیوی انجام می شود و حرارت زیادی آزاد می شود که می تواند راکتور را ذوب کند. البته سیستم های حفاظتی و پشتیبانی متعددی برای جلوگیری از این واقعه وجود دارند، با این حال ممکن است در اثر پیچیدگی های این سیستم، برهمکنش های پیش بینی نشده یا خطاهای عملیاتی مرگ آفرینی در شرایط اضطراری روی دهند. در نهایت، هر رآکتور با یک حفاظ ساختمانی بتونی احاطه شده است که آخرین سد در برابر تشعشعات رادیواکتیو است.

رآکتور آب جوشان، BWR
در رآکتور آب جوشان، از آب سبک استفاده می شود. آب سبک، آبی است که در آن فقط هیدروژن معمولی وجود دارد. ) BWR اختلاف زیادی با رآکتور آب تحت فشار ندارد، غیر از اینکه در BWR فقط یک چرخه خنک کننده وجود دارد و آب مستقیما در قلب راکتور به جوش می آید. فشار آب در BWR کمتر از PWR است، به طوری که در بیشترین مقدار به 75 برابر فشار جو می رسد ( 5/7 مگا پاسکال ) و بدین ترتیب آب در دمای 285 درجه سانتی گراد به جوش می آید.
رآکتور BWR به شکلی طراحی شده که بین 12 تا 15 درصد آب درون قلب رآکتور به شکل بخار در قسمت بالای آن قرار می گیرد. بدین ترتیب عملکرد بخش بالایی و پایینی هسته رآکتور با هم تفاوت دارند. در بخش بالایی قلب رآکتور، کند سازی کمتری صورت می گیرد و در نتیجه بخش بالایی کمتر است.
در حالت کلی دو مکانیسم برای کنترل BWR وجود دارد: استفاده از میله های کنترل و تغییر جریان آب درون راکتور.
الف – بالا بردن یا پایین آوردن میله های کنترل، روش معمولی کنترل توان رآکتور در حالت راه اندازی رآکتور تا رسیدن به 70 درصد حداکثر توان است. میله های کنترل حاوی مواد جذب کننده نوترون هستند؛ در نتیجه پایین آوردن آنها موجب افزایش جذب نوترون در میله ها، کاهش جذب نوترون در سوخت و درنهایت کاهش آهنگ شکافت هسته ای و پایین آمدن توان رآکتور می شود. بالا بردن میله های سوخت دقیقاً نتیجه معکوس می دهد.
ب – تغییرات جریان آب درون رآکتور، زمانی برای کنترل رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد که راکتور بین 70 تا صد درصد توان خود کار می کند. اگر جریان آب درون رآکتور افزایش یابد، حباب های بخار در حال جوش سریع تر از قلب راکتور خارج می شوند و آب درون قلب رآکتور بیشتر می شود. افزایش مقدار آب به معنی افزایش کندسازی نوترون و جذب بیشتر نوترونها از سوی سوخت است و این یعنی افزایش توان راکتور. با کاهش جریان آب درون رآکتور، حباب ها بیشتر در رآکتور باقی می مانند، سطح آب کاهش می یابد و به دنبال آن کندسازی نوترونها و جذب نوترون هم کاهش می یابد و در نهایت توان رآکتور کاهش می یابد.
بخار تولید شده در قلب رآکتور از شیرهای جدا کننده بخار و صفحات خشک کن ( برای جذب هر گونه قطرات آب داغ ) عبور می کند و مستقیماً به سمت توربین های بخار که بخشی از مدار رآکتور محسوب می شوند، می رود. آب اطراف رآکتور همواره در معرض تابش و آلودگی رادیواکتیو است و از آنجا که توربین هم در تماس مستقیم با این آب است، باید پوشش حفاظتی داشته باشد. اغلب آلودگی های درون آب عمر کوتاهی دارند ( مانند N16 که بخش اعظم آلودگی های آب را تشکیل می دهد و نیمه عمرش تنها 7 ثانیه است )، بنابراین مدت کوتاهی پس از خاموش شدن رآکتور می توان به قسمت توربین وارد شد.
در رآکتور BWR، افزایش نسبت بخار آب به آب مایع درون رآکتور موجب کاهش گرمای خروجی می شود. با این حال، یک افزایش ناگهانی در فشار بخار، سبب بروز یک کاهش ناگهانی در نسبت بخار به آب مایع درون رآکتور می شود که خود، سبب افزایش توان خروجی می شود. این شرایط و دیگر حالت های خطرساز، موجب شده است از سیستم کنترلی اسید بوریک ( بورون ) نیز استفاده شود، بدین شکل که در سیستم پشتیبان خاموش کننده اضطراری، محلول اسید بوریک با غلظت بالا به چرخه خنک کننده تزریق می شود. خوبی این سیستم این است که اسید اوریک، یک خورنده قوی است و معمولا در PWR سبب می شود تلفات ناشی از خوردگی قابل توجه باشد. در بدترین شرایط اضطراری که تمام سیستم های امنیتی از کار افتاد، هر رآکتور به وسیله یک ساختمان حفاظتی از محیط اطراف جدا شده است. در یک رآکتور BWR جدی، حدود 800 دسته واحد سوخت قرار می گیرد و در هر دسته بین 74 تا 100 میله سوخت قرار می گیرد. این چنین حدود 140 تن اورانیوم در قلب رآکتور ذخیره می شود.

• رآکتور D2G
رآکتور هسته ای D2G را می توان در تمام ناوهای دریایی ایالات متحده می توان پیدا کرد. D2G مخفف عبارت زیراست:
رآکتور ناو جنگی D=Destroyer-sized reactor
نس دوم 2=Second Geneation
ساخت جنرال الکتریک G= General – Electric built
بدین ترتیب، D2G را می توان مخفف این عبارت دانست: رآکتور هسته ای نسل دوم ویژه ناوهای جنگی ساخت جنرال الکتریک. این رآکتور برای تولید حداکثر 150 مگا وات انرژی الکتریکی و عمر مفید 15 سال مصرف معمولی طراحی شده است.
در این رآکتور، برای مخزن بخار دو رآکتور وجود دارد و طوری طراحی شده که بتوان هر دو اتاق توربین را با یک رآکتور به راه انداخت. اگر هر دو رآکتور فعال باشند، ناو به سرعت 32 گره می رسد. اگر یک رآکتور فعال باشد و توربین ها متصل به هم باشند، سرعت ناو به 25 تا 27 گره خواهد رسید و اگر فقط یک رآکتور فعال باشد ولی توربین ها جدا باشند، سرعت فقط 15 گره خواهد بود.

+ نوشته شده توسط فرهاد در یکشنبه هشتم اردیبهشت 1387 و ساعت 7:15 |
 

خنك كاري و روغنكاري

1) در موتور هاي چهار زمانه از چه نوع سيستم روغنكاري استفاده مي شود ؟

 الف - سيستم روغنكاري گردشي      

ب- روغنكاري گريز از مركز        

ج- روغنكاري صابون خشك          

د- روغنكاري مركب

 

2) درباره سيستم روغنكاري موتورهاي چهارزمانه كدام گزينه صحيح است؟

الف- روغن مورد نياز به سوخت موتور اضافه مي شود.

 ب - مقداري از روغن ذخيره شده هميشه در مدار روغنكاري جريان دارد.

ج- روغن موجود در محفظه لنگ در اثر گردش ميل لنگ به اطراف پراكنده مي شود.  

د- روغن سيستم روغنكاري جدا از موتور در مخزن ذخيره روغن قرار دارد.

 

3) وظيفه سوپاپ فشار روغن چيست؟

الف _ تنظيم مقدار روغن در گردش                                               

ب _ فيلتر كردن ظريف روغن 

ج_ نشان دادن فشار روغن                       

د_ كنترل فشار مدار روغنكاري

 

4) موتورهاي دوزمانه داراي سيستم روغنكاري......... هستند؟

الف _ شناور                       

 ب_ فشاري گردشي                                    

ج_ تركيبي «مختلط«                          

 د_ گريسكاري

 

5) روغنكاري پيستون و گژن پين در يك سيستم روغنكاري ساده موتور چهار زمانه چگونه است؟

الف) به صورت قطره اي از طريق ميل سوپاپ                         

ب) به كمك روغن برگشتي بدون فشار، به مخزن روغن

ج) به كمك روغني كه توسط وزنه هاي لنگ به اطراف سيلندر پراكنده مي شوند.                  

د) به كمك روغني كه به سوخت اضافه مي شود.

 

6) شكل مقابل چه نوع پمپ روغني را نشان مي دهد؟

الف) چرخدنده اي                                                      

ب) ديافراگمي                         

  ج ) روتوري                                                              

د) پيستوني

 

7) فشار مدار روغنكاري در سيستم روغنكاري گردشي در دور آرام ........ است.

الف) 1/0 بار                                   

ب) 1 بار                                           

ج) 5 بار                                     

 د) 10 بار

 

8) وظيفه سوپاپ اطمينان فيلتر در سيستم روغنكاري .............است.

الف) براي جلوگيري ازتركيدن فيلتر است.                                      

ب) براي تنظيم فشار روغن است.

ج) در فيلتر سوپاپ اطمينان وجود ندارد.         

د) در صورت مسدود شدن فيلتر از طريق اين سوپاپ روغنكاري مدار انجام مي گيرد.

 

9) تهويه كارتل سبب مي شود .......

الف) روغن موتور ديرتر كثيف مي شود.                                                     

ب) روغن موتور ديرتر لجن بگيرد.

ج) موارد الف و ب صحيح است.                                                                   

د) تهويه كارتل ارتباطي به كثيف شدن روغن ندارد.

 

10- روغن خروجي از اويل پمپ جهت تصفيه :

الف) از مجراي وسط فيلتر وارد و پس از تصفيه از سوراخهاي اطراف وارد مدار روغنكاري مي شود .

ب) از مجراهاي اطراف وارد و پس از تصفيه از مجراي وسط فيلتر وارد مدارروغنكاري مي شود.

ج) روغن قبل از خروج از اويل پمپ وارد فيلتر مي شود.              

 د) در موتورهاي بنزيني نياز به فيلتر كردن نيست.

 

11- كداميك از روغنهاي زير روغن چهارفصل«مالتي گريد»«اتوماتيك»مي باشد.

الف) SAE  30                               

ب) SAE  10 W                                 

ج)SAE  10W 40                          

 د)SAE 90

 

12- از خواص روغن ................................. و حل نمودن ........................ است.

الف) معلق نگهداشتن ناخالص ها_ كربن و اسيدهاي حاصل از احتراق

ب) معلق نگهداشتن رسوب و براده و .... _ آب و مواد خارجي

ج)افزايش حرارت موتور در هواي سرد اسيد و محلولهاي شيميايي

د) جمع كردن براده در فيلتر_ اسيدها و كربناتهاي حاصل از احتراق

 

13- اگر روغن موتور به عللي رقيق شود:

الف) فشار روغن زياد شده و احتمال تركيدن فيلتر مي رود.                            

ب) فشار روغن كم شده و چراغ روغن روشن مي شود.

ج) عمل روغنكاري بعلت نفوذپذيري روغن در ياتاقان ها بهتر انجام مي شود.         

 د)هيچكدام

 

14- ياتاقان هاي متحرك چگونه روغنكاري مي شوند؟

الف) با روغني كه از ديواره سيلندر پايين ريخته مي شود.                                 

ب) با تبخير روغن داخل كارتل

ج) بوسيله روغني كه از طريق مجاري موجود در ياتاقان هاي ثابت ميل لنگ خارج مي شود.

د) بوسيله روغني كه از طريق گايت سوپاپ وارد اتاق احتراق مي شود.

 

15- كداميك از موارد زير باعث كم شدن فشار روغن مي شود؟

الف) گرفتگي مدارات روغنكاري                                                                     

ب) سوختن واشر سرسيلندر

ج)زياد بودن فشار فنر سوپاپ فشارشكن                                                       

 د) سائيدگي بوش هاي ميل سوپاپ و ياتاقان ها 

 

16- كداميك از روغن هاي زير داراي ويسكوزيته كمتري است؟

الف) SAE 10W                            

ب)SAE 20                                 

ج) SAE 20W 40                         

 د) SAE 30

 

17- افزايش دما چه تاثيري بر خواص روغن ها دارد؟

الف) گران روي« ويسكوزيته » روغن را كاهش مي دهد.                                  

ب) روغن كمتر بخار مي شود.

ج) فيلم روغن ضخيم تر مي شود.                                                                   

 د) جرم مخصوص روغن افزايش مي يابد.

 

18- منظور از ويسكوزيته روغن.......................... است.

الف) رنگ زرد روغن              

ب) درصد كربن موجود در روغن                

ج) تحمل فشار                

د) مقاومت روغن در برابر حركت

 

19- مسير روغنكاري در موتور چهارزمانه عبارت است از:

الف) اويل پمپ- ميل لنگ- سرسيلندر- ميل سوپاپ- فيلتر                         

ب)  فيلتر- ميل لنگ- سرسيلندر- ميل سوپاپ- اويل پمپ

ج) فيلتر- اويل پمپ- ميل سوپاپ- ميل لنگ- سرسيلندر                              

د) اويل پمپ- فيلتر- ميل لنگ- ميل سوپاپ- سرسيلندر

 

20- كداميك از موارد زير درباره مواد افزودني به روغن نادرست است؟

الف) اين مواد خورندگي و زنگ زدگي را كاهش مي دهند.

ب) اين مواد استحكام لايه نازك روغن«فيلم روغن» را بهبود مي بخشد.

ج) اين مواد ميزان كف در روغن را افزايش مي دهد.

د) اين مواد نقطه جوش را كاهش مي دهد.

 

21- معني كهنه گي و فرسودگي روغن«روغن سوخته» چيست؟

الف) رقيق شدن روغن براثر تقطير سوخت                                                      

ب) تغيير ويسكوزيته بهنگام گرم شدن

ج) غليظ شدن روغن براثر دوده و مواد اضافي                                                  

د) پايين آمدن كيفيت و خواص روغن

 

22- وظيفه سوپاپ خلائي درب رادياتور چيست؟

الف) جلوگيري از افزايش فشار درون رادياتور                                                

ب) جلوگيري از خروج آب داخل رادياتور

ج) جلوگيري از مچاله شدن رادياتور بهنگام خاموش بودن موتور                      

د) جلوگيري از خراب شدن سوپاپ فشار

 

23- نقش درب رادياتور در سيستم خنك كاري مداربسته................... مي باشد.

الف) ازدياد حجم سيستم                                                                                  

ب) ثابت نگهداشتن فشار در سيستم مداربسته

ج) جلوگيري از سردشدن آب رادياتور                                                           

 د) موارد الف و ج

 

24- اگر فشار درون رادياتور زياد شود، آب........................

الف) زودتر جوش مي آيد.                   

ب) ديرتر جوش مي آيد.                   

ج) اصلا جوش نمي آيد.                    

د) هيچكدام

 

25- درصورت عمل نكردن ترموستات و بسته ماندن آن ................

الف) آب جوش مي آيد.                     

 ب) آب بهتر خنك مي شود.                

ج) موتور روشن نمي شود.                

 د) هيچكدام

 

26- دليل جوش آمدن آب موتور.......................................... مي باشد.

الف) خرابي ترموستات                        

ب) پاره شدن تسمه پروانه                   

ج) آوانس بودن بيش از حد دلكو       

د) هرسه گزينه 

 

27- اگر آب رادياتور مرتب كم شود عيب از..............

الف) آب پخش كن پمپ آب است.                                                                   

 ب) تنظيم نبودن موتور

ج) سوراخ شدن رادياتور و خرابي فيبر و فنرپمپ آب مي باشد.                          

د) هرسه گزينه صحيح است.  

 

28- وظيفه سوپاپ كوچك« سوراخ » روي ترموستات چيست؟

الف) خروج حباب هاي هوا وبخارات بهنگام بسته بودن ترموستات                       

ب) كنترل آب موتور

ج)  خروج حباب هاي هوا  و بخارات بهنگام باز بودن ترموستات                          

 د) خروج آب موتور

 

29- سوپاپ فشار درب رادياتور .....................

الف) باعث سريع خنك شدن موتور مي شود.                                                       

ب) باعث مي شود آب رادياتور به بيرون نفوذ نكند.

ج) فشار داخلي رادياتور و نقطه جوش آب را بالا مي برد.                                    

 د) باعث سريع گرم شدن آب موتور مي گردد. 

 

30) زنگ زدگي در اتاق احتراق نشانه....................است.

الف) مخلوط شدن آب و بنزين در باك                                                                

ب) ترك داشتن سيلندر و سرسيلندر

ج) خوب كارنكردن ترموستات و سرد بودن موتور                                              

 د) ترك داشتن لوله هاي رادياتور

 

31- علت وجود حباب هاي هوا در رادياتور بهنگام روشن بودن موتور چيست؟

الف) خرابي واشر سرسيلندر         

ب) جوش آمدن آب رادياتور          

ج) كارنكردن ترموستات      

د) گرفتگي رادياتور با رسوبات  

 

32) نقطه انجماد مخلوط ضد يخ به چه چيزي بستگي دارد؟

الف) به نسبت اختلاط آب و محلول ضد يخ                                                       

ب) به عدم وجود آب خالص در سيستم

ج) به مقدار حجم مايع رادياتور                                                                         

د) به درجه سختي آب

 

33- ضد يخ درسيستم خنك كننده موجب ................................ مي شود.

الف) پايين رفتن نقطه انجماد مايع خنك كاري                                                

 ب) از بين رفتن رسوبات و عدم زنگ زدگي در سيستم

ج) بالا رفتن نقطه جوش مايع خنك كاري                                                         

د) هر سه مورد

 

34- علت چكه كردن واتر پمپ چيست؟

الف) خرابي واشر پمپ                       

ب) خرابي فيبر و فنر پمپ                    

ج) موارد الف و ب                  

 د) هيچكدام

 

35- وظيفه پولك هاي روي سيلندر و سرسيلندر......................... است.

الف) جلوگيري از تركيدن موتور بهنگام يخ زدن آب موتور در زمستان

ب)جلوگيري از دفرمه شدن يا تغيير شكل سيلندر و سرسيلندر

ج) افزايش تبادل حرارتي سيستم خنك كننده با محيط بيرون

د) كار بخصوصي انجام نمي دهد، فقط بخاطر عمليات ريخته گري است.

 

36- وظيفه ترموستات رادياتور چيست؟

الف) كنترل خودكار ورود و خروج آب رادياتور                         

ب) جلوگيري از بالا رفتن فشار مدار خنك كننده

ج) بستن جريان آب در ابتداي كار موتور و گرم شدن سريع آب موتور

د) جلوگيري از افزايش فشار آب رادياتور بيش از 1 اتمسفر

 

37- رسوب گرفتگي لوله هاي رادياتور را بوسيله......................... تميز مي كنند.

الف)باز كردن منبع هاي بالا و پايين رادياتور و سيخ زدن لوله هاي رادياتور     

ب) فشار كمپرسور                                   

ج) فشار آب زياد   

 د) هرسه مورد

 

38- چرا نبايد بهنگام جوش آوردن موتور درب رادياتور را باز كرد؟

الف) براي جلوگيري از سريع خنك شدن آب رادياتور                                   

ب) براي جلوگيري از خراب شدن فنر درب رادياتور

ج) براي جلوگيري از ايجاد تنش دربدنه رادياتور                                          

د) براي جلوگيري از پاشيدن آب رادياتور به بيرون

+ نوشته شده توسط فرهاد در دوشنبه بیست و ششم فروردین 1387 و ساعت 13:26 |
كنترل نمودن متدولوژي شش سيگما با استفاده از تئوري حل ايداعانه مساله (TRIZ )

مقدمه :
اين يك جمله معرف است كه مي گويد ‹‹ كيفيت جذب كننده مشتري است و اختراع متمايز كننده شما در يك جامعه رقابتي مي باشد.›› شش سيگما يك متدولوژي ساختار يافته بهبود كيفيت و TRIZ يك ابتكار است. با بكارگيري هردوي آنها با يكديگر ابزار حل ابداعانه مساله مي تواند براي بهبود كيفيت استفاده شوند و بالاترين درجه كيفيت مي تواند با متدولوژي بهبود ابداعانه كيفيت به دست آيد. اين مقاله بيان مي نمايد كه چطور ابزار مختلف TRIZ ميتواند در فازهاي مختلف شش سيگما استفاده شود و آن را بهبود دهد.

1- شش سيگما چيست؟
شش سيگما يك متدولوژي ساختار يافته است كه براي هر فرآيند تكراري، روش و دستورالعمل و يا كنترل نمودن استفاده مي شود. آمار نشان مي دهد كه اين متدولوژي درسال 1980 درMotorola توسعه يافته است. مقدمه (فرضيه) اوليه شش سيگما آن است كه يك هزينه (ارزش) پايين كيفيت وجود دارد زيرا كيفيت پايين سبب از دست دادن فروشندگان و فرصتهاي كسب و كار مي شود. بهبود كيفيت به واسطه كاهش عيوب ما را به سمت رضايت بيشتر مشتري سوق مي دهد. كاهش عيوب سبب كاهش هزينه ها و افزايش رضايتمندي مشتري باعث افزايش عايدي مي گردد. بنابراين هدف اصلي شش سيگما بهبود رضايت مشتري و به موجب آن سود بيشتر با استفاده از كاهش عيوب و افزايش درجه كيفيت مي باشد. درجه كيفيت مي تواند از يك يا بيشتر نتايج بحراني ( انتقادي ) از فرآيند كسب و كار اندازه گيري شود؛ هر چيزي را كه مصرف كننده به آن تمايل دارد به عنوان يك محصول توليد گردد. نقص در محصول در حقيقت با بررسي رضايت مشتري آشكار مي شود و مصرف كننده هميشه كيفيت بالاي محصول، مينيمم هزينه و غيره را مي خواهد. به عبارت ديگر هر فرآيند، رويه يا محصول يك فرصت براي درست عمل نمودن دارند كه اگر در اين فرصت خوب عمل نكند و نتواند احتياجات مصرف كننده را برآورده كند اين نتيجه به عنوان يك عيب ناميده مي شود.

2- عامل موفقيت متدولوژي شش سيگما چه مي باشد ؟
براي افزايش درجه كيفيت، يك اندازه گيري خاص مورد نياز است. يك جنبه كليدي در موفقيت متدولوژي شش سيگما استفاده از اندازه گير سيگما به عنوان اندازه گير كيفيت براي مصرف كننده و كارايي فرآيند مي باشد. اصطلاح سيگما به اندازه گرفتن نوسان اشاره دارد. مخصوصا"، سيگما يك واحد آماري براي اندازه گرفتن توانايي فرايند، رويه جهت دستيابي به احتياجات مصرف كننده است. شكل 1 اختلاف سطوح سيگما را مطابق با نقصهاي اتفاق افتاده نشان مي دهد. آن بايد توجه شود كه رضايت مشتري

درصد كالا

سطح سيگما

%99966/99 6
%98/99 5
% 4.99 4
%3.99 3
% 1.69 2
% 31 1

شكل (1)

موفقيت شش سيگما به واسطه سه نكته زيرميباشد :
• تعهد و درگيري زياد و كم سازمان
• امتحان كردن متدولوژي با ابزار مبني بر TQM
• كار با داده ها با استفاده از تكنيكهاي آماري

3- برنامه كاري شش سيگما :

برنامه كاري شش سيگما شامل 5 فاز است : تعريف كردن، اندازه گيري كردن، تجزيه و تحليل، بهبود و كنترل
• تعريف كردن : فاز تعريف كردن مرتبط مي شود با تعريف اهداف پروژه و مشخص كردن فرضياتي كه نياز است از آنها براي دستيابي به سطح سيگما بالاتر كمك گرفته شود.
• اندازه گيري كردن : هدف فاز اندازه گيري استراتژي شش سيگما اطلاعات بيشتر درباره وضعيت جاري، بدست آوردن خط مبناي داده بر روي عملكرد فرآيند جاري ومشخص نمودن نواحي مساله مي باشد.
• تجزيه وتحليل كردن : هدف فاز تجزيه و تحليل مشخص كردن ريشه علتهاي مسائل كيفي و پافشاري كردن برروي آن دلايل جهت استفاده مناسب از ابزار تحليلي داده ميباشد.
• بهبود : هدف از فاز بهبود انجام دادن راه حلي كه در شناسايي مشكلات (ريشه هاي مشكلات) در طول فرآيند قبلي (تجزيه و تحليل كردن) كمك مي كند، مي باشد.
• كنترل : هدف فاز كنترل، ارزيابي و كنترل نمودن نتايج فاز (بهبود) مي باشد.
سطوح پايينتر هريك از فازهاي فوق به سوالات زير پاسخ مي دهند :
• تعريف كردن : چه چيزي براي مصرف كننده مهم است؟ يا اشكالات ما چه هستند؟
• اندازه گيري كردن : عملكرد جاري ما در برابر آنچه كه براي مصرف كننده مهم است چگونه است؟
• تجزيه وتحليل : علت انحرافات (نوسانات) از هدف براي مصرف كننده چيست؟
• بهبود دادن : چه بهبودي براي هدف ما با حداقل كردن نوسانات اتفاق خواهد افتاد؟
• كنترل كردن : چه روش كنترلي ما را در موقعيت مان حفظ مي نمايد؟
هريك از اين فازها با ابزار اداره و كنترل مي شوند كه جزئيات بيشتر آن در زير آمده است.
1-3- فاز تعريف :
اولين فاز شش سيگما شامل تعريف چندين عنصر كليدي است : حالت مساله، متغيرهاي بحراني كيفيت (CTQ) و نقصهاي كه به وسيله مصرف كننده مشاهده گرديدند. در فاز تعريف ابتدا بايد CTQ مشخص گردد. CTQ اهداف رضايتمندي مشتري است كه بيان مصرف كننده را نشان مي دهد و پروژه (مسئله) را تعريف مي كند. پس مساله بايد به چندين زير مساله تبديل گردد از قبيل زمان سيكل، كاهش هزينه، كاهش عيب. بعد از اين عيب فرآيند براي هر زير مساله تعريف خواهد شد. بنابراين ما CTQ را شناسايي مي كنيم و مسايلي كه اغلب دلايلي براي شروع پرژه شش سيگما هستند را تعريف مي نمائيم. فاز تعريف خيلي مهم است زيرا كه در اين فاز شش سيگما مستقيما" خود را از ساير برنامه هاي بهبود دهنده كيفيت متمايز مي نمايد.
اما اغلب تعريف نمودن مساله يك كار مشكلي است و هميشه اين كار يك امر بديهي نيست. در حقيقت در بعضي از فرايند مساله كه به CTQ وابسته است ممكن است تعريف مساله نتواند به خوبي انجام شود و يا اين كار به سختي صورت گيرد بنابراين مساله و وضعيتش نمي تواند به درستي تعريف و تجزيه گردد. همچنين براي تعريف عيوب و براي معين نمودن ارتباطات داخلي توابع، يك نياز قوي براي شيوه سختگيرانه تر و منظبط تر براي جزء به جزء كردن وضعيت جاري فرايند وجود دارد.
مساله TRIZ ابزاري را تعريف مي كند كه اين ابزار براي برآورده كردن اين نياز مناسب است. وقتي كه مسائل پيچيده با ابزار تحليل ARIZ شبيه ISQ ، فرموله كردن مساله، تجزيه و تحليل تابع حل شود و نتايج نهايي ايده  آل (IFR) مي تواند براي تعريف درست مسائل و تجزيه كردن آن به تعدادي زيرمساله در فرمت مساله كوچك استفاده شود.
مسائل كوچك از حالت مساله با استفاده از معرفي محدوديت بدست آورده مي شوند: هر چيزي درسيستم (فرآيند) تغيير نكرده باقي بماند يا كمتر پيچيده شوند، همانند يك عمل مورد نياز ( يا خاصيت) آشكار شده يا عمل مضر (يا خاصيت) غيرآشكار شده. اين شيوه در متدولوژي شش سيگما مي تواند استفاده شود. درابتدا يك ISQ خاص بايد براي فرآيند شش سيگما طراحي شود تا وضعيت را تعريف نمايد، و سپس يك تكنيك فرموله كردن شبيه نرم افزار IWB و تجزيه و تحليل توابع استفاده مي شود تا همه فرآيند و ارتباطات ميان آنها را تعريف نمايد و بفهماند. با اين شيوه مساله مي تواند به درستي تعريف گردد و به تعدادي زيرمساله تجزيه گردد و سپس IFR براي هريك از آنها تعريف مي گردد.
از طرف ديگر متدولوژي شش سيگما هميشه برروي يك يا دو CTQ كه اثرات بيشتري برروي بيان مصرف كننده دارند ولي مي توانند موجب رضايت بهتر مشتري از غيره گردد را متمركز مي شود. همچنين بكارگيري تكنيك حل تناقض گويي بر روي بيشتر از دو CTQ متمركز مي شود تا همه آنها را در يك زمان مشابه كه مي تواند امكان پذير باشد بهبود بخشد.
2-3- فاز اندازه گيري :
دومين فاز شامل بررسي اطلاعات و دريافت داده ها جهت اندازه گيري نمودن آنكه تا چه حد سيستم خوب كار مي كند، مي باشد در اين فاز كمي نمودن فرآيند جاري مورد هدف است. خروجي فرآيند y ناميده مي شود. اندازه وY نشان مي دهد كه چه چيز براي مصرف كننده مهم است. بنابراين Y وابسته به يك مجموعه از متغيرهاي ورودي مستقل است هر ورودي به عنوان متغير x ناميده مي شود و در حالت ايده آل ارتباط ميان x و y بايد به صورت زير تعريف گردد.

Y=f ( x ,x ,x , ….x )

بنابراين ما مي بينيم كه در فاز اندازه گيري كمي كردن هرفاكتور كه CTQ به آن حساس است خيلي مهم مي باشد، به عبارت ديگر اگر ما بخواهيم يك فاكتور را بهبود دهيم ما بايد قادر باشيم تا آن را اندازه گيري نمائيم. Master Black Belt به سرعت مي آموزد كه اگر شما نتوانيد به درستي فاكتورها را اندازه گيري نمائيد، آنگاه شما نمي توانيد آن را بهبود بخشيد. اين است يكي از اصلهاي كليدي شش سيگما.
اما در هر فرآيند بعضي فاكتورها نمي توانند اندازه گيري شوند يا اندازه گيري صحيح و دقيق آنها خيلي سخت و پرهزينه است. بنابراين به تعدادي از راه حل هاي ابتكاري كه كمك مي كند به اندازه گيري اين فاكتورها به نحوه آسان و با هزينه و زمان كم كمك مي كنند نياز مي باشد. در اين مورد كلاس چهارم از راه حل براي ايجاد سيستم جديد اندازه گيري يا بهبود سيستم اندازه گيري موجود ما مي تواند استفاده شوند از نظر ما استانداردهاي زير مي تواند از بقيه راه حل  استاندارد مفيدتر باشد كه عبارتند از :
ü استاندارد 40102 : اندازه گيري از كپي يا تصوير جسم
ü استاندارد 40103 : استفاده از دو كشف بجاي اندازه گيري هاي مستمر
ü استاندارد 40202 : اندازه گيري يك افزودني وارد شده
ü استاندارد 40502 : سمت و سوي تحولات سيستم اندازه گيري
2-3- فاز تجزيه و تحليل :
فاز سوم شامل تجزيه و تحليل آماري داده ها براي درك ارتباطات درون متغيرها و چگونه آنها بر روي كيفيت اثر مي گذارند مي باشد. هدف تجزيه و تحليل پيدا نمودن ارتباط ميان متغيرها و در نتيجه پيدا نمودن رابطه اي مناسب بين x و y كه متغير x بتواند به درستي متغير y را پاسخ دهد مي باشد. در حقيقت ما مي توانيم بگوييم كه فاز تجزيه و تحليل سعي دارد كه به سوالات زير پاسخ دهد :
ü آيا دسته بندي متغيرها بر روي y اثر مي گذارد؟
ü اگر ما ورودي x را تغيير دهيم، آيا خروجي (y ) واقعا" تغيير مي كند؟
ü اگر ما يك ورودي a x را تغيبر دهيم، آيا هيچ اثري بر روي ديگر xs دارد ؟
ü چه مقدار ما مي توانيم xa را مطابق ساير xs تغيير دهيم؟
بعد از تجزيه و تحليل متغيرهايي كه CTQ نسبت به آن حساس است، ما خواهيم ديد كه تغيير بعضي از آنها بدون توجه به ساير متغيرها امكان پذير است، به دليل ارتباط داخلي متغيرها، در اين حالت بعضي از Master Black Belt سعي مي كند اين مساله را با استفاده از تكنيكهاي آماري و بهينه سازي شبيه مدل هاي رياضي و برنامه ريزي خطي و غيرخطي حل نمايند اما استفاده از ابزار TRIZ براي فرموله كردن اين زيرمساله ها با استفاده از مدل تناقض گويي و پيدانمودن منطقه تضاد در هر مرحله از فرآيند و سپس متمركز شدن بر روي آنها و حل ريشه اي اين تناقض ها بجاي اينكه با آنها كنار آيد، بهتر است در اين حالت همه مسايل فرآيند بايد به تناقض ها با استفاده از سيستم تكنيكي پارامترها، برگردانده شوند، استفاده از ماتريس جديد 2003 با پارامترهاي جديد كه تناقضها را ايجاد مي كند مي تواند خيلي مفيد واقع گردد، از نقطه نظر ما براي پيدا نمودن فرآيند تناقض گويي بهتر است كه آن ابتدا برروي پارامترهاي زرد متمركز شود ( پارامترهاي مرتبط با كارايي) و سپس خاكستري (پارامترهاي كاهش هزينه / ساخت) ، آبي ( پارامترهاي با دوام، عدم دوام)، زرد كمرنگ ( پارامترهاي اندازه گيري ) و سبز ( پارامترهاي فيزيكي ) اگر پارامترهاي تناقض گويي نتواند از ميان اين 50 پارامتر پيدا گردد، در نظر گرفتن شباهت مي تواند مفيد باشد براي مثال : وزن يا نيرو ممكن است تغيير كردن مقاومت را نشان دهد. و در انتها اگر پارامتر هاي تناقض گويي باز هم آشكار نشدن، همه 40 اصل اختراع بايد بطور رندوم انتخاب گردد.

مطابق تناقض گويي فيزيكي

1- تجزيه در زمان : آيا فاكتور A يا ضد A درهر زماني درطول فرآيند لازم است؟
2- تجزيه در مكان : آيا فاكتور A يا ضد A در هر جايي در طول فرآيند لازم است؟

مقدم بر ديگر حالتهاست.

4-3- فاز بهبود :
در فاز چهارم ما سعي مي كنيم بهترين راه جهت دستيابي به كيفيت پيدا نمائيم. تكنيكهاي شناخته شده جهت دستيابي به اين هدف انجام آزمايشات و طوفان مغزي مي باشد.
مخصوصا" تركيبات مختلف تنظيم براي متغيرهاي x انتخاب شده خروجي y مربوط به هر تركيب را نشان مي دهد. بنابراين ما متوجه مي شويم كه گام بهبود شش سيگما اغلب محدود به طراحي آزمايش يا طوفان مغزي است اگرچه هر دو آنها فقدان شيوه سيستماتيك هستند. شش سيگما اغلب بطور گسترده بر روي فرايند متمركز است و ممكن است پهنه ديدش نسبت به سيستم را از دست بدهد. براي دستيابي به نتايج بهتر بعضي ابزار سيستماتيك TRIZ همانند 9 جداكننده و قانون تكامل تدريجي سيستم بايد هرگام از فرآيند جهت بهبود آنها به سمت نتيجه ايده آل از آنها استفاده كند. آن بايد توجه شود كه تمام فرآيند از تعدادي سيستم ساخته شده است ( هرگام از فرآيند را به عنوان يك سيستم در نظر بگيريد ) از نقطه نظر ما قوانين زير اثر بيشتري بر روي فرآيند مي گذارند :
ü تكامل تدريجي به سمت افزايش بكارگيري منابع
ü تكامل تدريجي به سمت افزايش پويايي و كنترل پذيري
ü تكامل تدريجي با هماهنگي و عدم هماهنگي اجزاء
ü تكامل تدريجي به سمت كاهش منابع انساني
آن ممكن است بهتر باشد كه بعضي از زيرمسائل ما در اين فاز براساس (مطابق) راه حل هاي ديگر زيرمسائل در فاز تجزيه و تحليل و قوانين تكامل  تدريجي سيستم تعريف مجدد گردند با اين شيوه ما مي توانيم بهترين تنظيم براي متغيرهاي x بدست آوريم.

5-3- فاز كنترل :
پنجمين فاز در مكان كنترل حفظ (تثبيت) كيفيت در هر وضعيتي قرار داده مي شود. در اين فاز ما سعي مي كنيم به اين سئوال پاسخ دهيم. چه چيزي بايد در اين مكان باشد تا فرآيند كاري حتي وقتي عوامل تغيير مي كند بطور صحيح كار كند؟
بنابراين ما مي بينيم كه نياز است به توانا شدن در پيش بيني همه راههاي ممكن رد فرآيند اصلاح شده. ما بايد ريشه  اين مشكلات را پيدا كنيم و حل نمائيم.
مطابق متدولوژي TRIZ، پيش بيني خرابي معين (AFD ) يك روش كامل براي تجزيه و تحليل و جلوگيري از طراحي شيوه هاي خرابي است. با استفاده اين روش ما قادر خواهيم شد :
ü مكانيزم خرابي را بطور كامل تجزيه و تحليل نمائيم
ü بدست آوردن يك مجموعه جامع از خرابي بالقوه (سناريو)
ü توسعه ابداعانه راه حل هاي پيشگيري، خنثي سازي يا مينيمم كردن تاثير سناريوهاي خرابي
4-نتايج :
5 روش براي تزريق متدولوژي TRIZ در انجام فرآيند شش سيگما وجود دارد :
ü اولين تزريق متدولوژي TRIZ كه مي تواند در كل فرآيند شش سيگما استفاده شود فاز تعريف بعنوان يك ابزار كمكي در جهت مشخص نمودن مشخصه بحراني كيفيت (CTQ ) و تعريف دقيق مساله اي كه شش سيگما بايد از آن استفاده نمايد، مي باشد.
ü دومين تزريق متدولوژي TRIZ مي تواند درفاز اندازه گيري به عنوان يك ابزار كمكي در ايجاد يا بهبود سيستم اندازه گيري باشد.
ü سومين تزريق متدولوژي TRIZ مي تواند در فاز تجزيه و تحليل به عنوان ابزار كمكي در تعريف و حل تناقض گويي بين متغيرها كه CTQ نسبت به آن حساس است باشد.
ü چهارمين تزريق متدولوژي TRIZ مي تواند در فاز بهبود به عنوان يك ابزار كمكي در بهبود هر مرحله از فرآيند بطور سيستماتيك در جهت ايده آل كردن باشد.
ü پنجمين تزريق متدولوژي TRIZ مي تواند در فاز كنترل بعنوان يك ابزار كمكي در پيش بيني روش اشتباه و حل ريشه اي آن باشد.

+ نوشته شده توسط فرهاد در دوشنبه بیست و ششم فروردین 1387 و ساعت 11:16 |

شناخت روانكاري ، نگاهي به روغن هاي صنعتي و گريس 

    شناخت روانكارهاي خودرو و ماشين آلات سنگين و نگاهي به روغن هاي صنعتي و گريس، عنوان دو مقاله اي بود كه در اين گردهمايي مطرح شد. در زير بخشي از مطالبي كه تحت عنوان دو مقاله ياد شده ارايه شد، به اختصار آمده است كه از نظر مي گذرانيد.
    
    
    وظايف اصلي روغن موتور و نقش مواد افزودني
    1- روانكاري و كاهش اصطكاك (مواد افزودني بالا برنده شاخص گرانروي و ضد سايش)
    2- پاك كنندگي و معلق سازي (ادتيوهاي پاك كننده و معلق كننده)
    3- انتقال حرارت (ادتيوهاي ضد اكسيداسيون)
    4- باز دارندگي در برابر خوردگي و زنگ زدگي (ادتيوهاي ضد اكسيداسيون و ضد زنگ)
    5- از بين بردن كف(افزودني ضد كف)
    ملاكهاي اصلي در انتخاب روغن

    
    روغن موتورهاي گازسوز
    - روغن هايي با ASH متغير
    - داراي ادتيوهاي ضداكسيداسيون، ضدسايش، پاك كننده و ضدخوردگي
    - گريد روغن SAE 30، 40 - SAE 15 W 40
    - TBN كمتر
    
    
روغن چند منظوره تراكتور
    قابل استفاده در:
    - سيستم هيدروليك و فرمان
    - موتورهاي بنزيني و ديزلي
    - گيربكس و دنده هاي تحت بار متوسط تا زياد (براي تمامي تجهيزات ماشين آلات كشاورزي)
    
    
ماشين آلات راهسازي و معادن (كاترپيلار، كوماتسو، ولوو، هپكو)
    نوع تجهيزات: لودر- بلدوزر- گريدر- غلطك- بيل مكانيكي
    روغن موتور پيشنهاد شده(با توجه به توصيه سازندهSAE &API):
    - در مدل هاي قديمي(منو گريد)، هامون و پاسارگاد
    - مدل هاي جديد(مالتي گريد)، پارس لنج، ديزل و هيرمند
    
    
    تخمين عمر مفيد روغن موتور
    كيلومتركاركرد واقعي روغن به عوامل زير بستگي دارد:
    - كيفيت سوخت مصرفي(ميزان گوگرد)
    - درجا كاركردن موتور(ترافيك)
    - آثار منفي ساكن ماندن روغن درون كارتر:
    - ميعان بخارات آب درون سيستم
    - تشكيل تركيبات مضر(كمپلكس)
    
    
فشار روغن و عوامل مؤثر برآن
    عوامل مؤثر برفشار روغن عبارت است از:
    - انتخاب نادرست گريد(SAE)
    - اكسيداسيون و از بين رفتن ادتيوها
    - آلودگي با ذرات و اختلاط با سوخت
    عوامل مكانيكي سيستم مانند:
    - عيوب تجهيزات(شير تنظيم فشار، اويل پمپ و...)
    - لقي بيش از اندازه ياتاقان ها و نشتي داخلي
    
    
    كاهش ميزان روغن موتور و دلايل آن
    عوامل معمول كاهش حجم روغن عبارت است از:
    - سوختن روغن درون محفظه احتراق و خارج شدن از اگزوز
    - تبخير روغن درون كارتر(تهويه هواي كارتر)
    عوامل غير معمول كاهش روغن موتور عبارت است از:
    - انتخاب نامناسب گريد روغن
    - پركردن روغن بيش از حد مجاز
    - نشتي از طريق كاسه نمدها و آب بندها
    - ساييدگي رينگهاي پيستون
    
    
    روغن هاي دنده خودرو
    علل استفاده از روغن دنده خودرو عبارت است از: راحت تعويض كردن دنده بخصوص در دماي پايين، جلوگيري از خطر افتادن اجزاي تحت فشار، كم كردن اصطكاك و سايش.
    طبقه بندي روغن هاي دنده خودرو:
    1- براساس كيفي(انستيتو نفت آمريكا)
    روغن دنده پارس مدوس GL-3 GL-2 API GL-1
    روغن دنده پارس مدوس اي پي GL-4
    روغن دنده پارس مدوس اي پي اس GL-5
    2- براساس گرانروي(انجمن مهندسان اتومبيل)
    (براي فصل تابستان)90 140 2 50 (براي فصل زمستان) SAE 75W 80W 85W
    ( مناسب براي تمام فصول سال)75W90 80W90 85W90 85W140
    
    
    پارس مدوس اي پي75W و 75W-90 براي خودروهاي شركت سايپا مانند ريو و پرايد
    پارس مدوس اي پي اس 75W-80 براي خودروهاي شركت ايران خودرو مانند انواع پژو
    تأثير انتخاب گرانروي صحيح:
    كاهش اصطكاك داخلي، جريان مناسب روغن، جلوگيري از سايش، ممانعت از داغ شدن سطح دنده، روانكاري صحيح
    
    
    روغن دنده هاي اتوماتيك
    مشخصات خاص روغن دنده اتوماتيك شامل قابليت در انتقال قدرت قابليت عالي در انتقال حرارت، مقاومت در برابر كف كردن، ممانعت از سايش و روانكاري عالي است.
    موارد كاربرد روغن هاي دنده اتوماتيك:
    جعبه دنده اتوماتيك خودروهاي سواري، سيستم هاي انتقال قدرت و جعبه فرمان هيدروليكي، خودروهاي سنگين مانند اتوبوس هاي توليدي شركت هاي شهاب خودرو، ايران خودرو ديزل
    
    
    مشخصات ويژگي هاي ضديخ، ضد جوش، ضد زنگ
     پارس سهند و پارس سهند ويژه:
    - پايين آورنده دماي انجماد و بالابرنده دماي جوش
    - محافظ قطعات سيستم خنك كننده در مقابل زنگ زدگي و خوردگي
    - قابل استفاده در چهار فصل 
    
انواع بسته بندي روغن ها
    روغن بالك (فله اي):
    - مزايا : قيمت ارزانتر، كاهش هزينه هاي انبارداري و حمل و نقل
    - معايب: امكان آلودگي و دخل و تصرف بيشتر
    
    روغن مظروف
    مزايا: احتمال آلودگي كمتر(مخازن حمل و نقل و نگهداري)، افزايش كيلومتر كاركرد و زمان تعويض روغن، افزايش عمر موتور و كاهش هزينه تعميرات موتور
    شرايط ويژه انبار داري صحيح روانكارها عبارت است از:
    - نگهداري بشكه هاي گريس بصورت عمودي (ايستاده)
    - هواي انبار خشك بوده و هنگام باز كردن در ظروف عاري از گرد و غبار باشد.
    - با توجه به نوع فرآورده، زمان مناسب انبارداري رعايت شود.
     اصل مهم: اولين محصول ورودي، اولين خروجي نيز باشد (FIFO)
    شيوه صحيح انبارداري:
    - بشكه ها در فضاي روباز حتماً زير پوشش ضدآب نگهداري شوند.
    - نگهداري بشكه هاي روغن بصورت افقي(خوابيده) انجام شود.
    
    
 

روغن هاي صنعتي هيدروليك
    پارامترهاي مهم در انتخاب روغن صنعتي- هيدروليك به شرح زير است:
    - درجه حرارت عملكرد سيستم
    - دامنه تغييرات دمايي
    - گرانروي توصيه شده
    - سازگاري با مواد تشكيل دهنده(واشر- قطعات- پلاستيكي و...)
    - مقاومت لايه روغن
    - فشار و سرعت سيستم
    3 دسته اصلي روغنهاي صنعتي- هيدروليك عبارت است از:
    -R &O كه داراي خواص ضد زنگ و ضد اكسيداسيون است
    - AW كه داراي خواص ضد سايش است.
    - HVI & AW كه داراي شاخص گرانروي بالا و خواص ضد سايش است.
    روغن هاي هيدروليك نفت پارس عبارتند از:
    پارس بابك، پارس بابك ويژه، پارس هيدروليك اتوماتيك
    مواد كاربرد و گريد روغن دنده صنعتي نيسان عبارت است از:
    - مصارف صنعتي كه نياز به روغن دنده EP دارند
    - سيستم انتقال دهنده هاي فولادي
    - ياتاقانها
    
    
    روغن دنده صنعتي
    پارامترهاي مهم در انتخاب روغن دنده صنعتي به شرح زير است:
    - گرانروي توصيه شده
    - نوع چرخ دنده و ابعاد
    - سرعت و دور خروجي چرخ دنده
    - شرايط محيطي
    - فشار و بار وارد شده به چرخ دنده
    
     

روغن هاي حل شونده
    موارد كاربرد روغن هاي حل شونده عبارتند از: استفاده در تمامي عمليات ماشين كاري كه نياز به روغن امولسيون بدون EP دارند، مناسب براي سنگ زني، مته كاري و اره كاري.
    
    
    گريس:
    وظايف اصلي گريس عبارتند از: روانكاري، آب بندي، حفاظت از سطوح، ضربه گيري
    مزاياي بكارگيري گريس نسبت به روغن:
    - كاهش تعداد دفعات روانكاري
    - از بين رفتن مسئله نشتي
    - ماندن روانكار در وضعيت اوليه
    - جلوگيري از لرزش و صداي سيستم
    - بازدهي بهتر در شرايط دما و فشار بالاتر
    محدوديتهاي بكارگيري گريس نسبت به روغن به شرح زير است:
    - عدم قابليت خنك كاري در سيستم
    - عدم خاصيت پاك كنندگي
    گريسهاي نفت پارس عبارتند از:
    - گريس هاي پايه كلسيمي(پارس شاسي)
    - گريس هاي پايه سديمي(پارس فايبر- تكتاز)
    - گريس هاي پايه ليتيمي(پارس ماهان و ماهان اي پي)
    - گريس هاي پايه غير صابوني(پارس بنتون)
    محدوده عملياتي گريس ها از نظر دما به شرح زير است:
    - گريس پايه كلسيمي، حداكثر تا60 درجه سانتي گراد
    - گريس پايه سديمي، حداكثر تا120 درجه سانتي گراد
    - گريس پايه ليتيمي، حداكثر تا130 درجه سانتي گراد
    - گريس پايه غيرصابوني(بنتون)، حداكثر تا130 درجه سانتي گراد
    موارد كاربرد گريس ليتيمي (Multipurpose) عبارتند از:
    - مناسب براي گريسكاري ياتاقانهاي چرخ اتومبيل
    - كاربري مناسب در جلوبندي و اتصالات توپي وسايل نقليه
    - كاربردي مناسب در ماشين آلات ساختماني
    - كاربردي مناسب در صنايع نورد فولاد كه نياز به مقاومت حرارتي بالايي دارند
    - كاربردي مناسب در ياتاقانهاي تخت و غلطكي
    - كاربردي مناسب در تمامي سطوح متحرك در شرايط خشك و مرطوب
    
    
    موارد كاربرد گريس كلسيمي
    - قابل كاربرد در پمپ هاي آب
    - كاربري مناسب در شاسي اتومبيل هاي سنگين و ماشين آلات كشاورزي
    - كاربري مناسب در روانكاري اتصالات متحرك
    - كاربري مناسب در محيطهاي مرطوب
    - عملكرد مناسب تحت شرايط سرعت و فشار پايين( در شرايط
    سخت تر، از ادتيو EP در گريس ياد شده استفاده مي شود)
    
    
    موارد كاربرد گريس سديمي
    - قابل كاربرد در صنايع نساجي
    - كاربري مناسب در ياتاقانهاي باز تمامي ماشين آلات و صنايع در شرايط خشك دنده هاي بسته
    (به علت ساختار اليافي بلند و خشن، اين نوع گريس قابليت پمپاژ خوبي نداشته و در سيستم گريسكاري مركزي قابل استفاده نيستند)
    
    
    موارد كاربرد گريس بنتوني (Non drop grease)
    - قابل كاربرد در درجه حرارت هاي بالا
    - كاربري مناسب در ياتاقانهاي كوره
    - مصارف عمومي ياتاقانها
    (تعويض اين نوع گريس ها در فواصل زماني كوتاه لازم است.)
    ويژگي هاي گريس هاي فشار پذير( اي پي دار):
    - حاوي مواد مقاوم كننده در برابر فشار (Extreme Pressure)
    - داراي طول عمر كوتاه تر
    - داشتن بوي تند نسبت به گريس هاي معمولي
    عوامل موثر در انتخاب نوع گريس عبارتند از:
    - شرايط دما و فشار سيستم
    - سازگاري گريس با تركيبات لاستيكي، واشرها و عايق ها
    - طول عمر گريس و امكان گريس كاري مجدد
    - چگونگي رفتار گريس در درجه حرارت هاي مختلف
    - خواص ضد خوردگي و ضد زنگ زدگي گريس
+ نوشته شده توسط فرهاد در دوشنبه بیست و ششم فروردین 1387 و ساعت 11:13 |
خط توليد دانه سازي PET,PE,PP,PC


1.دستگاه مخلوط کن2.اکسترودر دو اسکرو3.اتاق هواکشي

4. عوض تور به طور دستي يا فشار هيدورليک  5. نوک ماشين برش سرد

6. شيار آب جهت خنکسازي     7.دستگاه خشک کننده       8. دستگاه برش دانه


+ نوشته شده توسط فرهاد در پنجشنبه بیست و سوم اسفند 1386 و ساعت 16:48 |
PE,PVC خط توليد دانه سازي

دستگاه بارگيري اندازه گيري
اکسترودر دو اسکرو
اتاق هواکشي
عوض تور بطور دستي يا فشار هيدروليک
برش با حرارت نوک ماشين
دستگاهبرشو خنکسازي به وسيله باد
دستگاه باد زنيحمل و نقل
دستگاهجدا کننده به وسيله گردباد
دستگاهبادزني جهت خنکسازي

+ نوشته شده توسط فرهاد در پنجشنبه بیست و سوم اسفند 1386 و ساعت 16:47 |
ترمودینامیک و پراگماتیسم(THERMODYNAMICS & PRAGMATISM)





چکیده: در این مقاله نشان داده می شود که مباحث مرتبط با ترمودینامیک مهندسی, اساساً بر بر پایهء دیدگاههای مسلک اصا لت عمل (پراگماتیسم) بنا شده اند.

آیا سیکل کارنو صرفاً مدلی ذهنی است و الی الابد هیچ نتیجهء عرضی دربر نخواهد داشت؟ آیا دستیابی به کارایی صد درصد, مستلزم نقض قانون دوم ترمودینامیک است؟ در این نوشتار, پرسشهایی از این دست, تحلیل و بررسی می گردد.

مقدمه

پرسشهای فلسفی گسترده ای پیرامون ترمودینامیک وجود دارد که تحلیل آنها غالباً در حوزه مباحث فلسفهء علم جای می گیرد. ترمودینامیک ,آنجا که در قالب مسائل مطروحه مهندسی ارائه می گردد بیشتربه جنبه های عملگرایانه ودیدگاههای مبتنی برپراگماتیسم pragmatism)) می پردازد . بدین معنا که فلسفه های "کنه گرا" و اسکولاستیک (scholastic) که به ماهیات و هلیات می پردازند در ترمودینامیک مهندسی دیده نمیشوند. " فلسفهء پراگماتیسم, به جای آنکه مبدﺃ اصل فکر و عقیده ای را بپرسد از نتایج و ثمرات آن جویا می شود, لحن کلام را از مقولات و مبادی برمیگرداند و از عواقب و نتایج سوا ل می کند."[1]. در واقع پراگماتیسم,عطف نظر به عواقب و ثمرات و فوائد یک مبحث است.

 کلمه‌ پراگماتیسم (از کلمه یونانی پراگما به معنای عمل) را نخستین بار چارلز پیرس(1914- 1839(Charles Pierce در مقاله معروفش با عنوان "چگونه می‌توان افکار خود را روشن ساخت"، به کار برده است. پیرس دراین مقاله ثابت می‌کند که برای بررسی یک فکر, کافی است به تعیین رفتاری که این فکر برمی‌انگیزاند، بپردازیم. در حقیقت پراگماتیسم, فلسفه ای است تمام عیارعلیه ایده آلیسم و کاوشهای عقلانی محض که هیچ فایده ای برای انسان ندارد. پراگماتیسم قائل به این است که حقیقت, امر جدایی از انسان نیست؛ بلکه تنها دلیل برای اینکه یک نظر درست یا حقیقی باشد و نظر دیگری باطل و خطا، این است که اولی در عمل به درد انسان بخورد و برای او کارآمد و موثر باشد و دیگری چنین نباشد. به این ترتیب، معنای صدق قضیه در پراگماتیسم تغییر می یابد . صدق هر گزاره، فقط توسط نتایج عملی آن سنجیده می شود نه در مقایسه با واقعیت خارجی .از این منظر, یک فکر یا عقیده تا وقتی که فقط عقیده است، بخودی خود نه صحیح است و نه غلط؛ بلکه فقط در جریان آزمایش و کار برد عملی آن , و فقط برحسب نتایجی که از آن استحصال میشود، ارزش صدق و کذب پیدا می کند. بنابر این امکان رسیدن به حقیقت مطلق منتفی است. زیرا هم علم ، و هم مسائل و مشکلات ما همواره در حال تغییر است, پس در هر مرحله، حقیقت، آن چیزی خواهد بود که ما را قادر سازد تا به نحو رضایت بخش، مسائل و مشکلات جاری آن زمان را بررسی و حل کنیم .در مکتب پراگماتیسم، افکار و عقاید همچون ابزارهایی هستند برای حل مسائل و مشکلات بشر؛ تا زمانی که اثر مفیدی دارند، صحیح و حقیقی اند و پس از آن خطا و نادرست می شوند. بدین ترتیب , ممکن است عقیده ای طی مدتی موثرواقع شود و از این رو حقیقی باشد؛ لیکن ممکن است بعدها نتایج رضایت بخشی نداشته باشد و به نظریه ای باطل و خطا تبدیل گردد. پراگماتیسم ,وجود را منوط به نتیجه می داند و هر اصالتی را بر حسب نتیجه ای که می دهد ارزش گذاری می کند . در حقیقت, پراگماتیسم وجود را بدون نتیجه ، عدم میداند و حتی لزوم بررسی هم برای آن قائل نمی شود. ایده آ ل سازی در محاسبات ترمودینامیکی , گواهی بر این مساله است که ترمودینامیک مهندسی برپایه دیدگاههای پراگماتیستی قرار دارد. چرا که اغلب, جنبه های عملی موضوعات را در نظر می گیرد و دیدگاههای اسکولاستیک به معنای جستجوی علت العلل درآن راهی ندارند. زمانیکه مدلهای ذهنی اصطلاحاً غیرممکن در ترمودینامیک مهندسی طرح می گردد بیشتر عطف به موضوع صرفه اقتصادی یا محدودیت ابزار می شود و سخنی از عدم امکان مطلق آنها به میان نمی آید. بعبارت دیگر تعبیری که از اصطلاح "غیر ممکن" مد نظر است نوعاً متفاوت با مساله محالات ذاتی یا وقوعی assertoric است.

آیا مجادله فلسفی پیرامون ترمودینامیک, بیهوده است؟

آیا ممکن است بحثها و مجادلات فلسفی پیرامون چنین مباحثی که در حیطه و قلمرو فلسفهء علم جای می گیرند اساساً پوچ و بیهوده باشند؟ صاحبنظران زبان شناسی علم تفسیر(Hermeneutics) نظیر پل ریکور و دوره اول ویتگنشتاین اعتقاد داشتند که مشاجرات فلسفی اصلاً درباره جهان نیستند وفقط نوعی بحث زبان شناسی هستند. در نتیجه برای آنها هرگونه فلسفه, بیشتر برای به دورافکندن فلسفه بود تا اینکه مثلاً در جهت تدوین مسائل فلسفه علم باشد. " اگر جبر منطقی یعنی جبر حاکم بر عالم گفتار مباحث و الفاظ, جای خود را به به امر دیگری واگذارد که نه فقط بر گفتار و لفظ بلکه بر واقعیت هم حاکم باشد این امر چه خواهد بود؟ "[2] ویا طرفداران مکتب فرا استراکتورالیسم(post structuralism) و شخص میشل فوکو امکان مباحثی تحت عنوان فلسفه علم را باطل می دانند. پوزیتیویستها (positivists) نیز قدرت علم را تا حدی زیاد می دانند که نیاز به هرگونه فلسفه ای را باطل تلقی می کنند . از دیدگاه آنان این بحثها بیشتر, نوعی "خیالبافی فیزیکی" است. از این رو _ رودلف کارناپ_ که در تاریخ فلسفه علم معاصر به عنوان یک پوزیتیویست شناخته می شود پایان عمر متافیزیک را در 1930 نشان داد و هرگونه مجادله فلسفی در این زمینه را پوچ و بیهوده اعلام کرد. در اگزیستانسیالیسم دو دیدگاه رایج در این باب وجود دارد. اگزیستانسیالیست هایی نظیر هایدگر, طبیعت را موضوع تعمق فلسفی می دانند و در نتیجه به نوعی پرداختن به فلسفه علم را می پذیرند. در حالیکه مکتب اگزیستانسیالیسم ژان پل سارتر موضوع چنین بحث های فلسفی را خود آگاهی انسان می داند. در هر حال دیدگاههای متفاوتی نسبت به حقانیت مباحث (Discourse) فلسفه علم وجود دارد. برخی این مجادلات را بیهوده و یا یک جدل بی حاصل صرفاً زبانی ارزیابی کرده اند و برخی دیگر پرداختن به این مسائل را جستجوی اساسی ترین پرسشهای فلسفی دانسته اند. موضوع این نوشتار تحلیل دیدگاههایی است که حقانیت مبحث فلسفه علم را پذیرفته اند. فلسفه علم از نظر آنچه نتایج فلسفی علوم است به بخشهای مختلفی تقسیم می شود. مسائل مرتبط با متافیزیک, مسائل معرفت شناختی(Epistemology) نظیر تئوری های شناخت و مبانی و پیش فرضهای فلسفی و دسته بندی موضوع شناخت بین عینیت و ذهنیت, یا مسائل ارزش شناختی(Axiology) و الی آخر. اما چگونگی شکل گیری تئوریهای علمی یکی از مهمترین موضوعات مورد توجه در فلسفه علم می باشد . مساله چگونگی شکل گیری تئوریهای علمی , مشتمل بر دونظریه اصلی میباشد _ یکی نظریه توماس کوهن(T.Kuhn) ودیگری نظریه کارل پوپرK.popper)) _ نظریه توماس کوهن تحت عنوان نظریه سوبژکتیویستی یا ذهنیت گرایانه((subjectivity و همچنین نظریه کارل پوپرکه در کتاب دانش عینی _objective knowledge_ بیان شده است بیشتر به نام نظریه ابژکتیویستی یا عینیت گرایانه(objectivity) شهرت دارد. کوهن اعتقاد داشت که "علوم بر مبنای پارادایم (paradigm) با سرمشق های معین جلو می روند. این سرمشق ها پیش فرض های قبول شده ای هستند که در حل مسائل مورد تحقیق , هیچگاه مورد تردید واقع نمیشوند"[3]. مثلاً در پارادایم نیوتنی , زمان و مکان مستقل از یکدیگر وجود خارجی داشته و نیرو در این سیستم برابر است با حاصلضرب جرم در شتاب. اما این پیش فرض های از پیش قبول شده بر دانش حضوری یا همان ادراک شهودی (Intuitive reasoning) تکیه دارند که چندان محل اطمینان و یقین نیست. از همین روست که امکان دارد سرمشقهای شهودی در پارادایم ها که در یک زمان کاملاً بدیهی بوده در زمان دیگر اعتباری نداشته باشند. بعنوان مثال پس از ارائه نظریه نسبیت, " فرض فیزیک کلاسیک در مورد مطلق بودن همزمانی ,که بر مبنای بدیهیات اولیه و فرضهای پیش آزمونی قرار داشت"[4] دیگر یک بدیهی بی نیاز از تحلیل محسوب نمی شود. توماس کوهن می گوید هرگاه تعداد زیادی از مسائل تحقیق, خود پارادایم را زیر سوال ببرند شرایط بحرانی پیش آمده و در این حالت به تدریج پارادایم جدیدی شکل می گیرد که جایگزین پارادایم قدیمی میگردد. (مثل جایگزینی تئوری نسبیت اینشتین به جای تئوری های مکانیک نیوتنی) . از این رو مطابق با نظریه ذهنیت گرایانه کوهن, واقعیت های عینی, هرگز نتایج تئوریک فلسفی به بار نمی آورند وبه بیان دیگر این ذهنیت است که برعینیت تقدم دارد. در ترمودینامیک با مفاهیمی نظیر مدل ایده آل سیکل کارنو یا سیکلهای معادل آن روبرو هستیم که گفته می شود هیچ نتیجه عینی در بر ندارند. و این درحالیست که عملی نبودن سیکلهای معادل سیکل کارنو , بیشتر از جنبه مواجهه با محدودیت عمل ابزارهای مورد استفاده می باشد نه ازاین بابت که مدلهای ذهنی مذکور, اساساً امکان عملی شدن نداشته باشند. بنابراین می توان تصور کرد که روزی انسان بتواند بر محدودیتهای سد راه عملی شدن برخی از مدلهای ترمودینامیکی, غلبه کند وتجارب بعدی تدریجاً به شکل گیری پارادایم جدیدی منجر شود و حتی اصول مسلمه ترمودینامیک کلاسیک نیز مورد تردید قرار گیرند. هیچ استبعادی ندارد روزی ابزارها و سیستمهایی طراحی شوند که محدودیتهای کنونی را نداشته باشد یا شیوه هایی ابداع شود که به کمک آنها عبور ازمحدودیت و الزام قانون دوم ترمودینامیک به نوعی ممکن شود. وشاید در آنصورت تحولات شگرفی در زندگی انسان بوجود بیاید . از این رو این امکان وجود دارد که مجادله کنونی پیرامون تعابیر فلسفی ترمودینامیک , در آینده به شکل گیری پارادایم جدیدی منجر شود و از دیدگاه پراگماتیسم, دستاوردهای عملی نیز داشته باشد.

امکان و تحقق سیکل کارنو

در این بخش به بررسی مساله امکان (possibility) و یا تحقق سیکل کارنو و بعبارتی به تحلیل برهان وجودی( (ontological proof سیکل کارنو می پردازیم . آیا مفهومی به نام سیکل کارنو وجود (existence) دارد یا اینکه این مدل , صرفاً یک تصوریا تخیل (imagination) در ذهن انسان است؟ اصطلاح وجود داشتن در اینجا قدری محل مناقشه است. چرا که تصور چیزی( یا امری) یا حتی تصور خصوصیاتی برای چیزی، منجر به ضرورت (necessity) وجود آن نمیشود. آنچه که بر وجود دلالت می کند تجربهء خصوصیات معینی از آن چیز است که منجر به ضرورت و ایجاب (affirmative) وجود میشود. وجود درخود، دارای نوعی تمامیت ( (totalityاست , اما تمامیت آن نزد ما آشکار نیست و البته همین دال بر وجود آن است. استقلال و خودایستایی وجود، امری اساسی است. اگرچنین نباشد، امرموجود، ثانوی وعَرَضی ((accidental است. برای تحلیل این پرسش که آیا سیکل کارنو یک چیز موجود است یا خیر باید به تبیین مساله وجود بپردازیم. برای وجود سه خاصه مطرح می گردد که عبارت اند از:

الف) دگرگونی و تغییر(becoming)

ب) اثرگذاری و اثرپذیری (interaction)

ج) خودایستایی و خوداتکایی

هرقدر برتری امری از نظر ماهیت، بیشتر باشد، آنگاه احتمال و امکان وقوع یا بالفعل (actual) بودن و واقعیت داشتن آنreality)) به همان میزان کمتر است. باید دقت کرد که وجود، یک صفت و یا به بیان دیگر, یک محمول (predicate) حقیقی نیست. آیا مدل ایده آل سیکل کارنو موجودی است واجد همه صفات ایجابی واساساً هیچ ما به ازاء واقعی می تواند داشته باشد؟ باید گفت فقط وجود عینی و حاضر در جهان، بالضروره هست و انکار وجود آن نیز مستلزم تناقض ؛ اگر موجودی عینیت داشته باشد، وجود برای آن ضرورت است.البته امانوئل کانت, ثابت می کند که مفهوم "موجودی که بالضروره وجود دارد" وجود ندارد و بیان می دارد موجودی که انکار وجود آن مستلزم تناقض باشد، فاقد مفهوم است. مثلاً یکی از براهین کانت در این باب این است که گزاره ها propositions)) و قضایای theorems)) وجودی، ترکیبی (synthetic) هستند، نه تحلیلی ((analytic. بنابراین، انکارآنها منجر به تناقض نمی شود. اما درقضایای تحلیلی، محمول ازقبل در مفهوم ِ موضوع (subject) مندرج است، ازاینرو انکارآنها مستلزم تناقض است. در برهان آنسلم (Anselmus) که به برهان وجودی (ontological argument) معروف است میخوانیم " وجود عینی عالی تراز وجود ذهنی است، اما وجود ذهنی می تواند واجد خاصه های خیالی برتری باشد که وجود عینی فاقد آنهاست." به هر ترتیب , وجود ذهنی در مخیله می گنجد و می توان آن را تصور کرد. فی المثل کارایی صددرصد برای ما قابل تصور است و دست کم می توانیم بگوییم که در ذهن موجود است. اما کارایی بیش از صد در صد را حتی تصور هم نمی توان کرد. تصور صورت اعلای کارایی یک سیکل ترمودینامیکی در ذهن ما کارایی صددرصد است و بیش از آن, چه درذهن و چه خارج ازذهن، قابل تصورنیست. کارایی صد درصد هرچند ازنظرعینی, هیچ و عدم باشد ، لااقل قابل تصوراست. (اگرچه که ازوجود ذهنی چیزی یا امری, نمی توان وجود عینی آن را نتیجه گرفت). مفاهیمی هستند که حتی تصور هم نمی شوند. مثل کارایی بیشتر از صددرصد یا وجود عالی ترین موجود, مفهوم عالی ترین موجود حتی درذهن هم قابل تصورنیست، زیرا هرچه را درذهن تصورکنیم، بازهم عالی ترازآن را می توان تصور کرد. یا مثال دیگر اینکه هرقدرعدد بزرگی را تصورکنیم، بازهم عدد بزرگترازآن را می توان درنظر گرفت، اما عدد بی نهایت بزرگ یا بزرگترین عدد, وجود ندارد. این مفاهیم فاقد حد هستند و بنابراین, هم غیرقابل تصور و هم ازنظرعینی هیچ و عدم اند . مفاهیم این چنینی , از دسته موهومات و سفسطه ها ( (fallacyهستند. وقتی امری قابل درک یا تصور نباشد، قابل بیان هم نیست. شاید پرسیده شود پس جنبه های نامتناهی برخی از مفاهیم عینی، چگونه شکل می گیرند؟ در پاسخ باید گفت برداشتهای غیرقابل تصور از امور عینی , برخاسته ازشیوه برخورد یا نحوه تبیین ماست. هرامرعینی، اگرچه دریک یا چند جنبه، نامتناهی و غیرقابل تصور باشد، حداقل دریک یا چند جنبه، متناهی و قابل تصوراست واتفاقاً همین امر هم هست که آن را عینی و موجود می سازد برای مثال: عدد گنگِ(irrational number ) 2√ وقتی بصورت یک عدد اعشاری، یعنی …4142135/1 بیان می شود، این رشته، نامتناهی وغیرقابل تصوراست، اما وقتی که تحت عنوان وتر یک مثلث قائم الزاویه ی متساوی الساقین که طول هرساقِ آن یک واحد است بیان شود، کاملاً قابل تصور وعینی می گردد. "هرچیزی که فکر درباره آن می اندیشد چه به طور واضح مستدل باشد و یا نباشد, یک واقعیت است. در عین حال که ممکن است باطل و کذب باشد و یا به وضوح مدلل, ولی همچنان یک واقعیت است… دربارهء Actuality باید گفت آیا Thing واقعیت دارد؟آیا حضورش یک واقعیت مسلم است؟ طبق فرهنگ لغات, واژهء Fact یعنی آنچه که عملاً و به عینیت اتفاق افتاده است" [6] مطابق آنچه که گفته شد سیکل کارنو نوعاً واقعی (real) است.

و دست کم وجود ذهنی آن را نمی توان انکار کرد. ضمن آنکه دانستیم هر واقعیتی، لزوماً عینی نیست؛ و همچنین بررسی کردیم که هرگاه امری, قابل فهم و درک و قابل توضیح و تصورنباشد، آن امراساساً وجود ندارد و بطور دقیق تر، واقعیت (reality) ندارد.

1.3 آیا دستیابی به کارایی صد درصد, مستلزم نقض قانون دوم ترمودینامیک است؟

عوامل برگشت ناپذیری (Irreversibility) سبب اتلاف انرژی شده و دستیابی به کارایی صددرصد را ناممکن می کنند. ﺴﺆالی که منطقاً مطرح می گردد این است که اگر موتور حرارتی(Heat engine) با کارایی صددرصد عملی نیست حداکثر کارایی قابل حصول چقدر است؟ در پاسخ به این پرسش باید فرآیند ایده آل را تعریف کرد که فرآیند بازگشت پذیر (Reversible) نامیده می شود. فرایند بازگشت پذیر برای سیستم به صورت " فرآیندی که قابل بازگشت است و به گونه ای انجام می گیرد که هیچ گونه تغییری در سیستم یا محیط به جای نمی گذارد" [7] تعریف می گردد. از جمله عواملی که سبب بازگشت ناپذیری می شوند می توان چند عامل نظیر اصطکاک, انبساط آزاد, انتقال حرارت به دلیل اختلاف محدود درجه حرارت, اختلاط دو ماده مختلف, اثرات پسماند ,و اتلاف iR^2 در شبکه های الکتریکی و فرآیند احتراق را نام برد. اگر کارایی همه موتورهای حرارتی کمتر از %100 باشد در این صورت کاراترین سیکلی که در عمل می توان داشت چیست؟ چنین برداشتی دقیقاً بیانگروجود دیدگاههای مبتنی بر پراگماتیسم در ترمودینامیک مهندسی است. بر اساس این دیدگاه ,امید به ساخت و طراحی ماشین های حرکت دائم PMM و نیز بهره برداری صددرصد از موتورهای حرارتی بی فایده تلقی شده و به بیان دیگر از ما می خواهد که مناقشه بر سر کارایی صد درصد را اساسا ً کنار بگذاریم و در مقابل به آنچه عملاً میسر و در دسترس است بپردازیم تا بلکه برای ما دستاوردها و نتایج عملی سودمند داشته باشد. اگر همه فرآیندهای یک سیکل ترمودینامیکی بازگشت پذیر باشند کاراترین سیکلی که می تواند بین دو منبع درجه حرارت ثابت عمل کند سیکل کارنو(carnot) است. در این حالت, سیکل نیز بازگشت پذیر خواهد بود و از این رو چنانچه سیکل معکوس گردد موتور حرارتی تبدیل به یخچال خواهد شد. سیکل کارنو چهار فرآیند اساسی را در بر می گیرد که شامل دو فرآیند دما ثابت بازگشت پذیر و نیز دو فرآیند آدیاباتیک بازگشت پذیر (آیزنتروپیک) می باشد. دو قضیه درباره کارایی سیکل کارنو وجود دارد که نشان می دهد نمی توانیم موتور بازگشت ناپذیری داشته باشیم که کارایی آن از موتور بازگشت پذیری که بین همان دو منبع کار می کند بیشتر باشد. (چنین فرضی به نقض قانون دوم ترمودینامیک منجر خواهد شد). و قضیه دیگر بیان می دارد که همه موتورهایی که در سیکل کارنو بین دو منبع درجه حرارت ثابت عمل می کنند دارای کارایی یکسانی خواهند بود. در این مورد فرض می شود سیکل کارنویی وجود دارد که کارایی آن از سیکل کارنوی دیگری که بین همان دو منبع کار می کند بیشتر است و در نهایت این فرض اولیه نیز به نقض قانون دوم ترمودینامیک می انجامد. ضمن آنکه استدلال نوعاً درستی داشته ایم تنها نتیجه ممکن این خواهد بود که فرض اولیه نادرست بوده باشد. مغایرت فرآیندهای حقیقی با مدلهای ایده آل مربوط به عوامل برگشت ناپذیری است. بنابراین درمباحث ترمودینامیک مهندسی پذیرفته شده است که هرگز نمی توان بر عوامل برگشت ناپذیری غلبه کرد و از این رو دستیابی به کارایی صد در صد از اساس منتفی است. با این وصف سیکل کارنو صرفاً یک مدل ایده آل ذهنی است و تاکنون وجود عینی نداشته است. پس ترمودینامیک مهندسی تنها با سیکلهای مبنا سر و کار خواهد داشت و به "ملاحظاتی در مورد تعدیلات خاصی که هدف از آنها بهبود عملکرد در سیکلهای مبناست" می پردازد. نمونه هایی از این تعدیلات در راستای افزایش کارایی سیکلهای مبنا را می توانیم در تعبیه و طراحی ابزار و تجهیزاتی نظیر بازیاب ها و گرمکن آب تغذیه و … مشاهده کنیم. نیروگاه های ساده بخار در سیکل رنکین کار می کنند که کارایی آن از کارایی سیکل کارنو کمتر است. به دو دلیل سیکل رنکین یک سیکل مبناست. اول اینکه در فرآیند پمپ کردن سیکل کارنو سیال کاری در ناحیه دوفاز قرار دارد و ساختمان پمپی که بتواند مایع و بخار را دریافت و به صورت مایع اشباع تخلیه کند با مشکلات زیادی روبرو خواهد شد. ثانیاً در سیکل کارنو تمام انتقال حرارت باید در درجه حرارت ثابت انجام بگیرد.این بدان معنی است که حرارت باید به بخار در حال انبساط و تولید کار انتقال یابد که این چندان ممکن نیست.(اما در سیکل رنکین, بخار در فشار ثابت مافوق گرم می شود.)



بنابر این سیکل رنکین سیکل ایده آلی است که در عمل می توان تقریب زد. از این رو راهکارهایی اندیشیده می شود تا کارایی سیکل مبنای رنکین به کارایی مدل ایده آل کارنو نزدیک شود که از آن جمله می توان به ﺘﺄثیر متغیرهایی چون فشار و درجه حرارت اشاره کرد. در عین حال این تمهیدات هر یک محدودیت خاصی را نیز ایجاب می کنند. به عنوان مثال کاهش فشار کندانسور, افزایش فشار بویلر و مافوق گرم کردن بخار آب در بویلر که به افزایش کارایی سیکل رنکین می انجامند محدودیتهای زیادی را دربردارند. سایش تیغه های توربین, افزایش محتوی رطوبت و کیفیت بخار آب و … از پیامدهای آن است. مدلهایی نظیر سیکل بازیاب ایده آل نیز به دلیل همین محدودیتهای ابزار عملی نیستند. کارایی سیکل بازیاب ایده آل دقیقاً برابر با کارایی سیکل کارنو است. اما موانعی بر سر تحقق آن وجود دارد. نخست آنکه "امکان انتقال حرارت لازم از بخار آب موجود در توربین به آب تغذیه وجود ندارد. دیگر اینکه به علت انتقال حرارت, محتوی رطوبت بخار خروجی از توربین به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت که می تواند به سایش تیغه های توربین منجر شود. " [7] برداشت بخار از دیگر تمهیداتی است که برای افزایش کارایی سیکل انجام می گیرد. اگر از تعداد زیادی مرحله برداشت بخار و گرمکن های آب تغذیه استفاده شود کارایی سیکل نزدیک به کارایی سیکل ایده آل بازیاب (معادل کارایی سیکل کارنو) خواهد شد. لیکن در نیروگاهها مراحل برداشت بخار به ندرت از پنج مرحله بیشتر می شود. " این کار در عمل از نظر اقتصادی قابل توجیه نیست, زیرا صرفه جوییهای ناشی از افزایش کارایی به مراتب کمتر از آن است که هزینه تجهیزات اضافی (گرمکن آب تغذیه, لوله کشی و .. را جبران کند. " انجام این تمهیدات _بدون در نظر گرفتن صرفه اقتصادی_ ,استفاده از تعداد بسیار زیادی گرمکن حرارتی, در اختیار داشتن پمپی که هیچ الزامی بر مایع بودن فاز ورودی آن درکار نباشد و بتواند در ناحیه دو فاز عمل کند, بویلری که در سوپرهیت کردن بخار, محدودیت حرارتی نداشته باشد, شاید روزی دستیابی به کارایی صد در صد را ممکن کند. و باز هم شاید بتوان تصور کرد روزی با طراحی و تعبیه گریزگاههایی بتوان افتهای توربین, افتهای پمپ, افتهای چگالنده ,افتهای لوله کشی, که همه به نوعی بر اثر وجود عوامل بازگشت ناپذیری شکل می گیرند و سد راه افزایش کارایی میگردند, را جبران و عملاً بی اثر نمود, بی آنکه ناقض قانون دوم ترمودینامیک باشد, درست هماگونه که ﺘﺄثیر برخی از راهکارها را در افزایش کارایی مشاهده نمودیم. بنابراین دستیابی به کارایی صد درصد می تواند مستلزم نقض قانون دوم ترمودینامیک نباشد و با واسطه و بدون نقض این قانون هم بتوان بر عوامل بازگشت ناپذیری غلبه کرد.

+ نوشته شده توسط فرهاد در پنجشنبه بیست و سوم اسفند 1386 و ساعت 16:39 |

آنچه از جوشکاری باید بدانیم: انواع جوشکاری ، انواع الکترودها ، طریقه و محل استفاده و ...

انواع جوشكاري

I. جوشكاري با قوس الکتریکی :

یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الكترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشكاري نمود.

در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.

در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.

طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ.

انتخاب صحیح الکترود برای کار

انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل 2 میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهد.

انتخاب صحیح الکترود( از نظر قطر)

بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشكاري کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.
همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا - ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.

ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی

ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار

آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری

عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری

اطلاعات پاکت الکترود

مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهای الکترود بایستی علامت ها و نوشته هائی داشته باشند که حتی المقدور مصرف کننده را در دسترسی به کیفیت مطلوب جوش راهنمائی و یاری نمایند.
در روی پاکت الکترود علاوه بر نام کارخانه سازنده , نوع جنس نیز درج می شود که برای مصرف صحیح حائز اهمیت است.
هر پاکت الکترود بایستی علاوه بر اسم تجارتی الکترود, طبقه بندی آن الکترود را حداقل طبق یکی از استانداردهای مهم بیان نماید. برای آگاهی از طول زمان ماندگی الکترود در کارخانه, بازار یا انبار و غیره . شماره ساخت یا تاریخ تولید روی پاکت نوشته یا مهر زده می شود.
قطر سیم مغزی الکترود مصرف کننده را در کاربرد صحیح آن با توجه به صخامت فلز, زاویه سیار , ترتیب پاس و غیره راهنمایی می کند.
نوع جریان برق از اینکه جریان دائم یا جریان متناوب لازم است( با موتور ژنراتور یا ترانسفورماتور می توان جوش داد) یا هر دو و در جریان دائم نوع اتصال قطبی بایستی یا به عبارت یا علامت روی پاکت درج شود.
حالت یا حالاتی از جوشکاری که این الکترود در آن حالت یا حالات مناسب است روی پاکت بیان می شود.
درج حدود شدت جریان برق ( بر حسب آمپر ) جهت انتخاب اولیه ( تنظیم دقیق شدت جریان ضمن جوشکاری با توجه به عوامل مختلف انجام می شود) ضروری است. وزن الکترودها یا تعداد الکترود داخل هر بسته روی پاکت یا بر چسب آن درج می شود. نوشتن مواردی که در بالا به آن اشاره شد, روی پاکت مطابق بیشتر استانداردها اجباری است.
همچنین خواص مکانیکی و شیمیائی , وضعیت ذوب و کیفیت قوی, نحوه نگهداری و انبار کردن, درجه حرارت خشک کردن, مواد استعمال بخصوص و پاره ای توصیه های دیگر در روی پاکت برای آگاهی مصرف کننده چاپ شده و یا مهر زده می شود.

انواع الکترودها

الکترودهائی که در جوش اتصال فولاد به کار برده می شوند مفتولهای مغزی با آلیاژ یا بدون آلیاژ دارند که جریان جوش را هدایت می کند. شعله برق بین قطعه کار و سرآزاد الکترود می سوزد و الکترود به عنوان یک ماده اضافی ذوب می شود.
الکترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( دین 1913 ) که روی بسته بندی آنها نوشته شده است. علائم اختصاری تمام نکات مهمی که در به کار بردن آن الکترود باید مراعات شوند نشان می دهند.

مشخصات الکترودها

در جوشكاري مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.

E 60 10

E = جریان برق
60 = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع
1 = حالات مختلف جوشکار ی
0 = نوع جریان می باشد.

علامت اول
در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18 ).

در علامت دوم
عدد 6 و 0 یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع بوده بایستی آن را در 1000 ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود 60000 پاوند بر اینچ مربع است.
Kg/mm2

علامت سوم
حالات جوش را مشخص می کند که همیشه این علامت 1 یا 2 یا 3 می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهائی که علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گیرند.

علامت چهارم
خصوصیات ظاهری گرده جوش و نوع جریان را مشخص می نماید که این علائم از 0 شروع و به 6 ختم می گردند.

چنانچه علامت چهارم یا آخر صفر باشد موارد استعمال این الکترودها تنها با جریان مستقیم یا DC و با قطب معکوس می باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد می باشد.

چنانچه علامت چهارم یک باشد موارد استعمال این الکترود با DC , AC می باشد. شکل ظاهری جوش این الکترود صاف و در شکافها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زیادتر از گرده اول است.( AC = جریان متناوب و DC = جریان مستقیم می باشد. )

اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC , DC می باشد.نفوذ جوش متوسط و درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد نمای ظاهری آن محدب است.

اگر علامت چهارم 3 باشد این الکترود را می توان با جریان AC متناوب یا جریان مستقیم به کار برد. درجه سختی گرده جوش این الکترود کمتر از دو گرده اول و دوم و کمی بیشتر از گرده سوم می باشد و نیز در دارای قوس الکتریک خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزهای شکل محدب می باشد.

اگر علامت چهارم 4 باشد این الکترود را می توان با جریان DC , AC به کار برد.

موارد استعمال این الکترود برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش به روی هم لازم است می باشد.

چنانچه علامت آخر 5 باشد مشخصه این علامت این است که فقط جریان DC مورد استفاده قرار می گیرد و موارد استعمال آن در شکافهای باز و عمیق است. درجه سختی گرده جوش این الکترود کم و دارای قوس الکتریکی آرامی است و پوشش شیمیایی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.

چنانچه علامت آخر 6 باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه 6 است با این تفاوت که با جریان Ac مورد استفاده قرار می گیرد.

الکترودهای پر مصرف

انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا ...

II. جوشكاري به روش نقطه جوش

صنایع مدرن و پیشرفته امروزه رقابت شدید در تولیدات صنعتی و نظامی سبب پیشرفت سریع جوشكاري گردید اصولی که از جوشکاری مورد انتظار است این است که:

1. جوش سریع و تمیز باشد

2. مخارج تهیه مواد جوشکاری کم باشد

3. مخارج تهیه ماشین آلات حداقل باشد

4. به کاربرد همه جانبه واستفاده صحیح در همه جا از دستگاه جوشکاری ممکن باشد.

از دستگاههای سنگین جوشکاری یا دستگاههای زمینی برای جوشکاری ورقهای نازک و غیره نمی توان استفاده کرد.

نقطه جوشها به علت طرز کار صحیح و سریع با استفاده از فک های جوشکاری و مقاومت الکتریکی کاربرد زیادی در صنایع دارند و با اتصال دو قطب به ترانسفورماتور مبدل و فکهای آنها در اثر عبور جریان از نقطه تماس فکها و خاصیت مقاومت جریان به سرعت حوزه مشخصی گرم شده و چون این گرم شدن تا حد ذوب در نقطه مشخص و محدود است به علت سادگی و تمیزی از آنها استفاده می گردد. جریان آب در داخل فکها سبب جلوگیری از ذوب شدن آنها شده و این دستگاهها به اندازه های مختلف ساخته می شوند و علت اصلی ابداع نقطه جوش برای جوشکاری صفحات نازک می باشند که با دستگاههای دیگر جوشکاری به سختی ممکن می باشد.
قطعات مختلف نقطه جوش نوع شلاتر
توضیح اینکه کارخانجات شلاتر دارای انواع دستگاههای نقطه جوش یا جوش دادن نقطه بوده و از ریزترین قطعات تا بزرگترین قطعات را از لحاظ دستگاه جوشکاری با آمپراژ و قدرت مشخص تامین می نماید.

توصیف شکل

1. بازوهای جوشکاری نقطه جوش یا الکترودهای جوشکاری از پروفیل مخصوص

2. محل یا قلاب اتصال نقطه جوش (چون این نوع جوشکاری آویز در اکثر کارخانجات تولیدی استعمال می شود و بایستی کاملاً سریع التغییر و سریع العمل باشد).

3. دستگیره با محل گرفتن و فرمان دادن متخصص جوشکاری و قطعات و وسائل فرمان نیز دیده می شود برای سیلندر یا بدنه نقطه جوش

4. سیلندر نقطه جوش یا بدنه اصلی برای کورس دوبل یا تک با تغییر دهنده کورس سیلندر و ضربه گیر مربوطه که عمل تغییرات مکانی را به طور کلی انجام می دهد.

5. ترانسفورماتور جوشکاری که در خلاء ریخته شده و با آب سرد می شود . طبقه بندی ایزولاسیون . F

6. سردکنندگی سریع با آب در حداکثر زمان اتصال که چنانچه مدت زیادی هم وصل باشد سرد کنندگی انجام می گیرد.

7. محل اتصال کابل به دستگاه و سیمهای فرمان که بر طبق طول ضروری سری آن حداکثر 10 متر طول دارد و حداکثر دقت در طراحی و ساخت آن به عمل آمده تا از لحاظ اتصالات الکتریکی صیحیح باشد.

8. بازوی پائینی نقطه جوش که طوری طراحی گردیده است که احتیاج زیاد به رسیدگی و کنترل ندارد و مفاصل و اتصالات کاملاً دقیق می باشند.

9. فاصله صحیح و قابل تغییر مطابق با احتیاجات کار بازوی جوشکاری را می توان تغییر داد و بسته به ابعاد کار آن را تنظیم کرد.


مسئله مهم در نقطه جوش "اول ورود جریان آب و خروج آن ، از فک ها یا بازوهای جوشكاري است که بایستی دقیقاً کنترل شودکه باعث سوختن فک ها و دستگاه نشود.

مسئله دوم – زمان اتصال نقطه جوش است که در بعضی مواقع نیز از تامیر استفاده می گردد (قطع و وصل کننده دقیق زمان)

مسئله سوم- انتخاب صحیح الکترود یا دستگاه جوش با آمپر و و لتاژ مناسب می باشد که بسته به ضخامت کار بایستی طراحی و خریداری گردد.

مسئله چهارم – تمیز بودن فکهای جوشکاری به وسیله سمباده یا سوهان می باشد که اتصالات پهن و نادقیق به دست ندهد و بایستی فکها پس از مدتی تیز شوند

انواع وسایل نقطه جوش دستی و آویز و لوله های اتصال آب به فک های آنها نشان داده شده است این شكل نوعی آموزش بصری و توضیحی است که جایگزین عدم وجود امکانات کارگاهی دیگر می گردد.

III. جوشکاری فلزات رنگین

جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی)

فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب
تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشكاري می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.

شکاری مس با گاز

بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد.

ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.

جوشکاری سرب

در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.

جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج

چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.

نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.

جوشکاری منگنز

از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود.

برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد.

قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد.

جوشکاری برنج با گاز

برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود.

فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود.

توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوص جوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری از اکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنج باید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله را باید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجه ذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش به وجود می آید. مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ای از آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. و اکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راست به چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری و خروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود.

جوشکاری فولاد زنگ نزن با گاز

قابلیت هدایت حرارت فولاد زنگ نزن کمتر از فولاد معمولی می باشد و می توان سر مشعل را کوچکتر انتخاب کرد. شعله جوشکاری باید برای جوش فولاد زنگ نزن خنثی باشد زیرا اکسیژن یا استیلن اضافی با عناصر تشکیل دهنده فولاد زنگ نزن ترکیب شده و درز جوش خورده پس از مدتی زنگ می زند . روانساز جوشکاری فولاد زنگ نزن را به صورت خمیر در آورده روی درز جوش می مالیم . سیم جوش باید حتی المقدور از نوع خود فولاد زنگ نزن انتخاب شود و بهتر است تسمه باریکی از جنس همان فولادی که باید جوش داده شود را بریده و به جای سیم جوشکاری استفاده کرد.
در روش جوشکاری این فولاد مشعل را باید طوری نگهداشت که زاویه آن نسبت به کار بین 80 تا 90 درجه باشد . زاویه سیم جوش در حدود 20 تا 40 درجه است وسیم جوشکاری را جلوی مشعل نگذارید تا همزمان با لبه کار ذوب شود و نوک مخروطی باید با ناحیه مذاب تماس داشته باشد تا از اکسیده شدن فلز جلوگیری کند. و شعله را نباید یک دفعه از کار دور نمود زیرا درجه انبساط فولاد زنگ نزن بیشتر از فولاد معمولی است و بابست های مخصوص از پیچیدن و کج شدن آن در موقع جوشکاری باید جلوگیری کرد فاصله لبه کار را باید برای هر 30 سانتیمتر 3 الی 4 میلیمتر بیشتر در نظر گرفت. پس از تمام شدن کار جوشکاری به وسیله برس و شتشو مواد اضافی تفاله و روانساز و یا گرد جوشکاری اضافی را باید کاملاً تمیز کرد و بر طرف نمود.

جوشکاری فولادهای مولیبدونی

وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می برد مخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لوله هائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارای مقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعات مقاوم هواپیما به کار برده می شوند. جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشد با این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 و E_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان از فولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود. در مورد جوشكاري ورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرم کرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعه به آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آن کاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوای معمولی سرد کرد.

جوشکاری مونل واینکونل

فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن و آلومینیوم و منگنز.
فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نيكل ، 15% گرم و 5% آهن.
این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر و ظروف حامل مایعات به کار می روند.
مونل و اینکونل را می توان با الکترودهای پوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد.
بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتها امکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنها کمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونل واینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد.

1. قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید.

2. به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست.

3. از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل آید.

4. درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد.

5. – گرده های باریک ایجاد گردد.

جوشکاری طلا

جوشکاری طلا به طریقه DC باجریان مستقیم انجام میگرد. الکترود را به قطب منفی وصل می نمائیم و یا با جریان فرکانس زیاد جریان متناوب کار میکنیم . ضمناً می توان برای جوشکاری طلا از طریقه جوشکاری نقطه جوش استفاده کرده که با الکترود و لفرامی عمل می نماید و پس از جوشکاری به وسیله صیقل نمودن با الکل کار را براق می نمائیم . ضمناً به وسیله جوشکاری کند پرسی نیز می توان طلا راجوش داد. جوش دادن متداول با شعلهای ریز و دقیق شبیه جوشکاری نقطه جوش می باشد.

جوشکاری آلومینیوم با گاز

تنظیم شعله مشعل استیلن یا کاربید و هوا درموقع جوشکاری آلومینیوم

در وهله اول برای شروع کار جوشكاري آلومینیوم باید مقدار استیلین کمی از اکسیژن بیشتر باشد زیرا روانساز هنوز کاملاً گرم نشده و نمی تواند اکسیژن را جذب نماید.
پس از شروع جوشکاری از شعله خنثی استفاده می گردد و سیم جوش در حال جوشکاری ممکن است از آلیاژ آلومینیوم یا آلومینیوم خالص باشد که پنج درصد سیلیسیم دارد و توجه شود که قطر سیم جوش باید کمی بیشتر از قطعاتی باشد که می خواهیم جوش بدهیم و آن را در موقع جوشکاری گرم نموده و د روانساز وارد می کنیم.

نکات مهم دیگر جوشکاری آلومینیوم با گاز استیلن

پس از تمیز نمودن سطح بالائی فلز آلومینیوم با رنده, سوهان و برس ورقهای آلومینیوم کمتر از 5/0 میلیمتر را می توان از طریق خم کردن لبه آنها بدون سیم جوش جوشکاری نمود و ورقهای کمتر از 3 میلیتر احتیاج به پخ زدن ندارند, چنانچه امکان جوشکاری از دو طرف باشد دو نفر جوشکار می توانند ورقهای به ضخامت حتی 15 تا 20میلیمتر را لب به لب جوش بدهند و برای لوله های ضخیمتر آن را پخ می زنند. قطعات ریخته گری شده آلومینیوم را فقط در وضع افقی جناغی نموده, جوش می دهیم و پنبه نسوز یا آجر نسوز زیر کار نباید فراموش شود. و قطعات طولانی را باید به وسیله بست هائی به یکدیگر متصل نمود و قرار دادن پنبه نسوز برای جلوگیری از ریختن آلومینوم است.

نکات دیگری که پس از جوشکاری آلومینیوم باید رعایت شود

چکش کاری درز جوش در حالت گرم برای ازدیاد استحکام با ضربات سریع و ملایم انجام می گیرد و زیر کاری تکیه گاه نباید حالت فنریت داشته باشد.به وسیله محلول اسید نیتریک, روانساز باقیانده در روی سطح فلز را به وسیله برس زدن در آب گرم یا محلول اسید از روی آن بر می داریم. و با آب گرم می شوئیم و بهتر است پس از خاتمه جوشکاری آنها را کمی گرم کنید و در هوای آزاد نگذارید تا به تدریج برای آماده سازی قبلی به طوری که گفته شد قطعات آلوده به روغن و گریس را به وسیله بنزین و سپس با محلول سود 10% باید شست یا گرم کرد که چربی ها بسوزد و با برس تمیز گردد. قطعات بزرگ را مانند قطعات چدن قبلاً گرم می نمائیم و هیچگونه تغییر ظاهری در آلومینیوم مشاهده نمی گردد.

جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم

در مورد آلیاژهای آلومینیوم روش جوشکاری خالص آلومینیوم می باشد و روانساز می تواند در مورد قطعات شکسته آلومینیوم کثافات را از درز شکسته شده بیرون آورد . هر چند منیزیم آلیاژ بیشتر باشد عمل جوشکاری دشوارتر شده و لایه اکسیدی از سیلان فلز مذاب جلوگیری می نماید. بدین جهت جوشکاری آلیاژهائی که بیش از 5/2% منیزیم دارند احتیاج به مهارت زیاد جوشكاري دارد و بهتر است این آلیاژها را با قوس الکتریکی و گاز محافظ جوش داد .چون درموقع جوشکاری منیزیم آلیاژ می سوزد و سیم جوش با دارا بودن منیزیم باید کمبود منیزیم ناحیه ذوب را تأمین نماید. در مورد عملیات بعد از جوشکاری چون درز جوش خاصیت فلز ریخته شده را پیدا می نماید سخت تر شده و بایستی آن را با چکش کاری درمحل جوشکاری شده تا اندازه ای تصحیح کرد.

جوشکاری فلزات رنگین با برق

فلزات رنگین به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و آلیاژهای آن باشد مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم – منگنز- روی – سرب تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنایی اصول جوشكاري می توان با قوس الکتریکی جوش داد و باید خواص فلزات را در نظر گرفت.

مس

فلزی است قرمز رنگ با جلای فلزی – قابلیت جوشکاری و هدایت الکتریسته و حرارت مس خوب است. نقطه ذوب 1083درجه سانتی گراد است و آن را از سنگ معدن استخراج می کنند مس با اکسیژن ترکیب شده و اکسید مس می دهد.

جوشکاری مس با برق

بهترین راه جوشکاری مس با جوش گاز اکسیژن و کاربید است. ولی می توان جوشکاری را با قوس الکتریکی نیز انجام داد. ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند ولی چون قابلیت هدایت حرارت مس زیاد است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر در نظر گرفت و بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد . زاویه الکترود نسبت به قطعه کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس باید 10 تا 15 میلیمتر باشد.

برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغال استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتر از آلیاژ، مس و قلع و فسفر ساخته شده است. گاهی از الکترودهائی که دارای فسفر برنز، سیلیکان با آلومینیوم هستند استفاده می شود.

جوشکاری برنج با برق

برنج بهترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع ومقداری سرب تشکیل میشود. این فلز در مقابل زنگ زدن و پوسیدن مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می شود بنابراین جوشکاری این فلز با الکترود فلزی مشکل است.

در موقع جوشکاری ، روی بخار شده و اکسید آن محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید محل کار تهویه گردد.

حرکت دست در موقع جوشکاری بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده و گرده جوش کمتری ایجاد شود تا فرصت زیاد برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و الکترود معمولی جوشکاری نمود. درجوشکاری با الکترود گرافیتی از آلیاژ برنز یا از آلیاژی مشابه آلیاژ فلزی که باید جوش داده شود استفاده می شود. و نیز در جوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می گردد. فاصله الکترود تا کار باید حدود 5 تا 6 میلیمتر باشد.

جوشکاری روی با برق

قبلاً قطعات روی را به وسیله لحیم قلع به هم متصل می کردند ولی امروز جز در مواردی که قطعات روی را به وسیله لحیم کاری بتوان اتصال داد این فلز را جوش می دهد. در جوشکاری روی، روانساز لازم است که بتواند از اکسیداسیون کاملاً جلوگیری کند. با شعله ملایم پستانک کوچکی که زاویه که تمایل آن نسبت به قطعه کار در حدود 30 درجه باشد می توان با سرعت زیاد قطعات روی را جوش داد و درز جوش خورده تمیزی به دست آورد.

درز جوش خورده روی را میتوان در درجه 150 درجه سانتی گراد چکش کاری کرد تا ذرات آن در هم فشرده شده و مستحکمتر و ظریفتر شوند. سیم جوشکاری روی باید کاملاً خالص باشد . آلیاژهای روی که از اختلاط مس و آلومینیوم به دست می آیند نیز به خوبی جوش داده می شوند به شرط آنکه از سیم و گرد جوشکاری مخصوص آنها استفاده شود. چنانچه مقدار آلومینیوم در آلیاژ روی افزایش یابد قابلیت جوشكاري آن کاهش خواهد یافت.

الکترودهای فلزات غیر آهنی

1. آلومینیوم

2. آلومینیوم و آلیاژهای آن

3. برنز – برنج – مس

رنگ شناسائی : انتها – نقره ای

الکترود برنز مخصوص جوش اتصالی و روکشی برنز – اتصال برنز به فولاد ریختگی به چدن سیاه – روکشی یا تاقانهای برنز درماشین سازی – اتصال آلیاژهای مسی و قطعات مس و تعمیر وسائل برنزی.

این الکترود دارای جریان آرام است و به آسانی جوش می خورد در وضعیت اجباری هم همان جریانهای وضعیت افقی کافی است ،در جوش روکشی باید توجه داشت که سطح جوش دادنی از هر گونه ناپاکیها واثرات شیمیایی پاک گردد. در جوشکاری قطعات آهن لای اول را حتی المقدور با جریان کم جوش می دهند تا از ناخالصی جنس جوش که دراثر ذوب شدن فلز مبنا صورت می گیرد حتی المقدور جلوگیری شده باشد. برای لایه های بعدی می توان شدت جریان را زیادتر کرد. برای آنکه حوضچه مذاب آرام تر سرد شود الکترود را به طور دایره می گردانند یعنی شعله مکرراً از روی حوضچه ذوب عبور کند بسته به موقعیت قطعه کار پیش گرم کردن آن ممکن است مفید باشد. برای جوش اتصالی با حداکثر شدت جریان کار می کنند. از نظر نقل حرارت در مس و آلیاژهای آن باید منطقه جوش قبلاً در حدود 100 درجه سانتیگراد گرم شود . برای جلوگیری از بالا آمدن زیاد درزهای لب به لب به فاصله بین دو قطعه کار توجه کافی کرد.

جوشکاری آلیاژهای فولاد با برق ...

+ نوشته شده توسط فرهاد در پنجشنبه بیست و سوم اسفند 1386 و ساعت 16:33 |
اي از روشهي جوشکاري (قسمت اول)





تاريخچه ي مختصراز جوشکاري دستي قوس برقي(S.M.A.W)

 

قوس برقي در سال 1807توسط سرهمفري ديوي کشف شد ولي استفاده از آن در جوشکاري فلزات به يکديگر هشتاد سال بعد از ين کشف ، يعني در سال 1881 اتفاق افتاد. فردي به نام آگوست ديمري تنز در ين سال توانست با استفاده از قوس برقي و الکترود ذغالي صفحات نگهدارنده انباره باطري را به هم متصل نميد.بعد از آن يک روسي به نام نيکولاس دي بارنادوس با يک ميله کربني که دسته ي عيق داشت توانست قطعاتي را به هم جوش دهد. وي در سال 1887 اختراع خود را در انگلستان  به ثبت رساند.ين قديمي ترين اختراع به ثبت رسيده در عرصه جوشکاري دستي قوسي برقي مي باشد.فريند جوشکاري با الکترود کربني در سالهي 1880و1890در اروپا و آمريکا رواج داشت ولي استفاده از ولت زياد (100 تا 300ولت)و آمپر زياد (600تا 1000آمپر)در ين فريند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصيهي کربني شکننده بود همه باعث مي شد ين فريند با اقبال صنعت مواجه نشود.

 

جهش از ين مرحله به مرحله فريند جوشکاري با الکترود فلزي در سال 1889 صورت گرفت.در ين سال يک محقق روس به نام اسلاويانوف و يک آمريکيي به نام چارلز کافين(بنيانگذار شرکت جنرال الکتريک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزي در جوشکاري با قوس برقي را ابداع نميند.

در آغاز قرن بيستم جوشکاري دستي با قوس برقي مورد قبول صنعت واقع شد. عليرغم يرادهي فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمريکااز مفتول لخت که داري روکش نازکي از اکسيد آهن که ماحصل زنگ خوردگي طبيعي و يا بخاطر پاشيدن عمدي آب بر روي کلافهي مفتول قبل از کشيده شدن نهيي بود استفاده مي شد و گاهي ين مفتول لخت با آب آهک آغشته مي شد تا در هر دو وضعيت بتواند ثبات قوس برقي را بهتر فراهم آورد.آقي اسکار کجل برگ سوئدي را بيد پدر الکترودهي روکش دار مدرن شناخت وي نخستين شخصي بود که مخلوطي از مواد معدني و آلي را به منظور کنترل قوس برقي و خصوصيات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقيت به کار برد.وي اختراع خود را در سال 1907 به ثبت رساند.ماشينهي جوشکاري با فعاليت هي فوق الذکر به روند تکاملي خود ادامه مي دادند.در سالهي 1880 مجموعه ي از باطري پر شده به عنوان منبع نيرو در ماشين هي جوشکاري به کار گرفته شد.تا ينکه در سال 1907 نخستين دستگاه Generator جوشکاري به بازار آمريکا عرضه شد.

 

جوشکاري با گاز يا شعله

 

جوشکاري با گاز يا شعله يکي ازاولين روشهي جوشکاري معمول در قطعات آلومينيومي  بوده و هنوز هم در کارگاههي  کوچک در صنيع ظروف آشپزخانه و دکوراسيون و تعميرات بکارميرود. در ين روش فلاکس يا روانساز يا تنه کار بري برطرف کردن ليه اکسيدي بکار ميرود.

مزيا:سادگي فريند و ارزاني و قابل حمل و نقل بودن وسيل

 

محدوده کاربرد:ورقهي نازک 8/0تا 5/1ميليمتر

محدوديتها:باقي ماندن روانساز لابلي درزها و تسريع  خوردگي -  سرعت کم – منطقه   H.A.Zوسيع است .

قطعات بالاتر از 5/2ميليمتر را به دليل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بين روش جوش نميدهند.

حرارت لازم در ين  روش از واکنش شيمييي گاز با اکسيژن بوجود مي يد.

حرارت توسط جابجيي و تشعشع به كار منتقل مي شود. قدرت جابجيي به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگي دارد. لذا تغيير اندکي در درجه حرارت شعله مي تواند ميزان حرارت تشعشعي و شدت آنرا بمقدار زيادي تغيير دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشي از احتراق و حجم اکسيژن لازم بري احتراق و گرمي ويژه و حجم محصول احتراق(گازهي توليد شده) بستگي دارد. اگر از هوا بري احتراق استفاده شود مقدار ازتي که وارد واکنش سوختن  نمي شود قسمتي از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله مي شود.بنابرين تنظيم کامل گاز سوختني و اکسيژن لازمه يجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهي سوختني نظير استيلن يا پروپان يا هيدروژن و گاز طبيعي نيز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و  در نتيجه درجه حرارت شعله نيز متفاوت خواهد بود. در عين حال معمولترين گاز سوختني گاز استيلن است.

تجهيزات و وسيل اوليه ين روش شامل سيلندر گاز اکسيژن و سيلندر گاز استيلن يا مولد گاز استيلن و رگولاتور تنظيم فشار بري گاز و لوله لاستيکي انتقال دهنده  گاز به مشعل و  مشعل جوشکاري است.

استيلن با فرمول C2H2 و بوي بد در فشار بالا ناپيدار و قابل انفجار است و نگهداري و حمل و نقل آن نيازبه رعيت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سيلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها ين فشار را تا زير psi 15 پيين مي آورند.و به سمت مشعل هديت  مي شود.(در فشارهي بالا يمني کافي وجود ندارد).توجه به ين نکته نيز ضروري است که اگر بيش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستيلن استفاده شود از سيلندر استن بيرون خواند زد که خطرناک است.

بعضي اوقات از مولدهي استيلن بري توليد گاز استفاده مي شود. بر اساس ترکيب سنگ کاربيد با آب گاز استيلن توليد ميشود.                  

 CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2

روش توليد گاز با سنگ کاربيد به دو نوع کلي تفسيم ميشود.

1-روشي که آب بر روي کاربيد ريخته ميشود.

2-روشي که کاربيد  با سطح آب تماس حاصل ميکند و باکم و زياد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغييرمي کند.

 

 

رگولاتورها(تنظيم کننده هي فشار) هم داري انواع گوناگوني هستند و بري فشارهي مختلف ورودي و خروجي مختلف طراحي شده اند.رگولاتورها داري دو فشارسنج هستند که يکي فشار داخل مخزن و ديگري فشار گاز خروجي را نشان ميدهند. رگولاتورها در دو نوع کلي يک مرحله ي و دو مرحله ي تقسيم ميشوند که ين  تقسيم بندي همان  مکانيزم تقليل فشار است. ذکر جزييات دقيق رگولاتورها در ينجا ميسر نيست اما اطلاع از فريند تنظيم فشار بري  هر مهندسي لازم است(حتما پيگير باشيد).

کار مشعل آوردن حجم مناسبي از گاز سوختني و اکسيژن سپس مخلوط کردن آنها و هديتشان به سوي نازل است تا شعله مورد نظر را يجاد کند.

اجزا مشعل: 

 الف-شيرهي تنظيم گاز  سوختني و اکسيژن

 ب-دسته مشعل

ج-لوله اختلاط

د-نازل

 

قابل ذکر ينکه طرحهي مختلفي درقسمت ورودي گاز به  لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزيمم حرکت اغتشاشي به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسير در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ي آرام  بوجود يد.

در انتها يادآور مي شود مطالب بسيار زيادي در ين خصوص وجود داشت که بدليل عدم امکان نميش تصاوير که عمدتا اسکن هم نشده اند بيش از ين به شرح و توضيح آنها نپرداختم.از جمله ين مطالب شناسيي نوع شعله(از لحاظ قدرت و کاربرد) بود.يا نشان دادن چند نوع رگولاتور از نمي شماتيک و ... .

 

پيچيدگي((Distortion

پيچيدگي و تغيير ابعاد يکي ازمشکلاتي است که در اثر اشتباه طراحي و تکنيک عمليات  جوشکاري ناشي ميشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوريک تنها به ين مورد اشاره ميکنيم که حين عمليات جوشکاري به دليل عدم فرصت کافي بري توزيع يکنواخت بار حرارتي داده شده به موضع جوش و سرد شدن سريع محل جوش انقباضي  که ميبيست در تمام قطعه پخش ميشد به ناچار در همان محدوده خلاصه ميشود و ين انقباض اگر در محلي باشد که از نظر هندسي قطعه زاويه دار باشد منجر به اعوجاج زاويه ي(Angular distortion) ميشود.در نظر بگيريد تغيير زاويه ي هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طويل چه يراد اساسي در قطعه نهيي يجاد مي کند.

 حال اگر خط جوش در راستي طولي و يا عرضي قطعه باشد اعوجاج طولي و عرضي(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نميان ميشود. اعوجاج طولي و عرضي همان کاهش طول قطعه نهيي ميباشد. ين موارد هم بسيار حساس و مهم هستند.

نوع ديگري از اعوجاج تاول زدن يا طبله کردن و يا قپه Bowing)) ميباشد.

 ذکر يکي از تجربيات در ين زمينه شيد مفيد باشد. قطعه ي به طول 20 متر آماده ارسال بري نصب بود که بنا به خواسته ناظرميبيست چند پاس ديگر در تمام طول قطعه جوش داده ميشد.تا ساق  جوش 2-3ميليمتر بيشتر شود.بعد از انجام ينکارکاهش 27ميليمتري در قطعه بوجود آمد. وين يعني فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا  امکان پذير نيست و اگر هم با روشهي کارگاهي کلکي سوار کنيم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده يم و چه بسا حين استفاده از قطعه آن وصله کاري توان تحمل بارهي وارده را نداشته باشد ويرادات بعدي نميان شود.

بهترين راه بري رفع ين يراد جلوگيري ازبروز Distortion است. و(طراح يا سرپرست جوشکاري خوب) کسي که بتواند پيچيدگي قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگيري از آن راهم پيشنهاد بدهد.

 

بعضي راهکارهي مقابله با اعوجاج:

1- اندازه ابعاد را کمي بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاريم هر چقدر که ميخواهد در ضمن عمليات تغيير ابعاد  و پيچيدگي در آن يجاد شود.پس از خاتمه جوشکاري عمليات خاص نظير ماشين کاري...حرارت دادن موضعي و يا پرسکاري بري برطرف کردن تاب برداشتن و تصحيح ابعاد انجام ميگيرد.

2- حين طراحي و ساخت قطعه با تدابير خاصي اعوجاج را خنثي کنيم.

3- از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر بري بدست آوردن استحکام مورد  نياز استفاده شود.

4-تشديد حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در ينصورت نفوذ بهتري داريم و نيازي به جوش اضافه نيست.

5- ازدياد سرعت جوشکاري که باعث کمتر حرارت ديدن قطعه ميشود.

6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم  اعوجاج بيشتر نمود دارد.

7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثي

8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحيح طراحي شده باشد ميتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثي پخش کند و تاحد زيادي از ميزان اعوجاج بکاهد.

9- بکار بردن گيره و بست و نگهدارنده باري مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

 

عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :

1- حرارت داده شده موضعي , طبيعت و شدت منبع حرارتي  و روشي که ين حرارت به کار رفته و همچنين نحوه سرد شدن

2- درجه آزادي يا ممانعت بکار رفته بري جلوگيري از تغييرات انبساطي و انقباظي. ين  ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و يا از طريق مکانيکي (گيره يا بست يا نگهدارنده و  خالجوش)اعمال شود.

3- تنش هي پسماند قبلي در قطعات و اجزا مورد جوش گاهي اوقات موجب تشديد تنش هي ناشي از جوشکاري شده و در مواردي  مقداري از ين تنش ها را خنثي ميکند.

4- خواص فلز قطعه کار واضح است که در شريط مساوي طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاري مواردي مانند ميزان حرارت جذب شده در  منطقه جوش و چگونگي نرخ انتقال حرارت و ضريب انبساط حرارتي و قابليت تغيير فرم پذيري و استحکام و بعضي خواص ديگر فلز مورد جوش تاثير قابل توجهي در ميزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنيتي زنگ نزن مشکل پيچيدگي به مراتب بيشتر از فولاد کم کربن معمولي  ميباشد.

از روشهي جوشکاري (قسمت دوم)





توضيحاتي پيرامون WPS & PQR

 

در نظر بگيريد در کارخانه ي بزرگ که تعداد زيادي پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کيفي و يا ناظر هستيم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاري برخورد ميکنيم ....انواع الکترودها، ورقها با ضخامتهاي متفاوت، ماشينهي مختلف که تحت شريط خاصي تنظيم شده است  ،جوشكاران كه اغلب به  روش سنتي(بدون رعايت اصول علمي)جوشكاري ميكنند را در نظر بگيريد. بهترين کار چک کردن کار با کتابچه ي  است که به عنوان WPS (Welding Procedure spcification)معروف است. هر چند کاربرد اصلي ين دفترچه بري  پرسنل توليد است اما در واقع زبان مشترک توليد کننده  و بازرس و ناظر ميباشد که در بعضي مواقع کارفرماهي بزرگ  خودشان WPSمورد قبول خود را به  سازنده اريه ميکنند و بني بازرسي  ها را بر اساس آن قرار ميدهند. فکر ميکنم تا حدودي مفهوم را  ساده کرده باشم.

استاندارد مرجعAWSَ  حدود 170 نوع اتصال را با پوزيشنهي متفاوت معرفي کرده و انواع پارامترهي جوشکاري را بري تمامي انواع فريندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفي کرده ين متغيرها شامل محدوده ضخامت مجاز بري نوع اتصال –دامنه تغييرات  مجاز بري آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاويه کونيک کردن-روش پيشگرم و پسگرم-و ... ميباشد. که بخشي از وظيفه QC_MAN کنترل ميزان تطابق روش جاري جوشکاري با روش مشخص شده در WPS است. در بعضي از موارد خاص که استاندارد روش خاصي اريه نداده اغلب يک طراح جوش بنا به تجربيات خود پروسيجري اريه ميدهد. در بعضي شرکتهي بزرگ بري هر پروژه ي يک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا  که  روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر ميرسد که نيازي به  -WPS هاي متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که بري کارهي مشخص و ثابت  بهتر است يک WPS تهيه شود و از تعدد يجاد مدارک و مستندات دست و پا گير جلوگيري شود. يک WPS معمولي ميتوانيد  در حدود 200-250 صفحه  باشد.يعني به همين تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاري مربوطه  را  توضيح داده  است.

PQR (Procedure Qualification Record)

ابتدا توضيح کوتاهي در مورد خود PQR لازم است که بيد گفت PQR نتيج آزميشات  مخرب و غير مخرب در مورد يک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزميشگاههي معتبر بيد اريه شود.

حال به ين سوال ميرسيم که از کجا اعتبار يک WPS را بفهميم؟ و مديران خط توليد يا تضمين کيفيت و يا ناظران و کنترل کيفيت  چطور از اعتبار WPS اطمينان حاصل  ميکنند؟

قطعا آن قسمت از  WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نياز به ينکار ندارد چراکه تمامي موارد پيشنهادي  استاندارد هم حاصل تجربيات گروه زيادي از متخصصان بوده  است و فلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسير تجربه است تا زودتر  به نتيجه  دلخواه برسيم.ولي جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد  AWS مشخصا  به ين موضوع اشاره شده که بري موارد پيشنهادي استاندارد  نيازي به PQR نيست.

اما بري آن مواردي که از استاندارد  استخراج نشده و پيشنهاد واحد طراحي و يا مشاور طرح بوده بيد   حتما PQR تهيه شود.

 

روش تهيه PQR:

فرض کنيم نياز داريم بري 70 نوع از انواع اتصالات PQR تهيه کنيم.يا بيد 70نمونه تهيه  کنيم؟ و يا ين کار عاقلانه است؟ مسلما خير.

بنابر جداول مربوط به تهيه نمونه بري PQR ميتوان تعداد بسيار کمتري بري تييديه روش جوشکاري (PQR)  تهيه  کرد به ين ترتيب که در جداول  مربوطه بنا بر تغييرات ضخامت قطعات در اتصالات شبيه به هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزميشات بري آن نمونه  معرفي شده. که پس از فرستادن قطعات به  ازميشگاههي ذيصلاح و گرفتن جواب مثبت ميتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاري را آغاز کرد.

مثال:

فرض کنيد دفترچه WPS  را براي تهيه PQR  در اختيار داريد.مراحل زير بري تهيه PQRپيشنهاد ميشود.

1-اتصالاتي که  در استاندارد وجود دارد را تنها  با متن استاندارد مطابقت دهيد تا چيزي از قلم نيفتاده باشد و تلرانسها دقيقا استخراج شده باشد و نظير ين...

2-در مورد اتصالات شبيه به هم با مراجع  به  استاندارد يکي از پرکاربردترين ضخامتها را انتخاب کنيد.بري کارهي سازه ي و اتصال نوع Grooveفرض كنيد که 45 نوع ضخامت مختلف به شما معرفي شده  .بهترين کار ين است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترين نمونه بري تهيه PQR انتخاب كنيم كه اين بهترين انتخاب اغلب پرکاربردترين يا حساسترين اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت 30-30که بنابر جدول استاندارد ميبينيم که ين نوع اتصال محدوده ضخامتيmm 3 تاmm 60 را با اعتبار ميبخشد يعني بري ضخامت 2 تا 60 ديگر نيازي به تهيه PQR نداريم و ين از مزيي استفاده از استاندارد است.

3-حال که نمونه مورد نظر را انتخاب کرديم بيد در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد  آمده است آنرا تهيه کنيم و توسط يک جوشکار که داري کارت صلاحيت جوشکاري در  حالت مربوطه(1G-2G-1F-2F و غيره) است جوشکاري انجام  شود.

4-قطعه مور نظر را به آزميشگاههي معتبر ارسال ميکنيم  تا تحت تستهي مختلف قرار  گيرد. ين تستها اغلب خمش کناره-راديوگرافي-ماکرواچ-شکست و ... است.

5-پس از اعلام نتيجه مثبت آزميشگاه ميتوان  جوشکاري را آغاز نمود.

 

 

نکاتي در  مورد  جوشکاري فولادهي ضدزنگ و ضدخوردگي

خصلت اصلي  فولادهي استنلس(ضد زنگ) مقاومت در برابر زنگ خوردگي است (داشتن کرم بيش از 12% مويد همين مطلب است).نيکل موجود در ين فولادها حتي به مقدار زياد هم نميتواند به تنهيي مقاومت در برابر خوردگي را زياد کند.ولي با  حضور  کرم ميتواند تا  حد زيادي ين  وظيفه  را بخوبي انجام دهد.مزيت اصلي  نيکل تسهيل  يجاد فاز آستنيت و بهبود خاصيت مقاوم به ضربه فولادهي کرم نيکل دار است. موليبدن شرائط خنثي سازي ين فولاد را تثبيت مي کند و عموما عامل افزيش مقاومت به خوردگي موضعي(Pitting) است.

 

 

به منظور اطمينان از تشکيل کاربيدهي پيدار که باعث افزيش مقاومت  به خوردگي بين دانه ي ميشود افزودن Ti  و Nb به انواع معيني از فولادهي کرم-نيکل دار ضروري است.

 

1-فولادهي ضد زنگ

کرم و کربن عناصر  اصلي ينگونه از فولادها را  تشکيل ميدهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از  04/0درصد است تاثير کرم بر استحکام کششي حتي در مقادير 13 و 17و 20درصد بسيار ناچيز است. در حاليکه  در مقادير زيادتر کربن با عمليات حرارتي مناسب امکان دستيابي  به استحکام کششي مناسب و عمليات مکانيکي مورد نظر فراهم ميشود.

با توجه به ريزساختار فولادهي کرم دار را به شرح زير ميتوان دسته بندي کرد:

الف-فولادهي کرم دار-فريتي(12 تا 18 درصد کرم -1/0درصد کربن)

ب- فولادهي کرم دار-نيمه فريتي(12 تا 14 درصد کرم -08/0 تا 12/0 درصد کربن)

ج-فولادهي کرم دار-مارتنزيتي(12 تا 18 درصد کرم و بيش از 3/0 درصد کربن)

د- فولادهي کرم دار-قابل عمليات حرارتي(12 تا 18 درصد کرم -15/0 تا 20/0 درصد کربن)

ين دسته بندي را در مورد جوش پذيري نيز ميتوان تکرار کرد.

تحت شريط حرارتي نامناسب فولادهي فريتي(گروه الف) تميل به تشکيل دانه هي درشت نشان ميدهند. انرژي حرارتي ناشي از جوشکاري منجر به رشد دانه بندي ميشود که نميتوان آنرا با پس گرميش برطرف نمود.در نتيجه کاربيد رسوب ميکند و در مرز دانه هي فريت باعث شکنندگي و کاهش شديد مقاومت به ضربه فلز جوش ميشود.بري غلبه بر ين حالت بيد از الکترود آستنيتي تثبيت شده با 19 درصد کرم و 9 درصد نيکل استفاده نمود.فلز جوشي که بدين ترتيب حاصل ميشود داري خاصيت آستنيتي و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشي که بدين طريق حاصل  ميشود از نظر مقاومت به خوردگي مطابق فولددهي ضدزنگ فريتي ميباشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتيکه اجبار در يکرنگي باشد بيد از فيلر متال مشابه( مثلا 18 درصد کرم به همراه کمي Ti)استفاده شود.Tiدر مقادير جزيي نقش موثر در ريز دانه  کردن فلز جوش دارد.

بعلت رابطه  گريز ناپذير بين رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ي چاره ي جز کاستن از تنش هي حرارتي ناشي از عمليات جوشکاري وجود ندارد و بري نيل به ين منظور تمهيداتي نظير الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاري بيشتر و پيش گرميش 200تا 300 درجه سانتيگراد بيد به کار رود.

پس گرميش در حدود 700 تا 800 درجه سانتيگراد خاصيت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود ميدهد.

همچنين آنيلينگ(Annealing)به مدت کم نيز باعث تجمع کاربيد شده و تا حدي شکنندگي فلز جوش را جبران ميکند و همينطور به تنش گيري نيز کمک ميکند. ولي هرگز باعث رفع کامل درشت دانگي HAZ نميشود.

اقدامات مشابهي حين جوشکاري فولادهي نيمه فريتي و کوئنچ تمر شده با 12 تا 14 درصد کربن (دسته ب ) نيز ضروري است. ميدانيم که سرد کردن سريع باعث تشکيل فاز شکننده مارتنزيتي ميشود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حين انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا 300 تا 350 درجه پيش گرم ميشود.درجه حرارت بين پاسي((Inter pass 300 درجه مناسب است و از ين کمتر نبيد شود.ضمنا قطعه کار بيد بلافاصله در دمي 700 تا 760 درجه پس گرم شود.ين سيکل حرارتي در مجموع باعث يجاد فلز جوشي با ساختار يکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش ميشود و خطر شکنندگي و رشد دانه ها را تا حدود زيادي مرتفع ميکند.

فولادهي کرم دار مارتنزيتي (دسته ج)معمولا قابل جوش نيستند و صرفا به منظور تعمير و اصلاح عيوب جوشکاري بر روي آنها انجام ميپذيرد. بري جوشکاري فولادهي کرم دار با 12 تا 14 درصد کرم مقدار کربن در فيلر متال نبيد از 25/0درصد تجاوز کند.ين نوع فولاد در هوا سخت ميشود.از ينرو هيچ اقدام پيشگيرانه موثري به منظور غلبه بر سخت شده  HAZوجود ندارد.اما  با اعمال پيش گرم زياد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد ميتوان تاحدودي مشکل را برطرف کرد و سختي نامطلوب را در حد پييني نگاه داشت.دمي پس گرم 750 تا 800 توصيه ميشود و کمتر از ين دما ممکن است باعث تاثير منفي در مقاومت به خوردگي شود.

آنيلينگ در حرارتي بين650 تا 650 درجه ممکن است باعث رسوب کاربيد و بروز خوردگي بين دانه ي شود.

 

2-فولادهي مقاوم به خوردگي

 فولادهي آستنيتي مقاوم به خوردگي کرم-نيکل دار عموما داري خواص جوشکاري مطلوبي هستند(جوش پذيرند). اما خصوصياتي چند از ين فلزات بيد مدنظر قرار گيرد.

  الف-ضريب هديت حرارتي کم.

  ب- ضريب انبساط حرارتي زياد.

 ج-سرشت انجماد اوليه ين نوع فولادها که تاثير مهم و تعيين کننده ي بر مکانيزم وقوع ترک گرم در آنها دارد.وجود مقدار مشخصي از فريت در فلز جوش بيانگر مقاومت آن به ترک گرم است.

به کمک نمودار شفلر-دولانگ امکان تعيين ريز ساختار بر اساس ترکيبات فلز جوش ممکن است.

نمودار شفلر-دولانگ کمکي عملي در تعيين مقدار تقريبي فريت(فريت دلتا)و سرشت ريز ساختار تشکيل شده حين جوشکاري فولادهي آليازي غير همجنس اراوه ميدهد.علاوه بر ين برآوردي کلي از تاثيرات مقادير کم فريت بر مقاومت به ترک گرم فلز جوش آستنيتي را مقدور ميسازد.تجربه ثابت کرده که روشهي متفاوت تعيين درصد فريت عملا مساله ساز است و طبق توافق جهاني به جي درصد فريت  تعداد فريت را مبنا و ماخذ محاسبات قرار ميدهند .

بعضي از دوستان احتمالا از مطالب مربوط به نمودار شفلر آنچنان برداشت منسجم و دقيقي نداشتند کاملا حق دارند و پيشنهاد ميکنم به کتب و منابع معتبر بري فهم بهتر مطلب مراجعه کنند.

 

3-فولادهي مقاوم به حرارت

 الف-فولادهي فريتي يا فولادهي فريتي-پرليتي از نوع (Cr يا Cr-Si  و Cr-Si-Al) و فولدهي فريتي-آستنيتي

ب-فولادهي مقاوم به حرارت از نوع آستنيتي از نوع Cr-Ni-Si

در حاليکه در جوشکاري قطعات فولادي از نوع آستنيتي با الکترودها ي همجنس آن پيشگرم قطعه ضرورتي ندارد فولادهي مقاوم به حرارت از نوع فريتي کرم دار را معمولا 100 تا 300 درجه پيش گرم و در 750 درجه هم پس گرم  و آنيل ميکنند.علت ينکار هم غلبه بر درشت دانگي و تميل به ترد شدن HAZ  است.

قطعات ريختگي از جنش فريت_آستنيت را بيد در حالت گرم 700تا800 درجه جوش داد و اجازه داد که به تدريج سرد گردد.

جوشکاري فولادهي فريتي و فريتي-پرليتي با الکترودهي هم جنس قطعه کار کاهش در استحکام ضربه ي فلز جوش را نشان ميدهد لذا  پيشنهاد ميشود ين نوع فولادها را باالکترودهي آستنيتي مقاوم به حرارت جوش داد.در ين حالت نيز بيد توجه داشت که مقاومت به حرارت فلز جوش  آستنيتي در محيط احتراق با گازهي اکسيد کننده با هوا تقويت ميشود و طبيعتا ين مقاومت به حرارت در محيط گازهي احيا کننده به مقدار زيادي کاهش مي يابد بري غلبه بر محيط احتراق با مقدار زياد گاز گوگرد استفاده از الکترودهيي با کرم زياد توصيه ميگردد.

قسمت سوم

 

 

معرفي جوش آرگون در چند جمله

در جوش آرگون يا تيگ(TIG) بري يجاد قوس جوشکاري از الکترود تنگستن استفاده مي شود که ين الکترود برخلاف ديگر فريندهي جوشکاري حين عمليات جوشکاري مصرف نمي شود.

حين جوشکاري گاز خنثي هوا را از ناحيه جوشکاري بيرون رانده و از اکسيده شدن الکترود جلوگيري مي کند. در جوشکاري تيگ الکترود فقط بري يجاد قوس بکار برده مي شود و خود الکترود در جوش مصرف نمي شود در حاليکه در جوش قوس فلزي الکترود در جوش مصرف مي شود. در ين نوع جوشکاري از سيم جوش(Filler metal)بعنوان فلز پرکننده استفاده مي شود.و سيم جوش شبيه جوشکاري با اشعه اکسي استيلن(MIG/MAG)در جوش تغذيه مي شود. در بين صنعتکاران يراني ين جوش با نام جوش آلومينيوم شناخته مي شود. نامهي تجارتي هلي آرک يا هلي ولد نيز به دليل معروفيت نام ين سازندگان در خصوص ماشينهي جوش تيگ باعث شده بعضا ين نوع جوشکاري با نام  سازندگان هم شناخته شود. نام جديد ين فريند  G.T.A.W و نام آلماني آن WIGمي باشد.

همانطور که از نام ين فريند پيداست گاز محافظ آرگون ميباشد که ترکيب ين گاز با هليم بيشتر کاربرد دارد.

علت استفاده از هليم ين است که هليم باعث افزيش توان قوس مي شود و به همين دليل سرعت جوشکاري را ميتوان بالا برد و همينطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش ميشود.

کاربرد ين جوش عموما در جوشکاري موارد زير است

1- فلزات رنگين از قبيل آلومينيوم...نيکل...مس و برنج(مس و روي) است.

 2- جوشکاري پاس ريشه در لوله ها و مخازن

3- ورقهي نازک(زير1mm)

 

مزيي TIG

1-  بعلت ينکه تزريق فلز پرکننده از خارج قوس صورت ميگيرد.اغتشاش در جريان قوس پديد نمي يد.در نتيجه کيفيت فلز جوش بالاتر است.

2-  بدليل عدم وجود سرباره و دود و جرقه ,منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رويت است.

3- امکان جوشکاري فلزات رنگين و ورقهي نازک با دقت بسيار زياد.

 

انواع الکترودها در TIG

1- الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)بري جوش آلومينيوم استفاده مي شود و حين جوشکاري پت پت مي کند.

2- الکترود تنگستن توريم دار که دو نوع دارد الف-1% توريوم دار که قرمز رنگ است                                                                           ب-2% توريم دار که زرد رنگ مي باشد.

3-الکترود تنگستن زيرکونيم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفيد است.

4- الکترود تنگستن لانتان دار که مشکي رنگ است.

5- الکترود تنگستن سزيم دار که طليي رنگ است.

ين دو نوع آخر جديدا در بازار آمده اند.

 

 

چند نکته در مورد مزيي تنگستن

1- افزيش عمر الکترود

2- سهولت در خروج الکترونها در جريان DC

3- ثبات و پيداري قوس را بيشتر مي کند

4-  شروع قوس راحت تر است.

نوع قطبيت مناسب در جوشکاري TIG

جريان DCEN بري جوشکاري چدن-مس-برنج-تيتانيوم-انواع فولادها

جريان ACبري جوشکاري آلومينيوم و منيزيوم و ترکيبات آن

مختصري از بازرسي جوش

سازه هي جوش داده شده نظير سير قطعات مهندسي به بازرسي در مراحل مختلف حين ساخت و همچنين در خاتمه ساخت نياز دارند. بري حصول از مرغوبيت جوش و مطابقت آن با نيازمنديهي طرح بيد کليه عوامل موثر در جوشکاري در مراحل مختلف اجرا مورد بازرسي قرار گيرد.

بري آشنيي بيشتر با مقوله بازرسي جوش بيد ابتدا" مراحل بازرسي جوش" را بشناسيم.

 

 1- وظيف بازرس جوش

2- دسته بندي بازرسان جوش

3- توانييهي بازرس جوش

الف-آشنيي با نقشه ها و مشخصات فني

ب-آشنيي با زبان جوشکاري

ج-اشنيي با فريندهي جوشکاري

د-شناخت روشهي آزميش

ه-توانيي گزارش نويسي و حفظ سوابق

و-داشتن وضعيت خوب جسماني

ز-داشتن ديد خوب

ح-حفظ متانت حرفه ي

ط-تحصيل و آموزش آکادميک

ي-تجربه بازرسي

ک-تجربه جوش

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در پنجشنبه بیست و سوم اسفند 1386 و ساعت 16:31 |

پمپهای هیدرولیک

هيدروليكي (قسمت اول)





قسمت اول

 

با توجه به نفوذ روز افزون سيستم هاي هيدروليکي در صنايع مختلف وجود پمپ هايي با توان و فشار هاي مختلف بيش از پيش مورد نياز است . پمپ به عنوان قلب سيستم هيدروليک انرژي مکانيکي را که توسط موتورهاي الکتريکي، احتراق داخلي و ... تامين مي گردد به انرژي هيدروليکي تبديل مي کند. در واقع پمپ در يک سيکل هيدروليکي يا نيوماتيکي انرژي سيال را افزايش مي دهد تا در مکان مورد نياز اين انرژي افزوده به کار مطلوب تبديل گردد.

فشار اتمسفر در اثر خلا نسبي بوجود آمده به خاطر عملکرد اجزاي مکانيکي پمپ ،  سيال را مجبور به حرکت به سمت مجراي ورودي آن نموده تا توسط پمپ به ساير قسمت هاي مدار هيدروليک رانده شود.

حجم روغن پر فشار تحويل داده شده به مدار هيدروليکي بستگي به ظرفيت پمپ و در نتيجه به حجم جابه جا شده سيال در هر دور و تعداد دور پمپ دارد. ظرفيت پمپ با واحد گالن در دقيقه يا ليتر بر دقيقه بيان مي شود.

نکته قابل توجه در در مکش سيال ارتفاع عمودي مجاز پمپ نسبت به سطح آزاد سيال مي باشد ، در مورد روغن اين ارتفاع نبايد بيش از 10 متر باشد زيرا بر اثر بوجود آمدن خلا نسبي اگر ارتفاع بيش از 10 متر باشد روغن جوش آمده و بجاي روغن مايع ، بخار روغن وارد پمپ شده و در کار سيکل اختلال بوجود خواهد آورد . اما در مورد ارتفاع خروجي پمپ هيچ محدوديتي وجود ندارد و تنها توان پمپ است که مي تواند آن رامعين کند.

 

پمپ ها در صنعت هيدروليک به دو دسته کلي تقسيم مي شوند :

 1- پمپ ها با جا به جايي غير مثبت ( پمپ های ديناميکي)

 2- پمپ های با جابه جايي مثبت

 

پمپ ها با جا به جايي غير مثبت : توانايي مقاومت در فشار هاي بالا را ندارند و به ندرت در صنعت هيدروليک مورد استفاده قرار مي گيرند و معمولا به عنوان انتقال اوليه سيال از نقطه اي به نقطه ديگر بکار گرفته مي شوند. بطور کلي اين پمپ ها براي سيستم هاي فشار پايين و جريان بالا که حداکثر ظرفيت فشاري آنها به 250psi    تا3000si   محدود مي گردد مناسب است. پمپ هاي گريز از مرکز (سانتريفوژ) و محوري نمونه کاربردي پمپ هاي با جابجايي غير مثبت مي باشد.

 

پمپ سانتريفوژ

 پمپ هاي با جابجايي مثبت : در اين پمپ ها به ازاي هر دور چرخش محور مقدار معيني از سيال  به سمت خروجي فرستاده     مي شود و توانايي غلبه بر فشار خروجي و اصطکاک را دارد . اين پمپ ها مزيت هاي بسياري نسبت به پمپ هاي با جابه جايي غير مثبت دارند مانند مانند ابعاد کوچکتر ، بازده حجمي بالا ، انعطاف پذيري مناسب و توانايي کار در فشار هاي بالا ( حتي بيشتر از psi)

 

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ساختمان :

1- پمپ های دنده ای

2 - پمپ های پره ای

3- پمپ های پيستونی

 

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ميزان جابه جايي : 

1- پمپ ها با جا به جايي ثابت

 2- پمپ های با جابه جايي متغيير

 

در يک پمپ با جابه جايي ثابت (Fixed Displacement) ميزان سيال پمپ شده به ازاي هر يک دور چرخش محور ثابت است در صورتيکه در پمپ هاي با جابه جايي متغير (Variable  Displacement) مقدار فوق بواسطه تغيير در ارتباط بين اجزاء پمپ قابل کم يا زياد کردن است. به اين پمپ ها ، پمپ ها ي دبي متغير نيز مي گويند.

بايد بدانيم که پمپ ها ايجاد فشار  نمي کنند بلکه توليد جريان مي نمايند. در واقع در يک سيستم هيدروليک فشار بيانگر ميزان مقاومت در مقابل خروجي پمپ است اگر خروجي در فشار يک اتمسفر باشد به هيچ وجه فشار خروجي پمپ بيش از يک اتمسفر نخواهد شد .همچنين اگر خروجي در فشار 100 اتمسفر باشد براي به جريان افتادن سيال فشاري معادل 100 اتمسفر در سيال بوجود مي آيد.

 

   پمپ هاي دنده اي   Gear Pump

اين پمپ ها به دليل طراحي آسان ، هزينه ساخت پايين و جثه کوچک و جمع و جور در صنعت کاربرد زيادي پيدا کرده اند . ولي از معايب اين پمپ ها مي توان به کاهش بازده آنها در اثر فرسايش قطعات به دليل اصطکاک و خوردگي و در نتيجه نشت روغن در قسمت هاي داخلي آن اشاره کرد. اين افت فشار  بيشتر در نواحي بين دنده ها و پوسته و بين دنده ها قابل مشاهده است.

 

پمپ ها ي دنده اي :

1- دنده خارجی External Gear Pumps 

2– دنده داخلی Internal Gear Pumps  

3- گوشواره ای  Lobe Pumps  

4- پيچی  Screw Pumps           

5- ژيروتور Gerotor Pumps        

 

  

  1- دنده خارجي External Gear Pumps

در اين پمپ ها يکي از چرخ دنده ها به محرک متصل بوده و چرخ دنده ديگر هرزگرد مي باشد. با چرخش محور محرک و دور شدن دنده هاي چرخ دنده ها از هم با ايجاد خلاء نسبي روغن به فضاي بين چرخ دنده ها و پوسته کشيده شده و به سمت خروجي رانده مي شود.

لقي بين پوسته و دنده ها در اينگونه پمپ ها حدود ( (0.025 mm مي باشد.

 

پمپ دنده خارجي

افت داخلي جريان به خاطر نشست روغن در فضاي موجود بين پوسته و چرخ دنده است که لغزش پمپ (Volumetric efficiency ) نام دارد.

با توجه به دور هاي بالاي پمپ که تا  rpm 2700 مي رسد پمپاژ بسيار سريع انجام مي شود، اين مقدار در پمپ ها ي دنده اي با جابه جايي متغيير مي تواند از 750 rpm تا 1750 rpm  متغيير باشد. پمپ ها ي دنده اي براي فشارهاي تا (كيلوگرم بر سانتي متر مربع200 )  3000 psi طراحي شده اند که البته اندازه متداول آن 1000 psi  است.

 

  2– دنده داخلي Internal Gear Pumps 

اين پمپ ها بيشتر به منظور روغنکاري و تغذيه در فشار هاي کمتر از 1000 psi  استفاده مي شود ولي در انواع چند مرحله اي دسترسي به محدوده ي فشاري در حدود  4000 psi نيز امکان پذير است. کاهش بازدهي در اثر سايش در پمپ هاي  دنده اي داخلي بيشتر از پمپ هاي دنده اي خارجي است.

 

پمپ دنده داخلي

 

  3- پمپ هاي گوشواره اي  Lobe Pumps  

اين پمپ ها  از خانواده پمپ هاي دنده اي هستند که آرامتر و بي صداتر از ديگر پمپ هاي اين خانواده عمل مي نمايد زيرا هر دو دنده آن داراي محرک خارجي بوده و دنده ها با يکديگر درگير نمي شوند. اما به خاطر داشتن دندانه هاي کمتر خروجي ضربان بيشتري دارد ولي جابه جايي حجمي بيشتري نسبت به ساير پمپ هاي دنده اي خواهد داشت.

 

پمپ گوشواره‌اي

 

  4- پمپ هاي پيچي  Screw Pumps          

پمپ پيچي يک پمپ دنده اي با جابه جايي مثبت و جريان محوري بوده که در اثر درگيري سه پيچ دقيق (سنگ خورده) درون محفظه آب بندي شده جرياني کاملا آرام ، بدون ضربان و با بازده بالا توليد مي کند. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهاي دوار عمل نموده و باعث رانده شدن سيال در جهت مناسب مي شوند.حرکت آرام بدون صدا و ارتعاش ، قابليت کا با انواع سيال ، حداقل نياز به روغنکاري ، قابليت پمپاژ امولسيون آب ، روغن و عدم ايجاد اغتشاش زياد در خروجي از مزاياي جالب اين پمپ مي باشد.

 

 

  5- پمپ هاي ژيروتور Gerotor Pumps        

عملکرد اين پمپها شبيه پمپ هاي چرخ دنده داخلي است. در اين پمپ ها عضو ژيروتور توسط محرک خارجي به حرکت در مي آيد و موجب چرخيدن روتور چرخ دندهاي درگير با خود مي شود.

در نتيجه اين مکانيزم درگيري ، آب بندي بين نواحي پمپاژ تامين مي گردد. عضو  ژيروتور داراي يک چرخ دندانه کمتر از روتور چرخ دنده داخلي مي باشد.

حجم دندانه کاسته شده ضرب در تعداد چرخ دندانه چرخ دنده محرک ،   حجم سيال پمپ شده به ازاي هر دور چرخش محور را مشخص مي نمايد.

پمپ ژيروتور

 

هيدروليكي (قسمت دوم)





   پمپ هاي پره اي :

به طور کلي پمپ هاي پره اي به عنوان پمپ هاي فشار متوسط در صنايع مورد استفاده قرار مي گيرند. سرعت آنها معمولا از 1200 rpm تا 1750 rpm بوده و در مواقع خاص تا 2400 rpm  نيز ميرسد. بازده حجمي اين پمپ ها 85% تا 90% است اما بازده کلي آنها به دليل نشت هاي موجود در اطراف روتور پايين است ( حدود 75% تا 80%  ). عمدتا اين پمپها آرام و بي سر و صدا کار مي کنند ، از مزاياي جالب اين پمپ ها اين است که در صورت بروز اشکال در ساختمان پمپ بدون جدا کردن لوله هاي ورودي و خروجي قابل تعمير است.

فضاي بين روتور و رينگ بادامکي در در نيم دور اول چرخش محور ، افزيش يافته و انبساط حجمي حاصله باعث کاهش فشار و ايجاد مکش مي گردد، در نتيجه سيال به طرف مجراي ورودي پمپ جريان مي يابد. در نيم دور دوم  با کم شدن فضاي بين پره ها سيال که در اين فضاها قرار دارد با فشار به سمت خروجي رانده مي شود. همانطور که در شکل مي بينيد جريان بوجود آمده به ميزان خروج از مرکز(فاصله دو مركز) محور نسبت به روتور پمپ بستگي دارد و اگر اين فاصله به صفر برسد ديگر در خروجي جرياني نخواهيم داشت.

پمپ پره‌اي

 

پمپ هاي پره اي که قابليت تنظيم خروج از مرکز را دارند مي توانند دبي هاي حجمي متفاوتي را به سيستم تزريق کنند به اين پمپ ها ، جابه جايي متغيير مي گويند. به خاطر وجود خروج از مرکز محور از روتور(عدم تقارن) بار جانبي وارد بر ياتاقان ها افزايش مي يابد و در فشار هاي بالا ايجاد مشکل مي کند.

براي رفع اين مشکل از پمپ هاي پره اي متقارن (بالانس) استفاده مي کنند. شکل بيضوي پوسته در اين پمپ ها باعث مي شود که مجاري ورودي و خروجي نظير به نظير رو به روي هم قرار گيرند و تعادل هيدروليکي برقرار گردد. با اين ترفند بار جانبي وارد بر ياتاقان ها کاهش يافته اما عدم قابليت تغيير در جابه جايي از معايب اين پمپ ها به شمار مي آيد .( چون خروج از مرکز وجود نخواهد داشت)

پمپ پره‌اي بالانس

 حداکثر فشار قابل دستيابي در پمپ هاي پره اي حدود 3000 psi  است.

 

   پمپ هاي پيستوني

پمپ هاي پيستوني با دارا بودن بيشترين نسبت توان به وزن، از گرانترين پمپ ها هستند و در صورت آب بندي دقيق پيستون ها مي تواند بالا ترين بازدهي را داشته باشند. معمولا جريان در اين پمپ ها بدون ضربان بوده و به دليل عدم وارد آمدن بار جانبي به پيستونها داراي عمر طولاني مي باشند، اما به خاطر ساختار پيچيده تعمير آن مشکل است.

از نظر طراحي پمپ هاي پيستوني به دو دسته شعاعي و محوري تقسيم مي شوند.

 

پمپ هاي پيستوني محوري با محور خميده (Axial piston pumps(bent-axis type)) :

در اين پمپ ها خط مرکزي بلوک سيلندر نسبت به خط مرکزي محور محرک در موقعيت زاويه اي مشخصي قرار دارد ميله پيستون توسط اتصالات کروي (Ball & socket joints)به فلنج محور محرک متصل هستند به طوري که تغيير فاصله بين فلنج محرک و بلوک سيلندر باعث حرکت رفت و برگشت پيستون ها در سيلندر مي شود. يک اتصال يونيورسال ( Universal link) بلوک سيلندر را به محور محرک متصل مي کند.

 

پمپ پيستوني

 

ميزان خروجي پمپ با تغيير زاويه بين دو محور پمپ قابل تغيير است.در زاويه صفر خروجي وجود ندارد و بيشينه خروجي در زاويه 30 درجه بدست خواهد آمد.

پمپ هاي پيستوني محوري با صفحه زاويه گير  (Axial piston pumps(Swash plate)) :

در اين نوع پمپ ها محوربلوک سيلندر و محور محرک در يک راستا قرار مي گيرند و در حين حرکت دوراني به خاطر پيروي از وضعيت صفحه زاويه گير پيستون ها حرکت رفت و برگشتي انجام خواهند داد ، با اين حرکت سيال را از ورودي مکيده و در خروجي پمپ مي کنند. اين پمپ ها را مي توان با خاصيت جابه جايي متغير نيز طراحي نمود . در پمپ هاي با جابه جايي متغيير وضعيت صفحه زاويه گير توسط مکانيزم هاي دستي ، سرو کنترل و يا از طريق سيستم جبران کننده تنظيم مي شود. حداکثر زاويه صفحه زاويه گير حدود 17.5  درجه مي باشد.

پمپ پيستوني

 

پمپ پيستوني

 پمپ هاي پيستوني شعاعي  (Radial piston pumps)

در اين نوع پمپ ها ، پيستون ها در امتداد شعاع قرار ميگيرند.پيستون ها در نتيجه نيروي گريز از مرکز و فشار سيال پشت آنها همواره با سطح رينگ عکس العمل در تماسند.

براي پمپ نمودن سيال رينگ عکس العمل بايد نسبت به محور محرک خروج از مرکز داشته باشد ( مانند شکل ) در ناحيه اي که پيستون ها از محور روتور فاصله دارند خلا نسبي بوجود آمده در نتيجه مکش انجام ميگيرد ، در ادامه دوران روتور، پيستون ها به محور  نزديک شده و سيال موجود در روتور را به خروجي پمپ مي کند. در انواع جابه جايي متغيير اين پمپ ها با تغيير ميزان خروج از مرکز رينگ عکس العمل نسبت به محور محرک مي توان مقدار خروجي سيستم را تغيير داد.

پمپ پيستوني شعاعي

  پمپ هاي پلانچر (Plunger pumps)

پمپ هاي پلانچر يا پمپ هاي پيستوني رفت و برگشتي با ظرفيت بالا در هيدروليک صنعتي کاربرد دارند. ظرفيت برخي از اين پمپ ها به حدود چند صد گالن بر دقيقه مي رسد.

پيستون ها در فضاي بالاي يک محور بادامکي (شامل تعدادي رولر برينگ خارج از مرکز) در آرايش خطي قرار گرفته اند. ورود و خروج سيال به سيلندر ها از طريق سوپاپ ها(شير هاي يک ترفه) انجام مي گيرد.

 پمپ پلانجر

  راندمان پمپ ها (Pump performance):

بازده يک پمپ بطور کلي به ميزان تلرانسها و دقت بکار رفته در ساخت ، وضعيت مکانيکي اجزاء و بالانس فشار بستگي دارد. در مورد پمپ ها سه نوع بازده محاسبه مي شود:

1- بازده حجمي که مشخص کننده ميزان نشتي در پمپ است و از رابطه زير بدست مي آيد

( دبي تئوري كه پمپ بايد توليد كند /ميزان دبی حقيقی پمپ  )=بازده حجمي

 2- بازده مکانيکي که مشخص کننده ميزان اتلاف انرژي در اثر عواملي مانند اصطکاک در ياتاقان ها و اجزاي درگير و همچنين اغتشاش در سيال مي باشد.

= بازده مکانيکي

(قدرت حقيقی داده شده به پمپ /قدرت تئوری مورد نياز جهت کار پمپ )

 3- بازده کلي که مشخص کننده کل اتلاف انرژي در يک پمپ بوده و برابر حاصضرب بازده مکانيکي در بازده حجمي مي باشد.

 رانرمان پمپها

+ نوشته شده توسط فرهاد در پنجشنبه بیست و سوم اسفند 1386 و ساعت 16:28 |

از واگن در حال حركت چگونه بايد پريد؟

اگر از كسي سوال كنيد كه از واگن در حال حركت چگونه بايد پريد؟ چنين جوابي خواهيد شنيد: رو به جلو. اما اگر از او بخواهيد كه درباره پاسخ خود توضيح دهد، او با اعتماد كامل شروع به استدلال مي‌كند و اگر شما حرف او را قطع نكنيد، خودش به زودي سكوت اختيار مي‌كند، زيرا بنابر قوانين سرعت نسبي واقعا او بايد به عقب بپرد.

هنگام پريدن چه اتفاقي مي‌افتد؟

وقتي ما از واگن در حال حركت مي‌پريم، بدنمان داراي همان سرعت واگن است و به جلو حركت مي‌كند، (طبق قانون اول نيوتن: اگر برآيند نيروهاي وارد بر جسمي صفر باشد، اگر آن جسم ساكن باشد، ساكن مي‌ماند و اگر متحرك باشد به حركت يكنواخت خود ادامه مي‌دهد) پس وقتي به جلو مي‌پريم، نه تنها اين سرعت را از بين نمي‌بريم، بلكه آن را افزايش مي‌دهيم.

از اينجا نتيجه مي‌شود كه بايد به عقب پريد نه به جلو و در جهت حركت واگن، زيرا ضمن پريدن به عقب سرعت حاصله از پرش از سرعتي كه بدن ما با آن حركت مي‌كند (سرعت قطار) ، كم مي‌شود در نتيجه بدن ما پس از تماس با زمين با نيروي كمتري به جلو خواهد افتاد.

به عقب نپريد!

اصل مطلب در ناتمام گذاشتن توضيحات است، ما چه به جلو بپريم و چه به عقب ، خطر افتادن ما را تهديد مي‌كند. اهميت اصلي مساله در اين است كه خطر افتادن به جلو از خطر افتادن به عقب كمتر است. در مورد اول ما با يك حركت عادي پا را جلو مي‌گذاريم و چنانچه سرعت واگن زياد باشد، چند قدم مي‌دويم و بدين وسيله از افتادن جلوگيري مي‌كنيم. اما هنگام افتادن به عقب اين حركت نجات‌بخش پاها وجود ندارد و به همين دليل خطر به مراتب بيشتر است. اين مطلب نيز اهميت دارد كه وقتي ما به جلو به زمين مي‌خوريم، با قرار دادن دستها به جلو كمتر از زمين خوردن به عقب صدمه مي‌بينيم.

پريدن از واگن با يك ساك

روشن است كه آنچه گفته شد براي اجسام بي‌جان صادق نيست و خطر شكستن يك بطري وقتي از يك واگن در حال حركت به جلو ، به عقب پرتاب شود، كمتر از حالتي است كه بطري به جلو (در جهت حركت واگن) پرتاب شود.

پس چنانچه لازم باشد به دليلي از واگن بپريد و بخواهيد قبلا باري را كه با خود داريد پرتاب كنيد، بايد بار را به عقب پرتاب كنيد و خودتان به جلو بپريد.

+ نوشته شده توسط فرهاد در پنجشنبه بیست و سوم اسفند 1386 و ساعت 16:26 |

انتقال گرما به وسيله نانوسيالات

خلاصه

تحقيقات اخير روي نانوسيالات، افزايش قابل توجهي را در هدايت حرارتي آنها نسبت به سيالات بدون نانوذرات و يا همراه با ذرات بزرگ‌تر (ماکرو ذرات) نشان مي‌دهد. از ديگر تفاوت‌هاي اين نوع سيالات، تابعيت شديد هدايت حرارتي از دما، همچنين افزايش فوق‌العادة فلاکس حرارتي بحراني در انتقال حرارت جوشش آنهاست. نتايج آزمايشگاهي به دست آمده از نانوسيالات نتايج قابل بحثي است که به عنوان مثال مي‌توان به انطباق نداشتن افزايش هدايت حرارتي با تئوري‌هاي موجود اشاره کرد

چکيده
اخيراً استفاده از نانوسيالات که در حقيقت سوسپانسيون پايداري از نانوفيبرها و نانوذرات جامد هستند، به عنوان راهبردي جديد در عمليات انتقال حرارت مطرح شده است.
تحقيقات اخير روي نانوسيالات، افزايش قابل توجهي را در هدايت حرارتي آنها نسبت به سيالات بدون نانوذرات و يا همراه با ذرات بزرگ‌تر (ماکرو ذرات) نشان مي‌دهد. از ديگر تفاوت‌هاي اين نوع سيالات، تابعيت شديد هدايت حرارتي از دما، همچنين افزايش فوق‌العاده فلاکس حرارتي بحراني در انتقال حرارت جوشش آنهاست. نتايج آزمايشگاهي به دست آمده از نانوسيالات نتايج قابل بحثي است که به عنوان مثال مي‌توان به انطباق نداشتن افزايش هدايت حرارتي با تئوري‌هاي موجود اشاره کرد. اين امر نشان دهنده ناتواني اين مدل ها در پيش‌بيني صحيح خواص نانوسيال است. بنابراين براي کاربردي کردن اين نوع از سيالات در آينده و در سيستم‌هاي جديد، بايد اقدام به طراحي و ايجاد مدل‌ها و تئوري‌هايي شامل اثر نسبت سطح به حجم و فاکتورهاي سياليت نانوذرات و تصحيحات مربوط به آن کرد.
1. مقدمه
سيستم‌هاي خنک کننده، يکي از مهم‌ترين دغدغه‌هاي کارخانه‌ها و صنايعي مانند ميکروالکترونيک و هر جايي است که به نوعي با انتقال گرما روبه‌رو باشد. با پيشرفت فناوري در صنايعي مانند ميکروالکترونيک که در مقياس‌هاي زير صد نانومتر عمليات‌هاي سريع و حجيم با سرعت‌هاي بسيار بالا (چند گيگا هرتز) اتفاق مي‌افتد و استفاده از موتورهايي با توان و بار حرارتي بالا اهميت به سزايي پيدا مي‌کند، استفاده از سيستم‌هاي خنک‌کننده پيشرفته و بهينه، کاري اجتناب‌ناپذير است. بهينه‌سازي سيستم‌هاي انتقال حرارت موجود، در اکثر مواقع به وسيله افزايش سطح آنها صورت مي‌گيرد که همواره باعث افزايش حجم و اندازه اين دستگاه‌ها مي‌شود؛ لذا براي غلبه‌ بر اين مشکل، به خنک کننده‌هاي جديد و مؤثر نياز است و نانو سيالات به عنوان راهکاري جديد در اين زمينه مطرح شده‌اند. [1]
نانوسيالات به علت افزايش قابل توجه خواص حرارتي، توجه بسياري از دانشمندان را در سال‌هاي اخير به خود جلب کرده است، به عنوان مثال مقدار کمي (حدود يک درصد حجمي) از نانوذرات مس يا نانولوله‌هاي کربني در اتيلن گليکول يا روغن به ترتيب افزايش 40 و 150 درصدي در هدايت حرارتي اين سيالات ايجاد مي‌کند [2] [3]؛ در حالي که براي رسيدن به چنين افزايشي در سوسپانسيون‌هاي معمولي، به غلظت‌هاي بالاتر از ده درصد از ذرات احتياج است؛ اين در حالي است که مشکلات رئولوژيکي و پايداري اين سوسپانسيون‌ها در غلظت‌هاي بالا مانع از استفاده گسترده از آنها در انتقال حرارت مي‌شود. در برخي از تحقيقات، هدايت حرارتي نانوسيالات، چندين برابر بيشتر از پيش‌بيني تئوري‌ها است. از ديگر نتايج بسيار جالب، تابعيت شديد هدايت حرارتي نانوسيالات از دما [4] [5] و افزايش تقريباً سه برابري فلاکس حرارتي بحراني آنها در مقايسه با سيالات معمولي است [6 و7].
اين تغييرات در خواص حرارتي نانوسيالات فقط مورد توجه دانشگاهيان نبوده در صورت تهيه موفقيت‌آميز و تأييد پايداري آنها، مي‌تواند آينده‌اي اميدوارکننده در مديريت حرارتي صنعت را رقم بزند. البته از سوسپانسيون نانوذرات فلزي، در ديگر زمينه‌ها از جمله صنايع دارويي و درمان سرطان نيز استفاده شده است [8]. به هر حال تحقيق در زمينه نانوذرات، داراي آينده‌اي بسيار گسترده است [9].

شکل 1. تصاوير TEM از نانو سيال مس (چپ)، نانو ذرات اکسيد مس (وسط) و ذرات کلوئيدي طلاسرب (راست) که در مطالعات مقاومت فصل مشترک استفاده شده اند. ذرات اکسيد مس حالت خوشه اي دارند و کلوئيد هاي طلاسرب توزيع مناسب و اندازه يکسان دارند.

2. تهيه نانوسيالات
بهبود خواص حرارتي نانوسيال احتياج به انتخاب روش تهيه مناسب اين سوسپانسيون‌ها دارد تا از ته‌نشيني و ناپايداري آنها جلوگيري شود. متناسب با کاربرد، انواع بسياري از نانوسيالات از جلمه نانوسيال اکسيد فلزات، نيتريت‌ها، کاربيد فلزات و غيرفلزات که به وسيله يا بدون استفاده از سورفکتانت در سيالاتي مانند آب، اتيلن گليگول و روغن به وجود آمده است. مطالعات زيادي روي چگونگي تهيه نانوذرات و روش‌هاي پراکنده‌سازي آنها درسيال پايه انجام شده است که در اينجا به طور مختصر چند روش متداول‌ را که براي تهيه نانوسيال وجود دارد ذکر مي‌کنيم.
يکي از روش‌هاي متداول تهيه نانوسيال، روش دو مرحله‌اي است [10]. در اين روش ابتدا نانوذره يا نانولوله معمولاً به وسيله روش رسوب بخار شيميايي (CVD) در فضاي گاز بي‌اثر به صورت پودرهاي خشک تهيه مي‌شود [11] [ شکل 1. وسط]، در مرحله بعد نانوذره يا نانولوله در داخل سيال پراکنده مي‌شود. براي اين کار از روش‌هايي مانند لرزاننده‌هاي مافوق صوت و يا از سورفکتانت‌ها استفاده مي‌شود تا توده‌هاي نانوذره‌اي به حداقل رسيده و باعث بهبود رفتار پراکندگي شود. روش دو مرحله‌اي براي بعضي موارد مانند اکسيد فلزات در آب، ديونيزه شده بسيار مناسب است [10] و براي نانوسيالات شامل نانوذرات فلزي سنگيني، کمتر موفق بوده است [12].
روش دو مرحله‌اي داراي مزاياي اقتصادي بالقوه‌اي است؛ زيرا شرکت‌هاي زيادي توانايي تهيه نانوپودرها در مقياس صنعتي را دارند [13].
روش يک مرحله‌اي نيز به موازات روش دو مرحله‌اي پيشرفت کرده است؛ به طور مثال نانوسيالاتي شامل نانوذرات فلزي با استفاده از روش تبخير مستقيم تهيه شده‌اند [2] و [12]. در اين روش، منبع فلزي تحت شرايط خلاء تبخير مي‌شود [14] [شکل 1. چپ].
در اين روش، تراکم توده نانوذرات به حداقل خود مي‌رسد، اما فشار بخار پايين سيال يکي از معايب اين فرايند محسوب مي‌شود؛ ولي با اين حال روش‌هاي شيميايي تک مرحله‌اي مختلفي براي تهيه نانوسيال به وجود آمده است که از آن جمله مي‌توان به روش احياي نمک فلزات و تهيه سوسپانسيون آن در حلال‌هاي مختلف براي تهيه نانوسيال فلزات اشاره کرد [16] [شکل 1. راست]. مزيت اصلي روش يک مرحله‌اي، کنترل بسيار مناسب روي اندازه و توزيع اندازه ذرات است.

3. انتقال حرارت در سيالات ساکن
خواص استثنايي نانوسيالات شامل هدايت حرارتي بيشتر نسبت به سوسپانسيون‌هاي معمولي، رابطه غيرخطي بين هدايت وغلظت مواد جامد و بستگي شديد هدايت به دما و افزايش شديد فلاکس حرارتي در منطقه جوشش است. اين خواص استثنايي، به همراه پايداري، روش تهيه نسبتاً آسان و ويسکوزيته قابل قبول باعث شده تا اين سيالات به عنوان يکي از مناسب‌ترين و قوي‌ترين انتخاب‌ها در زمينه سيالات خنک کننده مطرح شوند. نتايج يکي از تحقيقات منتشر شده در زمينه تغيير هدايت حرارتي نانوسيال به عنوان تابعي از غلظت در شکل (2) آمده است.

بيشترين تحقيقات روي هدايت حرارتي نانوسيالات، در زمينه سيالات حاوي نانوذرات اکسيد فلزي انجام شده است [18].
ماسودا افزايش 30 درصدي هدايت حرارتي را با اضافه کردن 3/4 درصد حجمي آلومينا به آب گزارش کرده است. لي [15] افزايش 15 درصدي را براي همين نوع نانوسيال با همين درصد حجمي گزارش کرده است که تفاوت اين نتايج را ناشي از تفاوت در اندازه نانوذرات به‌کار رفته در اين دو تحقيق مي‌داند. قطر متوسط ذرات آلوميناي بکاررفته در آزمايش اول 13نانومتر و در آزمايش دوم 33 نانومتر بوده است. زاي و همکاران [20] [19] افزايش 20 درصدي را براي 50 درصد حجمي از همين نانوذرات گزارش کرده‌اند. گروه مشابهي [21] براي نانوذرات کاربيد سيليکون نيز به نتايج مشابهي رسيدند. لي بهبود نسبتاً کمتري را در هدايت حرارتي نانوسيالات حاوي نانوذرات اکسيد مس، نسبت به نانوذرات آلومنيا مشاهده کرد؛ در حالي که ونگ [24] 17 درصد افزايش هدايت حرارتي را براي فقط 4/0 درصد حجمي از نانوذرات اکسيد مس در آب گزارش کرده است. براي نانوسيال با پايه اتيلن گليکول، افزايش بالاي 40 درصد براي 3/0 درصد حجمي مس با متوسط قطر ده نانومتر گزارش شده است. پتل [5] افزايش بالاي 21 درصد براي سوسپانسيون 11 درصد حجمي از نانوذرات طلا و نقره که به ترتيب در آب و تولوئن پراکنده شده بودند را مشاهده کرد. در مواردي هم هيچ افزايش قابل توجهي در هدايت مشاهده نشده است

[23].
اخيراً تحقيقات ديگري روي وابستگي هدايت به دما براي غلظت‌هاي بالاي نانوذرات اکسيد فلزات و غلظت‌هاي پايين نانوذرات فلزي در حال انجام است که در هر دو مورد در محدوده دماي 20 تا 50 درجه سانتيگراد افزايش دو تا چهار برابري در هدايت مشاهده شده است و در صورت تأييد اين خواص براي دماهاي بالاتر مي‌توان نانوسيال را در سيستم‌هاي گرمايشي نيز استفاده کرد.
بيشترين افزايش هدايت در سوسپانسيون نانولوله‌هاي کربني گزارش شده است که علاوه بر هدايت حرارتي بالا، نسبت طول به قطر بالايي دارند[شکل 3]. از آنجا که نانولوله‌هاي کربني، تشکيل يک شبکه فيبري مي‌دهند، سوسپانسيون آنها بيشتر شبيه کامپوزيت‌هاي پليمري عمل مي‌کند. بيرکاک[25] افزايش 125 درصدي هدايت را در اپوکسي پليمر- نانولوله حاوي يک درصد نانولوله تک ديواره گزارش کرد، همچنين مشاهده کرد که با افزايش دما، هدايت حرارتي افزايش مي‌يابد.
چوي[3] براي سوسپانسيون يک درصد نانولوله‌هاي چند ديواره در روغن [شکل 3 ب] 16 درصد افزايش هدايت حرارتي گزارش کرده است. گزارش‌ها و تحقيقات مختلفي در زمينه افزايش هدايت حرارتي سوسپانسيون نانولوله‌کربني ارائه شده است؛ زاي [26] افزايش ده تا 20 درصدي هدايت حرارتي را در سوسپانسيون يک درصد حجمي با سيال آب گزارش کرده است. ون و دينگ [27] نيز 25درصد افزايش هدايت را در سوسپانسيون 8/0 درصد حجمي در آب گزارش کرده است. اسيل [23] بيشترين افزايش را 38 درصد براي سوسپانسيون شش درصد حجمي در آب گزارش کرده است.
ون و دينگ افزايش سريع هدايت در غلظت‌هاي حدود 2/0 درصد حجمي را گزارش کرده و نشان داده است که اين افزايش از آن به بعد تقريباً ثابت مي‌ماند. در تمامي گزارش‌ها افزايش هدايت با دما مشاهده شده؛ هر چند براي دماهاي بالاتر از 30 درجه سانتيگراد اين افزايش تقريباً متوقف مي‌شود.

4. جريان، جابه‌جايي و جوشش
اخيراً ضرايب انتقال حرارت نانوسيال در جابه‌جايي آزاد و اجباري اندازه‌گيري شده است. داس [17] آزمايش‌هاي تعيين خواص حرارتي جوشش را براي نانوسيال شروع کرد. يو [6] فلاکس حرارتي بحراني نانوسيال آلومينا- آب در حال جوشش را اندازه‌گيري کرد و افزايش سه برابري در فلاکس حرارت بحراني (CHF) را نسبت به آب خالص گزارش کرد. در همين زمينه واسالو [7] نانوسيال سيليکا- آب را تهيه کرد و همان افزايش سه برابري در CHF را گزارش کرد.
ضريب انتقال حرارت جابجايي آزاد علاوه بر اينکه به هدايت حرارتي بستگي دارد، به خواص ديگري مانند گرماي ويژه، دانسيته و ويسکوزيته ديناميک نيز وابسته است که البته در اين درصدهاي حجمي پايين همان‌طور که انتظار مي‌رفت و مشاهده شد، گرماي ويژه و دانسيته بسيار به سيال پايه نزديک است [33]. ونگ [34] ويسکوزيته آلومينا- آب را اندازه گرفت و نشان داد که هر چه ذرات بهتر و بيشتر پراکنده شوند ويسکوزيته پايين‌تري را مشاهده مي‌کنيم. وي افزايش 30 درصدي در ويسکوزيته را براي سوسپانسيون سه درصد حجمي گزارش کرد که در مقايسه با نتيجه پک‌رچو [35] سه برابر بيشتر به نظر مي‌رسد که نشان‌دهنده وابستگي ويکسوزيته به روش تهيه نانوسيال است. ژوان‌ولي [32] ضريب اصطکاک را براي نانوسيال حاوي يک تا دو درصد ذرات مس به دست آورد و نشان دادکه اين ضريب تقريباً مشابه سيال پايه آب است. ايستمن [36] نشان داد که ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي اجباري سوسپانسيون 9/0 درصد حجمي از نانوذرات اکسيد مس، 15 درصد بيشتر از سيال پايه است.

شکل 2. ارتباط هدايت الکتريکي با جزء حجمي نانو ذرات، بر اساس تئوري ميانگين متوسط براي نانو ذرات بسيار هادي (خط چين پايين) و مدل کلوخه هاي متراکم
شکل 3. تصاوير SEM از نانو لوله هاي کربني تک ديواره (a) و چند ديواره (b) مورد استفاده در سوسپانسيون ها و کامپوزيت ها.
شکل 4. پيش بيني هدايت حرارتي کامپوزيت ها ( نرمال شده بر اساس هدايت ماتريکس) به عنوان تابعي از جزء حجمي پر کننده. مربع توپر: ذرات با توزيع مناسب، دايره: خوشه هاي ذرات متراکم ( با 60 درصد حجمي) و مربع: خوشه هاي با تراکم کمتر ( با 40 درصد حجمي از نانو ذرات).

ژوان ولي [32] ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي اجباري در جريان آشفته را نيز اندازه گرفتند و نشان دادند که مقدار کمي از نانوذرات مس در آب ديونيزه شده، ضريب انتقال حرارت را به صورت قابل توجهي افزايش مي‌دهد، به طور مثال افزودن دو درصد حجمي از نانوذرات مس به آب، حدود 39 درصد انتقال حرارت آن را افزايش مي‌دهد. در حالي که در تناقض با نتايج بالا، پک‌وچو [35] کاهش 12درصدي ضريب انتقال حرارت را در سوسپانسيون حاوي سه درصد حجمي از آلومينا و تيتانا در همان شرايط مشاهده کردند. پوترا [28] با کار روي جابجائي آزاد، بر خلاف هدايت و جابه‌جايي اجباري، کاهش انتقال حرارت را مشاهده کرد. داس با [17] انجام آزمايش‌هاي جوشش روي آلومينا- آب نشان داد که با افزايش درصد حجمي نانوذرات، بازدهي جوشش نسبت به سيال پايه کم مي‌شود. وي اين کاهش را به تغيير خواص سطحي بويلر به علت ته‌نشيني نانوذرات روي سطح ناهموار آن نسبت داد، نه به تغيير خواص سيال. يو [6] با اندازه‌گيري فلاکس حرارتي بحراني براي جوشش روي سطوح تخت و مربعي مس که در نانوسيال آب- آلومينا غوطه‌ور بودند، نشان داد که فلاکس حرارتي اين سيالات سه برابر آب است و اندازه متوسط حباب، افزايش و فرکانس توليد آنها کاهش مي‌يابد. اين نتايج را واسالو [7] نيز تأييد کرد. وي روي نانوسيال آب - سيليکا‌ کار مي‌کرد و افزايش فلاکس حرارت بحراني را براي غلظت‌هاي کمتر از يک‌هزارم درصد حجمي گزارش کرد. هنوز مدلي براي پيش‌بيني اين افزايش‌ها و فاکتورهاي مؤثر بر آن وجود ندارد.

5. هدايت حرارتي نانوسيال
هدايت حرارتي نانوسيال بيشترين مطالعات را به خود اختصاص داده است. اين مقاله نيز به هدايت حرارتي در سيال ساکن پرداخته است. از آنجا که نانوسيال جزو مواد مرکب و کامپوزيتي محسوب مي‌شود، هدايت حرارتي آن به وسيله تئوري متوسط مؤثر به دست مي‌آيد که به وسيله موسوتي، کلازيوس، ماکسول و لورانزا در قرن 19 به دست آمد [37 و38].
اگر از تأثيرات سطح مشترک نانوذرات کروي صرف‌نظر شود، در مقادير بسيار اندک نانوذرات [ f = جزء حجمي نانوذرات] همه مدل‌هاي منتج از تئوري متوسط مؤثر، حل يکساني دارند. در مواردي که نانوذرات داراي هدايت حرارتي بالايي باشد پيش‌بيني مي‌شود که افزايش هدايت حرارتي نانوسيال3× f خواهد شد که اين پيش‌بيني، تخمين خوبي براي مواردي است که هدايت ذرات، بيشتر از 20 برابر هدايت حرارتي سيال باشد [39]. همان‌طور که در شکل (2) نشان داده شده بسياري از تحقيقات تطابق خوبي با اين پيش‌بيني دارد، از جمله مي‌توان به تحقيقات زير اشاره کرد: نانوسيال کاربيد سيليکون با اندازه 26 نانومتر و نانوسيال آلومينا- آب و آلومينا- اتيلن گليکول [10].
مقاومت سطح مشترک نانوذرت و سيال اطراف آن پيش‌بيني اين تئوري را کاهش مي‌دهد؛ البته هر چه ذرات ريزتر باشند اين مقاومت کاهش پيدا مي‌کند. در غلظت‌هاي بالاي نانوذر‌ات [شکل 1. وسط] اگر توده‌هاي نانوذره کوچک باشد، تئوري متوسط مؤثر خوب جواب مي‌دهد؛ زيرا توده نانوذرات فضاي بيشتري نسبت به نانوذر‌ات منفرد اشغال مي‌کند و بنابراين جزء حجمي توده بيشتر از نانوذرات منفرد است. [40] در توده‌هاي متراکم نانوذرات، دانسيته نسبي تقريباً 0 6 درصد است و در مواردي که توده‌‌ها از نظر وضعيت ساختماني بازتر باشد، افزايش بيشتري را مشاهده مي‌کنيم [ شکل 4] که نتايج آزمايشي نيز همين را نشان مي‌دهد [20]؛ البته هدايت حرارتي نانوذرات توده‌اي، کوچک‌تر از ذر‌ات منفرد است؛ البته عامل مهمي در مقابل هدايت حرارتي بالاي نانوذرات نيست.

6. چشم‌انداز
در ده سال گذشته، خواص جالبي براي نانوسيالات گزارش شده است که در اين ميان، هدايت حرارتي بيشترين توجه را به خود جلب کرده است؛ ولي اخيراً خواص حرارتي ديگري نيز مورد پژوهش قرار گرفته است.
نانوسيالات را مي‌توان در زمينه‌هاي مختلفي به کاربرد، اما اين کار با موانعي روبه‌رو است، از جمله اينکه درباره نانوسيال چند نکته بايد بيشتر مورد توجه قرار گيرد:
• تطابق نداشتن نتايج تجربي در آزمايشگاه‌هاي مختلف؛
• ضعف در تعيين مشخصات سوسپانسيون نانوذرات؛
• نبود مدل‌ها و تئوري‌هاي مناسب براي بررسي تغيير خواص نانوسيال.

+ نوشته شده توسط فرهاد در پنجشنبه بیست و سوم اسفند 1386 و ساعت 16:23 |

مولکولهای گاز

در دماهای عادی ماده سه حالت دارد که تقریباً برای همه شناخته شده است؛ گاز، مایع، جامد. علاوه براین حالات، حالات دیگری از ماده وجود دارد که در دمای معمولی جو زمين قابل تشکیل نیستند. مانند :پلاسما، بوز انیشتین و چگالی فرمیونی.


جامد

در حالت جامد ، نیروهای بین مولکولی ، بقدری قویتر از انرژی جنبشی هستند که باعث سخت شدن جسم در نتیجه عدم جاری شدن آن می‌گردند. جامدات شکل و حجم معینی دارند. در جامدات فاصله مولکولها مانند فاصله آنها در مایع است. جامدات نمی‌توانند مانند وضعیتی که حالات مایع و گاز دارند، آزادانه به اطراف حرکت کنند. بلکه ، در جامد ، مولکولها در مکانهای خاصی قرار می‌گیرند و فقط می‌توانند در اطراف این مکانها حرکت نوسانی رفت و برگشتی بسیار کوچک انجام دهند.

این حرکت نوسانی ، بخصوص در جامدات بلورین ، کاربردهای صنعتی و علمی زیادی را برای این دسته از مواد به دنبال دارد. مایع

در حالت مایع ، مولکولها بهم نزدیک‌تر بوده، بطوریکه نیروهای مابینشان قویتر از انرژی جنبشی آنان می‌باشد. از طرف دیگر ، نیروها آنقدر قوی نیستند که قادر به ممانعت از حرکت مولکولها گردند. از این روست که جریان مایع از ظرفی به ظرف دیگر شدنی است، اما نسبت سرعت جاری شدن آب در مقایسه با مایعات دیگر از قبیل روغنها و گلسیرین بسیار متفاوت است که این تفاوت در سرعت جاری شدن ، میزان مقاومت یک مایع در مقابل جاری شدن ،یعنی ویسکوزیته آن خوانده می شود که خود تابعی از شکل ، اندازه مولکولی ، درجه حرارت و فشار می‌باشد. بنابراین مایعات حجم معین و شکل نامعینی دارند.

فاصله مولکولها در مایعات در مقایسه با گازها بسیار کم است. در مایعات ، مولکولها به اطراف خود حرکت می‌کنند و به سهولت روی هم می‌لغزند و راحت جریان (شارش) پیدا می‌کنند. مواد مایع با قابلیت شکل پذیری و جریان یافتن در شبکه‌های ریز ، کاربردهای زیادی در صنعت پیدا کرده‌اند. گاز

حالت فیزیکی مواد در شرایط فشار و درجه حرارت طبیعی ، بستگی به اندازه مولکولی و نیروهای فی‌مابین آن دارد. اگر مقدار کمی از یک گاز ، در یک تانک نسبتا بزرگی قرار گیرد، مولکولهای آن با سرعت در سرتاسر تانک پخش می‌شوند. پخش سریع مولکولهای گاز دلالت بر آن می‌کند که نیروهای موجود فی‌مابین مولکولها ، بمراتب ضعیفتر از انرژی جنبشی آن است و از آنجایی که ممکن است مقدار کمی از یک گاز در سرتاسر تانک یافت شود، نشان دهنده آن است که مولکولهای گاز باید نسبتا از هم فاصله گرفته باشند. بنابراین گازها شکل و حجمشان بستگی به ظرفی دارد که در آن جای دارند.

در حالت گازی ، مولکولها آزادانه به اطراف حرکت کرده و با یکدیگر و نیز با دیواره ظرف برخورد می‌کنند. فاصله مولکولها در حالت گازی در حدود چند ده برابر فاصله آنها در حالت مایع و جامد است. اگر در یک ظرف نوشابه پلاستیکی را بسته و آنرا متراکم کنید و سپس آنرا با آب پر کرده و دوباره سعی کنید که آنرا متراکم کنید، در حالت اول بعلت فاصله زیاد بین مولکولی در گاز ، متراکم کردن سنگین‌تر و سخت‌تر صورت می‌گیرد، در صورتی که در حالت دوم چنین نیست.

پلاسما

پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزی نتوانسته آنها را جزو سه حالت دیگر پندارد و مجبور شده آنرا حالت مستقلی به حساب آورد. این ماده با ماهیت محیط یونیزه ، ترکیبی از یونهای مثبت و الکترون با غلظت معین می‌باشد که مقدار الکترونها و یونهای مثبت در یک محیط پلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد ، تقریبا حالت شبه خنثایی دارد. پدیده‌های طبیعی زیادی از جمله آتش ، خورشید ، ستارگان و غیره در رده حالت پلاسمایی ماده قرار می‌گیرند.

پلاسما شبیه به گاز است، ولی مرکب از ذرات باردار متحرکی به نام یون است. یونها بشدت تحت تاثیر نیروهای الکتریکی و مغناطیسی قرار می‌گیرند. مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند از انواع شعله ، بخش خارجی جو زمین ، اتمسفر ستارگان ، بسیاری از مواد موجود در فضای سحابی و بخشی از دم ستاره دنباله‌دار و شفقهای قطبی شمالی. نمایش خیره کننده از حالت پلاسمایی ماده است که در میدان مغناطیسی جریان می‌یابد.

بد نیست بدانید که دانش امروزی حالات دیگری از جمله برهمکنش ضعیف و قوی هسته‌ای را نیز در دسته‌بندیها بعنوان حالات پنجم و ششم ماده بحساب می‌آورد که از این حالات در توجیه خواص نکلئونهای هسته ، نیروهای هسته‌ای ، واکنش های هسته‌ای و در کل ((فیزیک ذرات بنیادی استفاده می‌شود.

چگال بوز-اینشتین

حالت پنجم با نام ماده چگال بوز-اینشتین (Booze-Einstein condensate) که در سال ۱۹۹۵ کشف شد، در اثر سرد شدن ذراتی به نام بوزون‌ها (Bosons) تا دماهایی بسیار پایین پدید می‌آید. بوزون‌های سرد در هم فرومی‌روند و ابر ذره‌ای که رفتاری بیشتر شبیه یک موج دارد تا ذره‌های معمولی ، شکل می‌گیرد. ماده چگال بوز-اینشتین شکننده‌ است و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.


چگال فرمیونی

حالت تازه هم ماده چگال فرمیونی (Fermionic condensate) است. "دبورا جین" (Deborah Jin) از دانشگاه کلورادو که گروهش در اواخر پاییز ۱۳۸۲ ، موفق به کشف این شکل تازه ماده شده‌ است، می‌گوید: "وقتی با شکل جدیدی از ماده روبرو می‌شوید، باید زمانی را صرف شناخت ویژگیهایش کنید. آنها این ماده تازه را با سرد کردن ابری از پانصدهزار اتم پتاسیم با جرم اتمی 40 تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق پدیدآوردند. این اتمها در چنین دمایی بدون گرانروی جریان می‌یابند و این ، نشانه ظهور ماده‌ای جدید بود. در دماهای پایین‌تر چه اتفاقی میافتد؟ هنوز نمیدانیم."

ماده چگال فرمیونی بسیار شبیه ماده چگال بوز-اینشتین (BEC) است. ذرات بنیادی و اتمها در طبیعت می‌توانند به شکل بوزون یا فرمیون باشند. یکی از تفاوتهای اساسی میان آنها حالتهای کوانتومی مجاز برای ذرات است. تعداد زیادی بوزون می‌توانند در یک حالت کوانتومی باشند ، مثلا انرژی ، اسپین و ... آنها یکی باشد ، اما مطابق اصل طرد پائولی ، دو فرمیون نمی‌توانند همزمان حالتهای کوانتومی یکسان داشته باشند.

برای همین ، مثلا در آرایش اتمی ، الکترونها که فرمیون هستند، نمی‌توانند همگی در یک تراز انرژی قرار گیرند.در هر اوربیتال تنها دو الکترون که اسپین‌های متفاوت داشته باشند، جا می‌گیرد و الکترونهای بعدی باید به اوربیتال دیگری با انرژی بالاتر بروند. بنابراین اگر فرمیونها را سرد کنیم و انرژی آنها را بگیریم ، ابتدا پایین‌ترین تراز انرژی پر می‌شود ، اما ذره بعدی باید به ترازی با انرژی بالاتر برود.

وجود ماده چگال فرمیونی همانند ماده چگال یوز- اینشتین سالها قبل پیش‌بینی شده و خواص آن محاسبه شده بود ، اما رسیدن به دمای نزدیک به صفر مطلق که برای تشکیل این شکل ماده لازم است تاکنون ممکن نشده بود. هر دو از فرورفتن اتمها در دماهایی بسیار پایین ساخته می‌شوند. اتمهای BEC بوزون ‌هستند و اتمهای ماده چگال فرمیونی ، فرمیون

+ نوشته شده توسط فرهاد در جمعه هفدهم اسفند 1386 و ساعت 13:51 |

گازها

دید کلی

گازها متشکل از مولکولهای کاملا جدا از هم و دارای حرکت سریع می‌باشند از دو یا چند گاز می‌توان به هر نسبت مخلوطی کاملا همگن بدست آورد. ولی چنین تصمیمی در مورد مایعات صدق نمی‌کند. چون مولکولهای هر گاز جدا از هم و فاصله بین آنها نسبتا زیاد است. مولکولهای یک گاز می‌توانند از بین مولکولهای گاز دیگر قرار گیرند.

تعریف

گاز حالتی از ماده است که در آن نیروهای موجود بین مولکولها بمراتب ضعیف‌‌تر از انرژی جنبشی آن است بنابراین مولکولهای گاز سریعا پخش شده و هر ظرفی را که اشغال کنند پر می‌کنند.

خواص گازها

برای مطالعه گازها بایستی خواص آن مورد بررسی قرار گیرد چهار متغییر لازم برای بیان حالت یک نمونه گاز عبارت از حجم، فشار، دما و مقدار گاز است.
  • فشار ( P ):
فشار به عنوان نیرو بر واحد سطح تعریف می‌شود. فشار یک گاز برابر با نیرویی است که گاز به واحد سطح دیواره ظرف خود وارد می‌کند. واحد فشار در دستگاه SI پاسکال ( Pa ) است. یک پاسکال یک نیوتن بر متر مربع می‌باشد.
اندازه‌گیری فشار گاز:
شیمیدانها معمولا فشار گاز را در ارتباط با فشار جو اندازه‌گیری می‌کنند. برای اینکار از وسیله‌ای بنام فشار سنج استفاده می‌شود.
  • حجم: گازها در ظرفی که وارد می‌شوند در تمام حجم آن پخش می‌شوند. بنابراین گازها از مولکولهایی که در فضا کاملا جدا از هم هستند تشکیل یافته است و حجم واقعی مولکولها در مقابل حجم کل گاز ناچیز است. حجم ( V ) معمولا بر حسب لیتر ( L ) بیان می‌شود. حجم یک مول از گاز در دما و فشار استاندارد ( L ) 22/414 است.
دما ( T ): مفهوم دما از این واقعیت ناشی می‌شود که انرژی در اثر تماس می‌تواند از یک ماده به ماده دیگر جریان پیدا کند ( مانند موقعی که یک میله داغ را در آب فرو می‌بریم ) دما خاصیتی است که جهت جریان انرژی را مشخص می‌سازد. دمای گاز برحسب کلوین ( K ) بیان می‌شود که با افزودن 273/15 به دمای سیلسیون بدست می‌آید.

سه قانون ساده گازها

قانون ساده گازها رابطه بین دو متغییر از چهار متغییر را وقتی که دو متغییر دیگر ثابت باشند بیان می‌کند.
  • قانون بویل:
حجم یک نمونه از گاز در دمای ثابت، به نسبت عکس فشار تغییر می‌کند.
  • قانون شارل: در فشار ثابت، حجم یک نمونه گاز با دمای مطلق ( دمای کلوین ) نسبت مستقیم دارد.
  • قانون آمونتون: تغییرات فشار یک گاز در حجم ثابت با تغییرات دمای مطلق نسبت مستقیم دارد.

قانون گازهای ایده‌ال

در دما و فشار ثابت، حجم یک گاز با تعداد مولهای آن بطور مستقیم تغییر می‌کند.
n، تعداد مولهای یک گاز است. معادله حالت برای گاز ایده‌آل ( PV=Nrt ) رابطه بین چهار متغییر را بیان می‌کند که در آن R، ثابت گاز ایده‌آل نامیده می‌شود.

قانون فشارهای جزئی دالتون

فشار کل مخلوطی از گازها برای مجموع فشارهای جزئی هر کی از آن گازها است.
فشار جزئی: فشاری که یک جز از یک مخلوط اگر به تنهایی در حجم مورد نظر می‌بود اعمال می‌کرد.

قانون نفوذ مولکولی گراهام

نفوذ مولکولی: اگر در ظرفی حاوی گاز، منفذی بسیار کوچک تعبیه شود مولکولهای گاز از آن منفذ فرار می‌کنند.
قانون نفوذ گراهام: سرعت نفوذ یک گاز با جذر چگالی یا جذر وزن آن گاز نسبت معکوس دارد.

قانون ترکیب حجمی گیلوساک و اصل آووگادرو

حجم گازهای مصرف شده با تولید شده در یک واکنش شیمیایی، در فشار و دمای ثابت، با نسبتهای اعداد صحیح کوچک بیان می‌شود. اصل آووگادرو توضیحی بریا قانون گیلوساک ارائه می‌کند.
اصل آووگادرو: حجمهای مساوی از تمام گمازها، در دما و فشار یکسان، دارای عده مولکولهای مساوی‌اند.

مقایسه گازهای ایده‌آل و حقیقی

نظریه جنبشی گازها، رفتار گازهای ایده‌آل را بر حسبت مول بیان می‌کند طبق این نظر گازها از مولکولهایی که در فضا کاملا جدا از هم هستند تشکیل یافته‌ است. حجم واقعی این مولکولها در مقایسه با حجم کل گاز، ناچیز است. مولکولها حرکت مداوم دارند و نیروهای جاذبه بین آ“ها ناچیز است و انرژی جنبشی مولکولها به دما بستگی دارد.
رفتار یک گاز حقیقی از رفتاری که توسط گازهای ایده‌آل بیان می‌شود منحرف می‌گردد. زیرا مولکولهای گاز حقیقی حجمهای معین دارند و بین آنها نیروهای جاذبه اعمال می‌شود. انحرافی که یک گاز حقیقی از حالت ایده‌آل نشان می‌دهد در فشارهای بالا و دماهای پایین مشخص‌تر است زیرا در این شرایط، مولکولهای گاز به یکدیگر نزدیک می‌شوند و انرژی جنبشی آنها پایین است و در نهایت این شرایط، گازها مایع می‌شوند.
نحوه تولید گاز مایع



img/daneshnameh_up/1/13/gacopy.jpg

اطلاعات اولیه

مایع شدن گازها در شرایطی صورت می‌گیرد که نیروهای جاذبه بین مولکولی بتوانند موجب پیوستن مولکولهای گاز به یکدیگر شوند و آن را به‌صورت مایع در آورند. اگر فشار زیاد باشد، مولکولها به یکدیگر نزدیک و اثر نیروهای جاذبه قابل ملاحظه خواهد بود. نیروهای جاذبه همواره در تعارض با حرکت مولکولهای گاز است، پس دمای پائین که در آن انرژی جنبشی متوسط مولکولها کم است، به مایع شدن کمک می‌کند.

تعاریف ویژه

  • دمای بحرانی :
    برای هر گاز دمایی وجود دارد که بالاتر از آن ، هرچند هم فشار را زیاد کنیم، مایع شدن آن گاز ناممکن است. این دما را دمای بحرانی آن گاز می‌نامند.

  • فشار بحرانی :
    کمترین فشارلازم برای مایع کردن یک گاز در دمای بحرانی آن است.

اثر دما و فشار بر مایع شدن گاز

  • هرچه دما پایین‌تر رود و فشار فزونی پذیرد، رفتار یک گاز بیش از پیش از وضع ایده‌آل دورتر می‌شود و با تغییر بیشتر این شرایط ، در نهایت گاز به مایع تبدیل می‌شود.

  • هرچه دمای گاز بالاتر باشد، مایع شدن آن مشکل‌تر است و باید فشار بالاتری اعمال شود.

  • دمای بحرانی یک گاز نشانه ای از قدرت نیروهای جاذبه بین مولکولی آن گاز است. ماده ای که نیروهای جاذبه ضعیف دارد، دارای دمای بحرانی پایین است، بالاتر از این دما ، حرکت مولکولی آنقدر شدید است که نمی‌گذارد نیروهای نسبتا ضعیف بین مولکولی ، مولکولها را در حالت مایع نگه دارد.

img/daneshnameh_up/9/90/gas.jpg

روش صنعتی مایع کردن گاز

پیش از آنکه بتوانیم بسیاری از گازها را مایع کنیم، لازم است آنها را تا پایین‌تر از دمای معمولی سرد کنیم. در مایع کردن گاز به روش صنعتی از اثر ژول- تامسون برای سرد کردن آنها استفاده می‌شود. هرگاه گاز متراکم شده ای را بگذاریم منبسط شود و به فشار پایین‌تری برسد، گاز سرد می‌شود. به هنگام انبساط در مقابل نیروهای جاذبه بین مولکولی ، کار صورت می‌گیرد. انرژی مصرف شده برای انجام این کار باید از انرژی جنبشی خود مولکولها گرفته شود، از این رو ، دمای گاز کاهش می‌یابد.

همچنین مایع شدن هوا بدین ترتیب صورت می‌گیرد که نخست هوای سرد متراکم شده ای که وارد می‌شود، بکار می‌گیرند. انبساط این هوای متراکم شده ، نتیجه به حصول دماهای پایین‌تر می‌شود. هوای سرد منبسط شده بار دیگر به اتاق تراکم باز گردانده می‌شود و سرانجام از سرد کردن و تراکم پی در پی ، هوای مایع حاصل می‌شود.

انرژی جنبشی

انرژی به صورتهای مختلف انرژی از قبیل مکانیکی ، پتانسیل ، گرمایی ،... می‌تواند وجود داشته باشد. انرژی جنبشی یکی از صورتهای مختلف انرژی است و به صورت نصف حاصل ضرب جرم در مجذور سرعت جسم تعریف می‌شود. به بیان دیگر اگر جرم جسم را با m و سرعت آن را با v نشان دهیم، در این صورت انرژی جنبشی که با K نمایش داده می‌شود، به صورت زیر است:

K = 1/2mv2



انرژی به صورتهای مختلف انرژی از قبیل مکانیکی ، پتانسیل ، گرمایی ،... می‌تواند وجود داشته باشد. انرژی جنبشی یکی از صورتهای مختلف انرژی است و به صورت نصف حاصل ضرب جرم در مجذور سرعت جسم تعریف می‌شود. به بیان دیگر اگر جرم جسم را با m و سرعت آن را با v نشان دهیم، در این صورت انرژی جنبشی که با K نمایش داده می‌شود، به صورت زیر است:
K = 1/2mv2

مقدمه

در بررسی حرکت اجسام معمولا دو نوع انرژی بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد. انرژی پتانسیل که ناشی از مکان قرار گیری جسم نسبت به سطحی که به عنوان سطح با پتانسیل صفر فرض می‌شود و انرژی جنبشی که هر جسم به دلیل حرکت دارای این نوع انرژی است. یعنی اگر جسمی ثابت باشد، انرژی جنبشی آن صفر خواهد بود. مخصوصا در مواردی که نیروهای موجود در مسئله از نوع پایستار باشند در این صورت انرژی مکانیکی بقا دارد و لذا اگر انرژی جنبشی جسم افزایش پیدا کند، انرژی پتانسیل کاهش می‌یابد و برعکس کاهش انرژی جنبشی با افزایش انرژی پتانسیل همراه است.



img/daneshnameh_up/f/ff/image_kinetic.jpg

قضیه کار و انرژی

معمولا بیشترین کاربرد انرژی جنبشی در بحث حرکت در قضیه کار و انرژی ظاهر می‌شود. لازم به یادآوری است که هرگاه در اثر اعمال نیرویی ، یک جسم از محل اولیه خود جابجا شود، در این صورت می‌گویند که نیرو بر روی جسم کار انجام می‌دهد. بنابراین قضیه کار و انرژی بیان می‌کند که هرگاه بر روی جسمی کار انجام شود، انرژی جنبشی آن تغییر می‌کند. به عبارت دیگر تغییرات انرژی جنبشی با انجام کار انجام شده بر روی جسم برابر است.

قضیه کار و انرژی قانون جدید و مستقلی از مکانیک کلاسیک نیست. این قضیه برای حل مسائلی مفید است که در آنها کار انجام شده توسط نیروی برایند به راحتی قابل محاسبه است و ما می‌خواهیم سرعت ذره را در مکانهای خاصی پیدا کنیم. آنچه بیشتر اهمیت دارد این واقعیت است که قضیه کار و انرژی نقطه آغازی برای یک تعمیم جامع در علم فیزیک است. چون در بسیاری از موارد بهتر است کار انجام شده توسط هر نیرو را جداگانه محاسبه کرده و نام خاصی برای کار انجام شده توسط هر نیرو قائل شویم. لذا آنچه قبلا در مورد معتبر بودن این قضیه در مواردی که به صورت کار انجام شده توسط نیروی برایند تعبیر می‌کنیم، مشکلی ایجاد نمی‌کند.

یکای انرژی جنبشی

انرژی جنبشی یک جسم در حال حرکت با کاری که می‌تواند انجام دهد تا به حال سکون برسد، متناسب است. این نتیجه اعم از این که نیروهای اعمال شده ثابت یا متغیر باشند، صادق است. بنابراین یکای انرژی جنبشی و کار یکسان خواهند بود و انرژی جنبشی مانند کار یک کمیت اسکالر است. انرژی جنبشی گروهی از ذرات صرفا از انرژی جمع اسکالر انرژیهای جنبشی تک تک ذرات آن گروه بدست می‌آید.

انرژی جنبشی جسم صلب

معمولا در مورد حرکت جسم صلب به عنوان سیستمی از ذرات ، دو نوع انرژی جنبشی می‌توانیم تعریف کنیم. این دو نوع انرژی که بواسطه نوع حرکت به دو صورت متفاوت می‌تواند وجود داشته باشد.

انرژی جنبشی انتقالی

گفتیم که انرژی کمیتی اسکالر است. بنابراین در مورد یک سیستم متشکل از چند ذره ، انرژی جنبشی کل برابر با مجموع انرژی جنبشی تک تک ذرات خواهد بود. اما در مورد یک جسم صلب که تعداد ذرات خیلی زیاد است، نقطه‌ای به عنوان مرکز جرم تعریف می‌شود که نماینده کل جسم صلب است. بنابراین انرژی جنبشی انتقالی نیز به صورت نصف حاصلضرب جرم جسم صلب در مجذور سرعت مرکز جرم تعریف می‌شود.

انرژی جنبشی دورانی

جسم صلبی را در نظر بگیرید که با سرعت زاویه‌ای ω حول محوری که نسبت به یک چارچوب لخت خاص ثابت است، می‌چرخد. هر ذره این جسم در حال دوران مقدار معینی انرژی جنبشی دارد. چون تعداد این ذرات در جسم صلب زیاد است، لذا کمیتی به نام لختی دورانی تعریف می‌شود. لختی دورانی به صورت مجموع جملاتی تعریف می‌شود که هر جمله با حاصل ضرب جرم یک ذره از جسم صلب در مجذور فاصله عمودی ذره از محور دوران برابر است. بنابراین انرژ ی جنبشی دورانی جسم صلب که بخاطر دوران حاصل می‌شود، برابر است با نصف حاصل ضرب لختی دورانی جسم صلب در مجذور سرعت زاویه‌ای.

این رابطه شبیه انرژی جنبشی انتقالی جسم است. یعنی سرعت زاویه‌ای مانسته سرعت خطی است و لختی دورانی مانسته جرم لختی یا جرم انتقالی است. هر چند جرم یک جسم به محل آن بستگی ندارد، ولی لختی دورانی به محوری که جسم حول آن می‌چرخد، بستگی دارد. در واقع می‌توان گفت که انرژی جنبشی دورانی همان انرژی جنبشی انتقالی معمولی تمام اجزای جسم است و نوع جدیدی از انرژی نیست. انرژی جنبشی دورانی در واقع راه مناسبی برای بیان انرژی جنبشی هر جسم صلب در حال دوران است. انرژی جنبشی دورانی جسمی که با سرعت زاویه‌ای معین می‌چرخد، نه تنها به جرم جسم بستگی دارد، بلکه به چگونگی توزیع جرم آن نسبت به محور دوران نیز وابسته است.

آنالیز هوا



تصویر

اطلاعات اولیه

اتمسفر زمین ، منبع عظیمی از عناصر نیتروژن و اکسیژن و پاره‌ای از گازهای نجیب و گازهای دیگر است.

ترکیب درصد اتمسفر زمین در سطح دریا


اجزای موجود درصد حجمی
نیتروژن 78.084
اکسیژن 20.948
آرگون 0.934
دی‌اکسید کربن 0.033
نئون 0.000182
هلیوم 0.00052
متان 0.0002

مراحل آنالیز هوا

  1. جدا کردن بخار آب و دی‌اکسید کربن
  2. مایع کردن هوا
  3. تبخیر جزء به جزء هوای مایع

جدا کردن بخار آب و دی‌اکسید کربن

برای بدست آوردن اکسیژن و نیتروژن خالص از هوا ، نخست باید بخار آب و دی‌اکسید کربن هوا را جدا کرد. این عمل ، معمولا با سردسازی مقدماتی هوا یا با استفاده از ژل سیلیسی که آب را جذب می‌کند و آهک که دی‌اکسید کربن را جذب می‌‌کند، صورت می‌گیرد.

مایع کردن هوا

سپس ، هوا را متراکم می‌کنند تا فشار آن به 100 برابر فشار اتمسفر برسد. بعد از این ، هوای متراکم را تا دمای اتاق سرد می‌کنند و در اتاقکی وارد می‌کنند تا منبسط شود. انبساط هوای متراکم به‌علت گسسته شدن نیروهای جاذبه ضعیف لاندن میان مولکولهای گاز ، سرما ایجاد می‌کند، زیرا شکستن پیوندهای مذکور انرژی لازم دارد، گاز در حال انبساط انرژی از محیط می‌گیرد.

بنابراین ، هم محیط و هم خود گاز سرد می‌شود. اگر این عمل انبساط تکرار و بطور مناسب کنترل شود، دمای هوای منبسط شده ، به نقطه میعان می‌رسد. دمای هوای مایع معمولا زیر نقاط جوش نیتروژن ( 195.80- درجه سانتی‌گراد) اکسیژن ( 183- درجه سانتیگراد) و آرگون (189- درجه سانتی‌گراد) است.

تبخیر جزء به جزء هوای مایع

در مرحله بعد ، این هوای مایع را بار دیگر ، جزء به جزء ، تبخیر می‌کنند. چون نیتروژن از اکسیژن و آرگون فرارتر است، هوای مایع به اکسیژن و آرگون غنی‌تر می‌شود. در این فرآیند نیتروژن با درجه خلوصی زیاد ( 99.5 + %) و اکسیژن با خلوص 99.5% بدست می‌آید. با ادامه عمل آرگون خالص ، نئون (نقطه جوش 246- درجه سانتی‌گراد) و حتی هلیوم خالص ( نقطه جوش 268.9 - درجه سانتی‌گراد) تولید می‌شود. البته بیشتر هلیوم تولید شده در ایالات متحده را از چاههای گاز طبیعی بدست می‌آورند.

تصویر

شرایط و موارد مصرف اکسیژن

بیشترین اکسیژنی که از جزء به جزء کردن هوای مایع بدست می‌آید، در ساختن فولاد و مقداری هم برای سوخت موشک (برای اکسید کردن هیدروژن) و انواع دیگر واکنشهای اکسایشی کنترل شده مصرف می‌شود. اکسیژن مایع ( LOX ) را می‌توان در فشار اتمسفری در دمای جوش آن ( 183- درجه سانتی‌گراد) دخیره و حمل کرد.

موادی را که در چنین دماهایی هستند، مواد کریوژن ( Cryogen ) به معنی «سرمای یخی» می‌نامند. این مواد خطرات خاصی دارند. در تماس با پوست بدن فورا سرما زدگی ایجاد می‌کنند. مواد ساختمانی از قبیل پلاستیکها ، درزگیرهای لاستیکی و بعضی از فلزات ، در چنین دماهایی شکننده هستند و به‌آسانی خرد می‌شوند.

اکسیژن مایع ، واکنشهای اکسید شدن را به‌علت غلظت زیاد اکسیژن تا حد انفجار تسریع می‌کند. به همین دلیل باید از برقراری تماس اکسیژن مایع با موادی که در هوا می‌سوزند یا محترق می‌شوند، جلوگیری کرد. مخزنهای کریوژنی ، مخصوص نگهداری اکسیژن مایع در واقع بطریهایی با جدار خلاء زیاد شبیه فلاسکهایی است که برای نگهداری سوپ یا چای داغ بکار می‌روند. این نوع مخزنها را در خارج بیمارستانها ، مراکز صنعتی ، روی قطارها و حتی کشتی‌های اقیانوس پیما می‌توان دید.

شرایط و موارد مصرف نیتروژن مایع

نیتروژن مایع نیز یک مایع کریوژن است و در موارد خاصی کاربرد دارد. مثلا در پزشکی برای سرد کردن موضعی پوست پیش از بیرون کشیدن زگیل یا بافتهای ناسالم بکار می‌رود. چون نیتروژن از لحاظ شیمیایی بی‌اثر است، به‌عنوان ایجاد جو بی‌اثر مثلا در جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین منبع مناسبی است برای مواردی که این گاز به حجم زیاد مورد نیاز باشد.

نیتروژن مایع بدلیل بی‌اثری و دمای پایین ، کاربرد وسیعی در تهیه مواد غذایی منجمد و حفاظت آنها در مواقع حمل و نقل دارد. فضاهای شامل نیتروژن ، مثل بعضی واگنهای باری به‌علت فقدان اکسیژن ، از نظر سلامتی کارکنانی که بدون وسایل تنفسی مناسب در آن وارد می‌شوند، مخاطراتی به همراه داشته است.

پیوند شیمیایی و انواع آن

اتمهای گازهای بی‌اثر میل ندارند با عنصرهای دیگر پیوند تشکیل دهند یا با اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولی عنصرهای دیگر به جز گازهای بی‌اثر نمی‌توانند به تنهایی و بدون پیوستن به اتمهای عنصرهای دیگر یا اتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتما باید با اتم یا اتمهای دیگر پیوند تشکیل دهند. به هم پیوستن دو اتم را معمولا تشکیل پیوند می‌گویند.

بررسی مواد ساده و مرکب در طبیعت نشان می‌دهد که اکثریت قریب به اتفاق اتمها در طبیعت به حالت آزاد وجود ندارند. مواد ساده‌ای که در طبیعت به حالت آزاد وجود دارند، بندرت بصورت مولکول تک اتمی‌هستند. بیشتر مواد ساده بصورت مولکولهای دو یا چند اتمی در ‌طبیعت پیدا می‌شوند. برای مثال گاز هیدروژنی که از اثر اسیدها بر فلزها یا از تجزیه الکتریکی آب یا از هر راه دیگری بدست می‌آید، بصورت مولکول دو اتمی است.

اکسیژن نیز در اغلب موارد بصورت مولکول دو اتمی و گاهی نیز بصورت مولکول سه اتمی اوزون یافت می‌شود. فسفر سفید بصورت مولکول چهار اتمی و گوگرد بصورت مولکول هشت اتمی است. تنها گازهای بی‌اثر در طبیعت بصورت تک اتمی یافت می‌شوند.
img/daneshnameh_up/d/d8/image006.gif

پیوند شیمیایی در هیدروژن

وقتی دو اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک می‌شوند، اوربیتالهای اتمی آنها به یک اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود. در اوربیتال مولکولی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دو هسته قرار دارد. در حالی که در اوربیتال اتمی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه یک هسته است.

چون نیروی جاذبه هسته‌ها در فضای بین دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است، در نتیجه تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر خواهد بود.

انرژی پیوند

انرژی پیوند ، عبارت است از مقدار انرژی آزاد شده به هنگام تشکیل پیوند بین یک مول اتمهای گازی شکل یک عنصر با یک مول اتمهای گازی شکل همان عنصر یا عنصر دیگر.

انواع پیوند شیمیایی

img/daneshnameh_up/2/28/b2h6.jpg

پیوند کووالانسی

در مولکول هیدروژن ، اتمها ، الکترون به اشتراک می‌گذارند و با استفاده از مدل بور ، الکترونهای مشترک بر روی مدار خارجی هر دو اتم گردش می‌کنند. به بیان دیگر ، ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دو هسته قرار دارد و تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است. چنین پیوندی پیوند کووالانسی نامیده می‌شود.

پیوند کووالانسی بین دو اتم هیدروژن از همپوشانی اوربیتال s بوجود می‌آید و مولکول حاصل بیضوی است که هسته‌های دو اتم در دو کانون آن قرار دارند و تراکم ابر الکترونی در بین دو هسته زیاد و در اطراف هسته‌ها کمتر است. در نتیجه تشکیل پیوند ، اوربیتالهای اتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شوند. اوربیتالهای مولکولی حاصل از تشکیل پیوند میان دو اتم هیدروژن بیضوی است که تراکم ابر الکترونی بر روی خط واصل بین هسته‌های آن از جاهای دیگر بیشتر است. این شکل اوربیتال مولکولی اوربیتال مولکولی سیگما یا پیوند سیگما نامیده می‌شود.

در نوع دیگر از اوربیتالهای مولکولی ، نه تنها سطح انرژی پائین نمی‌آید و انرژی آزاد نمی‌شود، بلکه سطح انرژی از اتمهای اولیه نیز بالاتر است، این اوربیتال را نمی‌توان اوربیتال پیوندی نامید، بلکه یک اوربیتالی ضد پیوندی است و بصورت نشان داده می‌شود.

هرچه در یک مولکول ، تعداد اوربیتالهای پیوندی اشغال شده بیشتر باشد، مولکول پایدارتر است، ولی هر گاه تعداد اوربیتالهای پیوندی و ضد پیوندی برابر باشد، دو اتم از یکدیگر جدا می‌مانند و بین آنها پیوندی تشکیل نمی‌شود. تعداد پیوند میان دو اتم برابر نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای پیوندی منهای نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای ضد پیوندی است.

  • پیوند اکسیژن با هیدروژن :

    اکسیژن ، دو اوربیتال تک الکترونی دارد. هر گاه یک اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک شوند، امکان جاذبه بر دافعه وجود دارد و در این صورت پیوند تشکیل می‌شود. در این مجموعه ، هیدروژن به آرایش گاز بی‌اثر هلیم رسیده است، ولی اکسیژن در خارجی‌ترین سطح انرژی خود دارای هفت الکترون شده و هنوز به آرایش گاز بی‌اثر نرسیده است.

    آرایش الکترونی اکسیژن پس از تشکیل یک پیوند با یک هیدروژن مشابه آرایش الکترونی فلوئور شده است. بنابراین این مجموعه می‌تواند به همان راههایی که فلوئور آرایش الکترونی خود را به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر رساند، آرایش الکترونی خود را کامل کند. یکی از راههای رسیدن به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر آن است که با یک اتم هیدروژن دیگر پیوند برقرار کند و مولکول O را پدید آورد.

پیوند داتیو

اتم نیتروژن با سه اتم هیدروژن ، پیوند کووالانسی معمولی تشکیل می‌دهد و به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رسد. پس از این عمل ، برای نیتروژن یک جفت الکترون غیر پیوندی باقی می‌ماند که می‌تواند آن را بصورت داتیو در اختیار اتمهایی که به آن نیاز دارند، قرار دهد. از سوی دیگر ، اتم هیدروژن که یک اتم الکترون در اوربیتال آن موجود است، هر گاه این الکترون را از دست بدهد، به یون تبدیل می‌شود که اوربیتال آن خالی است.

حال هرگاه این یون به مولکول آمونیاک نزدیک شود، با آن پیوند داتیو برقرار می‌کند و خود را به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رساند: این مجموعه که یون آمونیوم نامیده می‌شود، در بسیاری از ترکیبات مانند کلرید آمونیوم و هیدروکسید آمونیوم وجود دارد.

اندازه گیری‌های انجام شده نشان می‌دهد که انرژی و طول هر چهار پیوند نیتروژن _ هیدروژن در یون آمونیوم کاملا یکسان است. این امر منطقی نیز به نظر می‌رسد، زیرا پیوند داتیو نیز مانند پیوند کووالانسی معمولی یک جفت الکترون است که بین هسته اتم نیتروژن و هسته اتم هیدروژن قرار گرفته است.

هچنین می‌تواند با یون یون تشکیل دهد که در آن هر چهار پیوند از نظر طول و انرژی یکسان هستند. کلرید آلومینیوم نیز با یون ترکیب می‌شود و یون تولید می‌کند که در آن هر چهار پیوند AL - Cl از نظر طول و انرژی یکسان هستند.

img/daneshnameh_up/5/59/ion-bond.gif

پیوند الکترووالانسی (یونی)

در اتم لیتیم ، 2 الکترون وجود دارد که یک الکترون ، در لایه والانس آن قرار دارد. به هنگام تشکیل پیوند ، چون این اتم در دومین سطح انرژی دارای جفت الکترون غیر پیوندی نیست و تفاوت سطح انرژی اول و دوم نیز بسیار زیاد است، نمی‌تواند الکترون خود را برانگیخته کند. بنابراین در خارجی‌ترین سطح انرژی ، تنها یک الکترون خواهد داشت. هرگاه این اتم بخواهد پیوند کووالانسی تشکیل دهد، باید یک اتم تک الکترونی دیگر مانند فلوئور پیوند تشکیل دهد و را تولید کند.

واقعیت آن است که از پیوند بین لیتیم و فلوئور ، فلورید لیتیم پدید می‌آید، ولی هرگاه بخواهیم این دو اتم را از نظر آرایش الکترونی بررسی کنیم، مشاهده خواهیم کرد که اتم فلوئور با اشتراک گذاشتن الکترون ، ممکن است به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر برسد، ولی لیتیم آرایش الکترونی گاز بی‌اثر پیدا نکرده است.

لیتیم هر گاه بخواهد به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر بعد از خود برسد، باید روی هم رفته هفت الکترون بگیرد که اگر بخواهد این هفت الکترون را با پیوند کووالانسی بدست آورد، خود نیز باید هفت الکترون در خارجی‌ترین سطح انرژی خود داشته باشد که این کار به هیچ وجه امکان پذیر نیست.

ولی هر گاه این عنصر بخواهد آرایش الکترونی گاز بی‌اثر قبل خود را پیدا کند، کافی است که یک الکترون موجود در اوربیتال خود را از دست بدهد تا آرایش الکترونی آن به صورت در آید و آرایش الکترونی گاز بی‌اثر هلیم پیدا کند. یعنی اتم لیتیم به یون تبدیل می‌شود و به آرایش گاز هلیم می‌رسد.

اتم فلوئور نیز می‌تواند با گرفتن یک الکترون و تبدیل شدن به یون خود را به آرایش الکترونی گاز بی اثر نئون برساند. یعنی به هنگام تشکیل پیوند بین لیتیم و فلوئور ، لیتیم یک الکترون به فلوئور می‌دهد و با این عمل هر دو به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رسند. به این ترتیب اتم فلوئور به یون منفی (آنیون) و اتم لیتیم به یون مثبت (کاتیون) تبدیل می‌شود. این نوع پیوند را پیوند الکترووالانسی یا یونی می‌نامند که بین یک فلز و یک غیرفلز رخ می‌دهد.

 

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در جمعه هفدهم اسفند 1386 و ساعت 13:49 |

مشعلها و سوخت

وضعیت عملکرد مشعلها بایستی به طور مداوم زیر نظر باشد.بد سوزی مشعلها می تواند دلایل متضادی همچون نا مناسب بودن سوخت ، عیب مکانیکی ،کک گرفتگی سر مشعل و یا بلعکس ، رفتگی یا ساییدگی (errosion)بیش از حد سر مشعل ، کمبود بخار پودر کننده و ... داشته باشد.

وجود مواد آسفالتی ، افزایش مقدار کربن باقیمانده (carbon residue)، بالا بودن مقادیر فلزات مثل سدیم،نیکل،وانادیم و همچنین سولفور در سوخت مسائل متعددی را در سیستم احتراق ایجاد می کند که این مسائل به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند.

الف)مسائل عملیاتی قبل از مشعلها و احتراق:

این مسائل در اثر وجود آب و نمکها و ته نشین شدن آنها در ذخیره سازی نفت کوره بوجود می آیند.در این رابطه عدم تخلیه مداوم مخزن ذخیره سازی ، خوردگی و مشکلات ایجاد شده به طور خلاصه عبارتست از :تشکیل لجن sludge در مخزن در اثر عدم استخراج کامل نفت کوره و آب ، انباشته شدن لجن در فیلترها در اثر محصولات ناشی از خوردگی و پلیمریزاسیون هیدروکربنهای سنگین به علت اثر کاتالیزوری محصولات ناشی از خوردگی ، انباشته شدن لجن و صمغهای آلی در گرم کننده های سوخت،گرفتگی و خوردگی در نازلهای پودر کننده نفت کوره(Atomizer).

ب)مسائل عملیاتی بعد از مشعلها و احتراق:    

  ایجاد خوردگی در مناطق گرم و سرد کوره ها و دیگهای بخار ، ایجاد رسوبات بر روی لوله های قسمت جا به جایی کوره و قسمت سوپرهیت دیگهای بخار،کاهش ضریب انتقال حرارتی در اثر رسوبات و در نهایت افت راندمان حرارتی در اثر افزایش دمای گازهای خروجی حاصل از احتراق از دودکش کوره.در اثر احتراق سوخت هایی که دارای مقادیر کربن باقیمانده و خاکستر باشند،مقادیر متنابهی رسوب در قسمتهای جابه جایی کوره و یا قسمت سوپرهیت دیگهای بخار تولید می شوند.این رسوبات به سختی در اثر عملیات دودزدایی از سیستم خارج می شوند.مسئله سازترین سوختها ، سوختهایی است که در آنها نسبت وانادیم به سدیمNa12 کمتر از 10 باشد.به غیر از مشکلات ایجاد شده توسط اکسیدهای سدیم و وانادیم ، فلز نیکل نیز که در سوخت وجود دارد با اکسیژن ترکیب شده و اکسیدهای نیکل را به صورت رسوباتی بر روی لوله ها بوجود  میاورد.برای جلوگیری از ایجاد خوردگی توسط اکسیدهای وانادیم و یا کاهش سرعت آن اقدامات زیر لازم است:

  • کاهش مقدار اکسیژن موجود در گازهای حاصل از احتراق،که این مقدار اکسیژن را می توان با تنظیم مقدار هوای اضافی کوره یا دیگ  بخار کنترل کرد و نسبت به کاهش آن اقدام نمود.در این حالت راندمان حرارتی به طور چشمگیری افزایش میابد.
  • جلوگیری از تشکیل گاز So3(انیدرید سولفوریک)یا کاهش آن در اثر کاهش هوای اضافی از 35درصد به میزان 10 درصد، که در این صورت میزان تبدیل گاز انیدریدسولفورو(So2)نصف می شود.
  • افزایش نقطه ذوب رسوبات تشکیل شده در سطوح لوله ها،به طوری که در شرایط عملیاتی موجود این رسوبات به نقطه ذوب خود نرسند.این امر با افزودن ترکیبات منیزیم به علت داشتن اختلاف پتانسیل شیمیایی زیاد و اورتووانادیم(3MGO-V2O5) که دارای نقطه ذوب بالایی هستند(حدود1120co) ،میسر میشود.

مناسب ترین روش جلوگیری از خوردگی بواسطه وجود ناخالصی های موجود در سوخت مایع،استفاده از سوخت های گازی و بخصوص گاز طبیعی است که ضمن داشتن صرفه اقتصادی ، با یک سرمایه گذاری اولیه به نسبت کم می توان مشکلات خوردگی ذکر شده را به شدت کاهش داد.بر اساس برآورد اقتصادی انجام شده ، تعویض سوخت مایع و جایگزینی آن با سوخت گاز طبیعی پس از بیست ماه ، بازگشت سرمایه گذاری را در پی خواهد داشت.در عین حال گاز طبیعی مشکلات ذکر شده مربوط به مصرف سوخت مایع و همچنین عدم مصرف بخار به عنوان بخار پودر کننده کاهش قابل ملاحظه مسائل زیست محیطی را به همراه دارد.به واسطه مصرف سوخت مایع(تولیدNOx،Sox)، به اندازه تفاضل قیمت جهانی سوخت گاز مصرفی و سوخت مایع ، که یا بفروش می رسد و یا به عنوان خوراک واحدRFCC مورد استفاده قرار می گیرد،سود عاید می کند.

تجهیزات جانبی  

مهمترین تجهیزات جانبی مورد استفاده در کوره ها را عموما دوده زداها SOOT BLOWERS و آنالایزرها (O2ANALYZER) تشکیل می دهند.با استفاده روزانه از دود زدا(یک بار در روز)در یک کوره ملاحظه شده که بلافاصله ده درجه سانتی گراند دمای سیال خروجی از کوره افزایش میابد، به عبارت دیگر به میزان همان ده درجه سانتی گراد اضافی ، سوخت مصرفی کوره کاهش میابد.ضمن اینکه ترکیبات مضر و خطرناک که هم باعث مسائل خوردگی می شوند و هم انتقال حرارت را کاهش می دهند،از روی لوله ها زدوده می شوند.استفاده از سایر تجهیزات جانبی پیشگرمکن های هوا و لوازم بازیافت حرارتی از دودکش ها FORCED AND INDUCED FANS ،و یا ECONOMIZER در دیگهای بخار باعث کاهش سوخت مصرفی و در نتیجه کاهش مشکلات ایجاد شده در کوره ها و دیگهای بخار میشود.

+ نوشته شده توسط فرهاد در جمعه هفدهم اسفند 1386 و ساعت 13:41 |

راهکارهاي بهينه سازي انرژي

 

بمنظور کاهش مصرف انرژي در بخش‌هاي مختلف واحدهاي ريخته‌گري، راهکارهاي مختلفي بصورت راهکارهاي کوتاه‌مدت، ميان‌مدت و بلند مدت وجود دارد که در ذيل تنها به راهکارهاي بهينه‌سازي در سه بخش عمده انرژي‌بر بصورت فهرست‌وار اشاره شده است.

بخش ذوب
 
پيوسته نمودن فرآيند ذوب انجام ذوب در ساعات غير پيك
كنترل ذوب و كنترل تقاضا كاهش تقاضا
كاهش زمان‌هاي توقف كوره انتخاب فاكتورهاي الكتريكي مناسب
تنظيم صحيح الكترود تنظيم صحيح توان و ولتاژ كوره
اپراتوري صحيح كوره کنترل دماي فوق ذوب مناسب
نگهداري ته‌بار مذاب هماهنگي مقادير توليد و تقاضاي مذاب
کنترل مشعل‌ها تدوين برنامه‌هاي شارژ
كنترل‌هاي لازم در ذوب و ريخته‌گري  

بخش عمليات حرارتي
 
استفاده کامل از حجم کوره پيوسته نمودن فرآيند عمليات حرارتي
دقت کافي هنگام شارژ مواد به داخل کوره کنترل احتراق مشعل‌ها
بستن درب‌ها و تمامي‌سوراخ‌ها و ترك‌ها کنترل فشار داخل کوره
استفاده بهينه از كوره‌ها از نظر حجم، نوع انرژي مصرفي، مشخصات فيزيكي  

بخش پيش‌گرم ‌پاتيل
 
انتخاب مناسب پاتيل كنترل دماي پاتيل
کنترل فشار يا دبي ورودي هوا و گاز به مشعل کنترل احتراق در مشعل‌ها
استفاده از پوشش‌هاي مناسب روي پاتيل براي جلوگيري از تابش مذاب هماهنگي بين بخش ذوب و بخش ذوب‌ريزي و قالب‌گيري

نمونه‌اي از راهکارهاي ميان‌مدت بهينه‌سازي مصرف انرژي در صنايع ريخته‌گري


بخش ذوب

پيش‌گرم كردن شارژ استفاده از كوره نگهدارنده ذوب
نصب در پوش براي كوره‌ها استفاده از سيستم‌هاي كنترل يا اتوماسيون
استفاده از مواد عايق استفاده از مشعل مناسب
كاربرد مشعل و دمش اكسيژن (در كوره‌هاي قوس الكتريك) پيش‌گرم هواي ورودي به مشعل‌ها

بخش عمليات حرارتي
 
پيش‌گرم كردن شارژ عايق‌بندي ديواره و درب كوره
بکارگيري مشعل‌هاي مدرن بکارگيري عايق‌هاي نو و مدرن
پيش‌گرم‌كردن هواي ورودي به داخل كوره استفاده از رکوپراتورهاي سراميكي
بازيافت گرماي خروجي جايگزيني ديرگدازهاي مناسب‌تر و مدرن
کوره جداگانه براي عمليات برگشت در فرآيندهاي آب‌كاري استفاده از سيستم‌هاي كنترل پيشرفته


بخش پيش‌گرم ‌پاتيل
 

استفاده از لايه‌ها و پوشش‌هاي عايق استفاده از مشعل‌هاي با بازده بالاتر و رگولاتور
استفاده از مشعل‌هاي داراي سيستم گاز- هواي فشرده منظم استفاده از سراميك‌هاي مقاوم به عنوان نسوز در دماي بالا
استفاده از ديرگدازهاي با دانسيته و محتواي گرمايي بالا پيشگرم كردن هواي ورودي به مشعل‌ها

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در جمعه هفدهم اسفند 1386 و ساعت 13:38 |
 

به طور معمول مشعل ها همراه و متناسب با ديگ انتخاب مي شوند و به ميزان مصرف سوخت بر حسب ليتر در ساعت و كيلو گرم در ساعت يا گالن در ساعت مشخص مي شوند.

با داشتن قدرت حرارتي ديگ و ارزش حرارتي سوخت مايع , مي توان نوع مشعل و ميزان مصرف سوخت را انتخاب كرد .منتها چون مقداري حرارت سوخت از راه دود كش و تلفات ديگر به هدر مي رود , در موقع محاسبه , راندمان مشعل را بايد در نظر داشت. چون بيشتر گازوييل مصرف مي شود , مي توان  مصرف مشعل را از تقسيم قدرت حرارتي ديگ (QB) در حاصل ضرب ارزش حرارتي هر كيلو گازوييل ( حدود 10000 كيلو كالري ) در راندمان مشعل كه بين 6/. تا 85/. است را به دست آورد.چون وزن مخصوص گازوييل 8/. است , بنابراين به ازاي هر ليتر حدود 8000 كيلو كالري حرارت توليد خواهد شد كه اين مقدار BTU 32000 است.
اگر راندمان متوسط مشعل ها را 78/. انتخاب كنيم , به ازاي هر ليتر گازوييل معادل BTU25000 حرارت توليد خواهد شد. كاتالوگ انتخاب مشعل در أخر اين مبحث موجود مي باشد.
با پيدايش سوخت هاي مايع و محسناتي كه نسبت به سوخت هاي جامد دارند, روز به روز در مشعل ها پيشرفت حاصل شده است و امروزه تقريبا در اكثر ديگ هاي حرارت مركزي و صنايع , سوخت مايع مصرف مي شود و در نتجيه وجود مشعل ها ضروري است.
مشعل ها از لحاظ پودر كردن سوخت به سه نوع تقسيم مي شوند:
1- فشاري
2- با فشار بخار يا فشار هوا
3- با فشار ضعيف هوا
در نوع فشاري , سوخت با فشار يك تلمبه به داخل ديگ پاشيده مي شود و هوا نيز به طور طبيعي از اطراف نازل سوخت پاش وارد مي شود.
در نوع دوم ,سوخت به وسيله فشار هوا يا بخار به داخل ديگ فرستاده مي شود.در اين مشعل جريان سوخت از منبع تا پستانك به علت وزن مايع است و گاهي با فشار پمپ ضعيف انجام مي گيرد.
در اين سيستم به علت فشار هوا و كمپرسور و يا فشار بخار , صداي نسبتا زيادي به وجود مي            آيد كه از عيوب مشعل مي باشد.
بالا خره نوع  سوم ,كه بيشتر در ديگ هاي حرارت مركزي به كار برده مي شود و كامل ترين نوع مشعل است و در دو نوع مشعل با فشار كم و مشعل با فشار زياد ساخته مي شوند.
 
1-مشعل با فشار كم:
اين مشعل تشكيل شده است از يك الكترو موتور و يك وانتيلا تور و يك پمپ سوخت كه معمولا روي يك محور قرار دارند و با حركت الكترو موتور به كار مي افتند. پمپ , سوخت را از منبع مي گيرد و در داخل لوله مشعل كه در انتهاي آن نازل قرار گرفته است , فشرده مي كند و چون نازل داراي سوراخ هاي ريزي است , سوخت به صورت پودر به داخل كوره پاشيده مي شود. وانتيلاتور نيز اكسيژن لازم را به وسيله هواي محيط از اطراف نازل داخل محفظه احتراق مي رساند. در اين حالت براي ايجاد شعله , احتياج به يك جرقه است كه آن نيز از دو سر سيمي كه متصل به يك ترانسفور ماتور فشار قوي در حدود 12000 ولتي است , ايجاد مي شود.
اين جرقه ممكن است دايمي باشد كه در ديگ هايي كه محيط گرم كافي ندارند مورد احتياج است . در اين صورت ترانسفور ماتور  بايد داراي قدرت كار هميشگي باشد و يا ممكن است جرقه به طور متناوب باشد . يعني در موقع شروع احتراق چند لحظه جرقه زده شود و پس از گرم شدن كوره , جرقه قطع شود .در اين نوع مشعل ها وسايل ديگري مانند مانو متر و صافي روغن و شير برقي )سولنوييد ولو) نيز به كار برده مي شود . شير برقي به خصوص وقتي كه منبع سوخت بالا تر از مشعل با شد , حتما لازم است, چون ممكن است پمپ سوخت خوب آب بندي نباشد و هنگامي كه مشعل كار نمي كند , سوخت, قطره قطره وارد كوره و تبخير شود كه در موقع روشن شدن مجدد توليد انفجار خواهد كرد . ولي با وجود شير مربوطه چون به محض از كار افتادن موتور راه سوخت نيز بسته مي شود . از ديگ محافظت كامل به عمل مي آيد.
پمپ هاي مشعل معمولا يك طبقه هستند و در بعضي موارد ممكن است دو طبقه باشند. در حالتي كه منبع سوخت پايين تر از مشعل باشد , وجود پمپ دو طبقه ضروري است . در اين مشعل ها مقدار هوا و مقدار سوخت به وسيله دريچه تنظيم هوا و شير تنظيم سوخت كه به ترتيب اطراف وانتيلاتور (بادرسان) و روي پمپ قرار دارند, كنترل مي شود .
عمل راه افتادن و از كار افتادن مشعل به وسيله فرمان خود كاري مانند ترموستات ديگ و كنترل دود كه گاهي به جاي آن سلول فتو الكتريك به كار مي رود, انجام مي گيرد.
2- مشعل با سوخت مايع سنگين:
اين مشعل نيز مانند مشعل قبلي است , با اين تفاوت كه به جاي وانتيلاتور , يك دمنده به كار رفته و پمپ آن نيز مناسب با درجه غلظت مايع سوخت انتخاب شده است.
در موقع راه اندازي اين مشعل قبلا شروع كار را به وسيله سيال گازي شكل يا سوخت سبك ديگري انجام مي دهند كه در اين صورت يك دستگاه راه انداز به آن اضافه خواهد شد.
به طور كلي هر نوع مشعل براي ظرفيت هاي مختلف ساخته شده است كه نسبت به ظرفيت حرارتي ديگ و انواع آن , مي توان با تعويض نازل و تنظيم هوا از آن استفاده كرد. مثلا يك مشعل با ظرفيت 1 تا 5 و5 تا 10 ليتر ساخته شده است كه مي توان با تغيير پستانك , مصرف آن را به حداكثر يا حداقل رساند .
مشعل گازي:
در اين نوع مشعل, گاز بوسيله شير خودكاري با فشار اوليه خود وارد ديگ مي شود و با تركيب با هوايي كه همراه خود وارد كوره مي كند , مشتعل مي شود و در حدود 80% حرارت خود را به ديگ مي دهد .
معمولا عمل ايجاد شعله به وسيله شمع خود كار انجام مي گيرد .در مورد اين مشعل ها وسايل محا فظتي پيش بيني مي شود , به خصوص اينكه گاز بدون اشتعال وارد ديگ نشود . اين عمل به وسيله يك كويل ترمو الكتريك كه نزديك شعله شاهد(شمع) قرار دارد , كنترل مي شود . به ترتيب كه با بودن شعله كويل گرم مي شود و جريان ترمو الكتريك از آن عبور مي كند و پس از اثر كردن روي شير خود كار , آن را باز نگه مي دارد. اما به محض اينكه شعله خاموش شد , جريان ترمو الكتريك از بين مي رود و شير بسته مي شود و راه ورود گاز را به ديگ مي بندد كه براي راه اندازي مجدد , بايد شير گاز را با دست باز كرد . اين نوع مشعل نيز براي ظرفيت هاي مختلف ساخته شده و در دسترس است .
 
+ نوشته شده توسط فرهاد در جمعه هفدهم اسفند 1386 و ساعت 13:36 |
مشعل

 
طراحي و انتخاب سيستم ها

بررسي مجدد پروژه‌هاي اجرا شده و تاسيسات و تجهيزات بکار‌رفته در پروژه‌ها حاكي از آن است كه ظرفيت اکثر تجهيزات بکار رفته بيش از حد نياز انتخاب شده است. وجود ارتباط مستقيم بين حق‌الزحمه طراحي و هزينه اجراي طرح، از حساسيت در انتخاب ظرفيت‌هاي دقيق و بهينه مي‌كاهد و در مراحل طراحي معمولاً ظرفيت‌ها Over Design انتخاب مي‌شوند و هم در مراحل تداركاتي نيز از ظرفيت‌هاي بالاتر استفاده مي‌شود بنابراين چنانچه ارتباط مستقيم بين حق‌الزحمه و هزينه اجرا قطع شود اين معضل تا حد زيادي مرتفع خواهد شد.

در طراحي و انتخاب سيستم‌ها و تجهيزات لازم است موارد زير مد نظر قرارگيرد:
بررسي دقيق نياز با توجه به كاربري فضاي مورد نياز
تعيين محدوده آسايش با توجه به شرايط خاص اقليمي
در صورت امكان، منطقه‌بندي حرارتي (زون بندي)
جلوگيري از گرم شدن فضاهاي ناخواسته
خاموش نمودن تجهيزات انرژي بر، در زمان‌هاي تعطيلي كار

يکي از موارد عمده اتلاف انرژي صنايع (بخصوص در صنايع غذايي) در قسمت بويلرها مي‌باشد که بهترين راه براي کاهش اتلاف، استفاده از اکونومايزر است. در اينجا سعي بر آن است که نوع جديدي از اکونومايزر را معرفي کنيم دود خروجي از دودکش بويلر، معمولاً دماي بين 220 تا 350 درجه سانتيگراد را دارد. هر 13 درجه کاهش دماي دود خروجي معادل 1 درصد افزايش راندمان بويلر و کاهش مصرف سوخت است، لذا با در نظر گرفتن يک اکونومايزر که انرژي دود خروجي را صرف پيش‌گرم کردن آب ورودي به بويلر مي‌نمايد، مقداري از انرژي تلف شده را کاهش خواهد داد. اکونومايزرهاي معمول از يک دسته لوله فين‌دار تشکيل شده که آب ورودي بويلر، داخل لوله حرکت کرده و دود داغ در اطراف لوله‌ها حرکت مي‌کند. ولي در نوع جديد اکونومايزر (سوپرمايزر) قطرات آب با دود داغ در تماس مستقيم قرار مي‌گيرد. در روش قديمي ‌ضريب انتقال حرارت بين Btu/ft2hroF 15-10 بوده ولي در روش جديد ضريب انتقال حرارت به Btu/ft2hroF 1000-800 افزايش مي‌يابد. اين ويژگي انتقال حرارت باعث مي‌شود که:

اندازه دستگاه بسيار کاهش يابد
ميزان حرارتي که از دود جذب مي‌شود به ميزان زيادي افزايش يابد

دستگاه‌هاي سوپرمايزر در دو نوع ارائه مي‌شود. نوع اول براي دود‌هاي ناشي از سوخت سنگين مانند مازوت که دوده به همراه دارند، استفاده مي‌شود. اين نوع سوپرمايزر مجهز به سيکلون براي جداکردن ذرات معلق جامد مي‌باشد و نوع دوم که براي دود ناشي از سوخت‌هاي سبک (گاز طبيعي) است که انتقال حرارت بر روي پکينگ انجام مي‌شود.
با استفاده از سوپرمايزر، افزايش راندمان حدود 20تا 25 درصد حاصل مي‌شود که اگر به تعداد بويلر‌هاي در حال کار در ايران (حدود 20000 دستگاه) اشاره گردد و نيز با توجه به اين که هر سال 1000 دستگاه بويلر جديد به آنها اضافه مي‌شود، لذا ميزان صرفه‌جويي انرژي مشخص خواهد گرديد. از طرف ديگر با توجه به اين که دود خروجي از سوپرمايزر حدود 40 تا 50 درجه سانتيگراد دما دارد، در مقايسه با روش قديمي‌که حدود 200-150 درجه سانتيگراد دما داشت، براي محيط زيست کمترين آسيب را بهمراه دارد.
لزوم ارتباط تنگاتنگ بين مهندسين طراح سيستم سوخت و سازندگان مولدهاي انرژي حرارتي در صنعت
تجهيزات حرارتي را مي‌بايد بر اساس نيازهاي فرآيندي طراحي ساخت و اطمينان حاصل کرد که اجزا مجموعه حرارتي مانند مشعل،کوره و وسايل ‌اندازه‌گيري و کنترل با نيازهاي فرآيند منطبق و با يکديگر سازگار باشند. بررسي‌هاي کارگروه نشان مي‌دهد که روال‌هاي رايج در ايران در ساخت و تامين تجهيزات حرارتي با اين اصول انطباق نداشته و ناهماهنگي و ناسازگاري بين سيستم سوخت، کوره يا ديگ و تجهيزات کنترلي سبب مي‌گردد که فرآيند‌هاي توليد با اختلال‌هاي جدي همراه گرديده و صنايع کشور با خسارت‌هاي قابل توجهي روبرو باشند.
مهمترين ‌موارد عدم تناسب بين سيستم‌ سوخت ‌و ‌كنترل و كوره يا ديگ در موارد ذيل مي‌باشند.
1- ظرفيت حرارتي
اگرچه شايد منظور نمودن ظرفيت حرارتي و ميزان آن عمل ساده‌اي بنظر برسد ولي متاسفانه بدليل منظور نشدن ضريب اطمينان مناسب، در نظر نگرفتن اثر ارتفاع بر ظرفيت حرارتي و كاهش ظرفيت حرارتي بر اثر محيط مورد نياز در محفظه احتراق (اكسيدي يا احيايي) و تأثيرگذاري كاهش فشار هواي احتراق بر ظرفيت حرارتي، عملاً ظرفيت حرارتي واقعي با كوره هماهنگي ندارد.
2- دامنه تنظيم
دامنه تنظيم نقش بزرگي در گرم كردن اوليه مولد انرژي حرارتي (بخصوص كوره‌ها) و طي كردن منحني حرارتي موردنظر و حرارت‌دهي در فرآيند را دارد، ضمن اينكه در كاهش ميزان انرژي مصرفي هم نقش قابل ملاحظه‌اي دارد.
3- ابعاد شعله
عدم انطباق ابعاد شعله با كوره يا ديگ موجب آسيب‌ديدگي آن مي‌گردد (از جمله در ديگ‌ها موجب سوختن انتهاي ديگ و يا اطراف مشعل مي‌گردد)، ضمن اينكه در مواردي مي‌تواند موجب آسيب‌ديدگي مواد توليدي گردد (مثلاً در كوره‌هاي ذوب آلومينيوم موجب سوختن آلومينيوم مي‌گردد).
4- مسير حركت محصولات احتراق
مناسب نبودن مسير حرکت محصولات احتراق علاوه بر ايجاد نكردن يكنواختي حرارتي مورد نظر موجب افزايش مصرف سوخت مي‌شود، در سيستم‌هاي حرارتي مدرن انتخاب مسير مناسب براي محصولات احتراق نقش حياتي دارد.
5- كنترل و ايمني
روش كنترل حجم شعله ارتباط تنگاتنگي با فرآيند دارد يعني كنترل حجم شعله و در نهايت ظرفيت حرارتي مشعل بايد هماهنگ با فرآيند باشد. اينكه شعله بصورت تدريجي (Modulating) دو مرحله‌اي (two-stage) و يا خاموش- روشن (ON-OFF) كنترل شود، بستگي به كوره، فرآيند و نوع توليد دارد. چنانچه اين روش بدرستي انتخاب نشود موجب اختلال در توليد و افزايش ميزان سوخت مصرفي مي‌گردد، ضمن اينكه سيستم ايمني بكارگيري شده ارتباط تنگاتنگي با كوره و درجه حرارت‌ كاري آن دارد.
6- نوع مشعل
انتخاب نوع مشعل و هماهنگي آن با فرآيند حرارتي موردنظر روزبروز اهميت بيشتري پيدا مي‌كند و بكارگيري موثر حرارت در داخل كوره بستگي مستقيم به نوع مشعل دارد: اينكه مشعل انتخابي سرعت متوسط، سرعت بالا، شعله مسطح، تشعشعي و شعله متغير باشد يك انتخاب حياتي و فوق‌العاده تخصصي مي‌باشد و نتيجه بكارگيري هر يك بجاي ديگري مي‌تواند اثر متضاد داشته باشد.

چند عارضه ناشي از عدم تناسب:

عدم امكان دستيابي به سقف توليد مورد نظر بدليل كمبود انرژي حرارتي
بدست نيامدن يكنواختي حرارتي مورد نظر
عدم امكان طي كردن منحني حرارتي مورد ‌نياز
آسيب‌ديدن گرماسازها بدليل تمركز و يا افزايش حرارت در برخي نقاط
افزايش سيكل تعميراتي گرماسازها كه موجب افزايش هزينه عملياتي و كاهش توليد مي‌گردد
افزايش ميزان سوخت مصرفي
مثال از چند مورد عارضه مشاهده شده و روش اصلاح:
افزايش درجه حرارت سقف و ورودي به دودكش و ميزان مصرف سوخت: همچنين زياد شدن ميزان سرباره در كوره ذوب آلومينيوم (درجه حرارت سقف oC1200، درجه حرارت ورودي به دودكش oC1250).
مشكلات بالا با جابجايي مشعل تا حد زيادي برطرف شد و درجه حرارت سقف به oC1050، درجه حرارت، ورودي به دودكش oC850 رسيد. 20 درصد از ميزان سوخت صرفه‌جويي شد، ضمن اينكه از سرباره كاسته شد. (مشعل بجاي روبروي دودكش قرار گيرد، در كنار دودكش قرار گرفت و حركت سيال بجاي خط مستقيم به حالت نعل اسبي درآمد).
درجه حرارت انتهاي ديگ بخار (ورودي به مسير دوم) شديداً بالا مي‌رفت و موجب باز شدن اتصال لوله به صفحه مي‌شد، با تعويض مشعل و کاهش طول شعله آن (البته طبعاً قطر شعله قدري بزرگتر شد) اين مشكل رفع شد.
افزايش شديد درجه حرارت سوپرهيتر و ورودي دودكش بشكلي كه حتي موجب تاب برداشتن پره‌هاي مكنده مي‌گرديد، (چون طول شعله مشعل با ابعاد ديگ هماهنگي نداشته در حاليكه در ديگ‌هاي Water-tube اين هماهنگي حياتي است). با تعويض مشعل و انتخاب مشعلي هماهنگ با ديگ (مشعل شعله متغير)، اين مشكل حل شد.
عدم امكان طي منحني حرارت با مشعل‌هاي روشن (بخصوص در درجه حرارت پايين) دليل دامنه تنظيم محدود مشعل‌ها و شعله كوتاهي كه بيش از ظرفيت حرارتي مورد نياز در درجه حرارت پايين مي‌باشد.
عدم امكان رعايت منحني حرارتي در تنش‌گيري مخزن كروي گاز مايع با مشعل گازوئيل‌سوز و افزايش درجه حرارت بالاي مخزن به شكلي كه اختلاف دما بين پايين و بالاي مخزن بجاي oC20، oC150 مي‌رسيد. با تعويض و استفاده از مشعل Excess air super velocity مشكل حل شد و اختلاف به oC10 رسيد.

راه حل مشكل:
همانطوري كه چند مورد مثال زده شد ادامه روند موجود موجب بروز مشكلات بسيار بزرگ گرديده و شايد بدرستي بتوان گفت كه اين روند يكي از مهمترين موانع در افزايش ظرفيت توليد صنايع و جوابگويي صحيح طرح‌هاي توسعه بشمار مي‌آيد. لازمه اوليه براي رفع مشكل هماهنگي و همياري طراح فرآيند، طراح و سازنده كوره، طراح مشعل و سيستم سوخت و کنترل مي‌باشد (بخصوص طراح و سازنده كوره و طراح مشعل و سيستم سوخت و کنترل) در دنياي امروز اين هماهنگي و همياري نقش حياتي بخود گرفته و با يك بررسي اجمالي بسادگي مي‌توان پي ‌برد كه هر سازنده معتبري در دنيا در كنار خود سازنده‌اي از مشعل و سيستم سوخت را دارد، مثلاً شركت LO1 آلمان در كنار LBE و يا Reithammer در كنار Kromschroder و يا Babcock در كنار Peabody (اگرچه در مواردي شايد مشاهده شود كه مشعل بر‌چسب سازنده كوره را دارد ولي اين امر ناشي از توافق دو سازنده كوره و مشعل مي‌باشد).
اگرچه شايد بنظر برسد كه هماهنگي و همياري مشكلاتي را براي دو طرف در بر داشته و محدوديت‌هايي را موجب شود ولي اين موانع جزئي در مقايسه با عوارض و خسارات غيرقابل باوري كه امروزه با آن روبرو هستيم بسيار ناچيز بوده ضمن اينكه تنها راه بهينه‌سازي مصرف سوخت در صنايع همكاري تنگاتنگ سازنده‌ گرماساز و مشعل ‌و‌ سيستم سوخت‌ (‌يا حداقل مهندس بهره‌برداري از سوخت) مي‌باشد.
معضل ديگر موجود در صنايع عقب‌ماندگي تجهيزات از فن‌آوري روز است در اين رابطه به يكي از مشكلات مشترك موجود در تامين گرمايش فضاهاي صنعتي اشاره مي‌شود.
انتقال حرارت براساس سه روش هدايت و جابجايي و تابش انجام مي‌گيرد. روش رايج در كشور ما براي تامين گرمايش عمدتاً استفاده از روش جابجايي هواي گرم است در حاليكه به خصوص در فضاهاي بزرگ و با ارتفاع زياد نظير سالن‌هاي صنعتي، استفاده از روش جابجايي هواي گرم با اتلاف انرژي زيادي همراه است. فن‌آوري پيشرفته‌اي حدود 25 سال است كه در اروپا و آمريكا رايج گرديده و نتايج بسيار مطلوب بهمراه داشته است، اين روش بر اساس گرمايش تابشي استوار است. ورود اين تكنولوژي به ايران در طي چند سال اخير نتايج بسيار مثبتي از جمله در مواردي كاهش سوخت تا ميزان 50% و كاهش مصرف برق گرمايش تا ميزان 90% را در بر داشته است، پيشنهاد مي‌گردد مديران محترم صنايع و كارشناسان و مديران انرژي، براي انتخاب سيستم‌هاي گرمايش فضاهاي موردنظر خود، اين فن‌آوري را نيز مورد تجزيه و تحليل قرار دهند.

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در جمعه هفدهم اسفند 1386 و ساعت 13:33 |

مشعل

توضيحات عمومي و تبديل واحدها:

1-ارزش حرارتی هر لیتر گازوئیل تقریبا معادل K.cal 8800 می باشد.

2-ارزش حرارتی هر متر مکعب گاز طبیعی تقریبا معادل K.cal 9500 می باشد.

3-به ازاء هر 300 متر افزایش ارتفاع از سطح در یا بدلیل کاهش غلظت هوا راندمان احتراق سوخت حدود 4% کاهش می یابد.

4-ارزش حرارتی هر کیلوگرم گازوئیل تقریبا معادل K.cal 10700 می باشد.

1Kw = 860 K.cal

1 Gal .( am. ) = 3.785 Lit   
K.Cal./ 1000  X1.163=Kw. 1 Lb = 453 gr 
B.T.U./4 =K.cal  K cal .= 4 B.T.U.
M³ x 35.3= Ft.³ 1 Cm x 2.54 = 1In.
 
انتخاب نازل براي مشعلهاي گازوئيل سوز
يكي از مواردي كه هر روزه عده اي از كارشناسان تاسيسات با آن مواجه مي باشند انتخاب نازل براي مشعلهاي گازوئيل سوز مي باشد. (بخصوص با مباحثي كه در حال حاضر در مورد بهينه سازي مصرف سوخت رايج گرديده است.) در اين رابطه بايد سه عامل زير مورد توجه قرار گيرند.
مهندس مجید زواریان کارشناس پایه یک تاسیسات

1- مقدار دبي گازوئيل ( عدد گالن تعيين شده روي هر نازل )

2- زاويه پاشش گازوئيل ( زاويه تعيين شده روي هر نازل )

3- شكل پاشش گازوئيل ( حروف B ، H ، S و ... تعيين شده روي هر نازل )

بطور معمول اگر ارزش حرارتي هر ليتر گازوئيل معادل 8500 كيلو كالري در نظر گرفته شود و حجم هر گالن معادل 3.785 ليتر باشد ،بنابر اين ارزش حرارتي يك گالن گازوئيل معادل است با:

Kcal 8500*3.785=32000 Kcal


مطابق مطلب فوق عدد نازل مورد نياز براي مشعل گازوئيل سوز 220000 kcal ( اصطلاحا مشعل 5 تا 7 ) مي بايد معادل :
Us Gal. 6.8 = 220000 / 32000 باشد در حالي كه اين عدد معمولا براي مشعل فوق Us Gal. 3.5 اعلام مي شود.

همچنين مثلا براي مشعل 600000 kcal ( دو نازله )آيا مجموع عدد نازلها بايد Kcal 600000 / 32000= 18.75 G.P.H باشد؟

در حالي كه هيچ شركت توليد كننده مشعل چنين عددي را براي نازل مشعل فوق پيشنهاد نمي كند و عدد درست معمولا حدود 10 گالن مي باشد ، چرا ؟

براي يافتن پاسخ سئوال فوق بايد به دو نكته توجه شود .

الف) كاهش %4 از راندمان احتراق به ازاء هر 300 متر افزايش ارتفاع از سطح دريا

ب) فشار نرمال 7 بار و فشار ايجادي پمپ گازوئيل هر مشعل

در مورد رديف الف متناسب با افزايش ارتفاع از سطح دريا بدليل كاهش چگالي (غلظت) هوا و طبيعتا كاهش اكسيژن موجود در آن نسبت به شرايط هوا در سطح دريا ، راندمان احتراق كاهش يافته و نتيجتا بايد سوخت كمتري براي مشعل تدارك ديده شود زيرا در غير اينصورت احتراق مشعل همراه با خام سوزي و يا دود زدن انجام خواهد پذيرفت .

بر اين اساس براي شهر تهران كه حدود 1500 متر بالاتر از سطح دريا مي باشد ، راندمان احتراق حدود %20 كاهش مي يابد و اين به معني كاهش %20 از ميزان مصرف سوخت و نيز گرماي توليد شده مي باشد .

در مورد رديف ب ذكر اين توضيح ضروري است كه عدد گالن نوشته شده روي هر نازل بر مبناي فشار نرمال 7 بار مي باشد يعني اوريفيس آن نازل در فشار گازوئيل 7 بار به همان مقدار نوشته شده سوخت عبور مي دهد ولي از آنجا كه فشار ايجادي پمپ گازوئيل مشعلها بيشتر از 7 بار مي باشد ( طبق نمودار پمپها ) و در اين فشار بيشتر ، طبعا اوريفيس نازل حجم گازوئيل بيشتري را از خود عبور مي دهد .

مثلا در مورد مشعل 220000kcal مثال اول معمولا فشار ايجادي پمپ گازوئيل حدود 12 تا 14 بار مي باشد كه لازم است عدد نازل كوچكتري انتخاب گردد.

 

بر اين اساس براي انتخاب عدد گالن نازل گازوئيل هر مشعل ابتدا :

- ظرفيت گرما دهي مشعل گازوئيل سوز را بر عدد 32000 تقسيم مي كنيم.

- عدد بدست آمده فوق را با توجه به ميزان ارتفاع محل نصب مشعل از سطح دريا تعديل مي كنيم.

مثلا در مورد مشعل 220000kcal مثال اول اگر فرض شود مشعل مذكور در نقطه اي از كشور نصب مي شود كه از سطح دريا 1200 متر بالا تر باشد ابتدا ( گالن در ساعت ) 6.8 = 220000 / 32000 و سپس با در نظر گرفتن اينكه هر 300 متر ارتفاع از سطح دريا %4 از راندمان احتراق را كم مي كند بنابر اين :

كاهش سوخت مصرفي m1200/300m=4 » 4*%4=%16

G.P.H 6.87*(%100 - %16)=5.77 G.P.H

- اكنون با مراجعه به نمودار زير از يك طرف روي خط فشار 14 بار بالا مي آييم و از طرف ديگر روي دبي 5.77 گالن بصورت افقي دنبال مي كنيم تا اين دو خط با هم بر خورد كنند آنگاه عدد نازل مورد نياز

3.5 G.P.H بدست مي آيد.

 

نمودار انتخاب نازل

 

در خصوص زاويه پاشش در نازلهاي گازوئيل با توجه به طول ديگ اقدام مي گردد يعني اگر طول ديگ زياد باشد و يا تعداد پره هاي ديگهاي چدني بيش از 10 عدد باشد از نازلهاي 30 درجه و اگر طول ديگ كوتاه باشد از نازلهاي 45 درجه استفاده مي شود. از نازلهاي 60 درجه براي ديگهاي حرارت مركزي بجز در موردي كه سازنده ديگ توصيه كرده با شد استفاده نشود.

شكل پاشش گازوئيل بايد مخروطي و با سطح قائده پر و يكنواخت ( S ) باشد از انواع H و يا B و ... فقط در مواردي كه سازنده ديگ يا محفظه احتراق هيتر توصيه كرده باشند مي توان استفاده نمود.

 مشخصات فنی و بهای مشعلهای گاز سوز محصول شرکت تولیدی و صنعتی ایران رادیاتور  

کد کالا

قیمت(ریال)

قطر خط گاز

in

حد اقل فشار گاز

m.Bar

قطر دهانه شعله پوش

m.m.

نوع رله

الکترو موتور فن

K.w.

دمپر هوا

نحوه احتراق

برق مصرفی

حد اکثر قدرت گرمایش

مدل مشعل

V –Ф– HZ.

Kcal/hr

KW

3-4-1-1

---

 1/2

17.5

80

 ایرانی

 0.05

دستی

تک مرحله

220-1-50

33,000

39

F 33

3-4-1-2

2,250,000

 1/2

17.5

80

ایرانی

 0.05

دستی

تک مرحله

220-1-50

55,000

64

F55

3-4-1-3

2,875,000

 1/2

17.5

80

ایرانی

 0.09

دستی

تک مرحله

220-1-50

88,000

102

F88

3-4-1-4

3,375,000

 1/2

17.5

87

ایرانی

 0.09

دستی

تک مرحله

220-1-50

107,000

124

RAN 25

3-4-1-5

 ---

 1/2

17.5

87

ایرانی

 0.1

دستی

تک مرحله

220-1-50

118,000

137

RAN 35

3-4-1-6

4,100,000

 3/4

17.5

110

ایرانی

 0.24

دستی

 تک مرحله

220-1-50

160,000

186

JGN 80/0

3-4-1-7

 4,125,000

 1

17.5

110

ایرانی

 0.24

دستی

تک مرحله

220-1-50

192,000

223

JGN 80/1

3-4-1-8

4,250,000

 1

17.5

120

ایرانی

 0.24

دستی

تک مرحله

220-1-50

267,000

310

JGN 80/2

3-4-1-9

 7,470,000

 1

20

132

ایرانی

 0.55

دستی

تک مرحله

220-1-50

327,000

380

PGNO

3-4-1-10

 12,520,000

 1 1/2

20

153

ایرانی

 1.1

دستی

 تک مرحله

220-1-50

500,000

581

PGN 1 A

3-4-1-11

 23,000,000

1 1/2

20

153

سوئیسی

 1.1

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

600,000

698

PGN 1 B

3-4-1-12

32,280,000

 1 1/2

20

153

سوئیسی

 1.5

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

 800,000

930

PGN 1

3-4-1-13

 36,000,000

 2

20

170

سوئیسی

 1.5

اتوماتیک

دو مرحله

 380-3-50

1,070,000

1244

PGN 1-SP

3-4-1-14

 44,500,000

 2

20

194

سوئیسی

 2.2

اتوماتیک

دو مرحله

 380-3-50

1,500,000

1744

PGN 2A

3-4-1-15

 45,980,000

 2

30

194

سوئیسی

 3

اتوماتیک

دو مرحله

 380-3-50

1,800,000

2094

PGN 2

3-4-1-16

56,750,000

2 1/2

30

219

سوئیسی

4

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

2,260,000

2628

PGN2-SP

3-4-1-17

83,760,000

3

50

-

سوئیسی

7.5

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

3,400,000

3954

PGN 3

3-4-1-18

94,800,000

 4

50

-

سوئیسی

 11

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

4,000,000

4652

PGN 3-SP

 توضیحات:

 1- در ابتداي مسير سوخت گاز ورودي به خط گاز مشعلهاي گاز سوز استفاده از شير دستي و فيلتر گاز الزامي است.

 2- مشعلهای فوق از مدل 800000 کیلوکالری به بالا دارای تابلو برق می باشند.

 3- از تقسيم حد اکثر کيلو کالری قدرت گرمايش مشعلهای گاز سوز بر عدد l10,000مقدار متر مکعب مصرف گاز در ساعت بدست می آيد.

 

 مشخصات فنی و بهای مشعلهای گازوئيل سوز محصول شرکت تولیدی و صنعتی ایران رادیاتور

کد کالا

قیمت(ریال)

فشار پمپ گازوئیل

Bar

قطر دهانه شعله پوش

m.m.

نوع رله

الکترو موتور فن

K.w.

دمپر هوا

نحوه احتراق

برق مصرفی

حد اکثر قدرت گرمایش

مدل مشعل

V –Ф– HZ.

Kcal/hr

KW

3-4-2-1

---

14

80

 ایرانی

 0.075

دستی

تک مرحله

220-1-50

30,000

35

K30

3-4-2-2

1,875,000

14

80

 ایرانی

0.09

دستی

 تک مرحله

220-1-50

 93,000

108

 RA2

3-4-2-3

2,437,500

14

110

 ایرانی

 0.24

دستی

 تک مرحله

220-1-50

 155,000

180

 JPE80/1

3-4-2-4

2,500,000

14

115

 ایرانی

 0.24

دستی

 تک مرحله

220-1-50

 232,000

270

 JPE80/2

3-4-2-5

5,590,000

16

151

 ایرانی

 0.55

دستی

 تک مرحله

220-1-50 

 301,000

350

 PDE 0

3-4-2-6

7,360,000

16

151

 ایرانی

 0.55

دمپرهیدرولیک

دو مرحله

220-1-50

 408,000

475

 PDE0-H

3-4-2-7

9,180,000

18

151

سوئیسی

 0.55

اتوماتیک

دو مرحله

220-1-50

 408,000

475

 PDE0-SP

3-4-2-8

10,750,000

18

153

سوئیسی

 1.1

دمپرهیدرولیک

دو مرحله

220-1-50

 510,000

593

 PDE1-H

3-4-2-9

13,400,000

18

153

سوئیسی

 1.1

اتوماتیک

دو مرحله

220-1-50

 510,000

593

 PDE1-SP

3-4-2-10

14,840,000

18

170

سوئیسی

 1.5

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

 700,000

815

 PDE1A-SP

3-4-2-11

15,450,000

20

170

سوئیسی

 1.5

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

 840,000

977

 PDE1B-SP

3-4-2-12

31,820,000

20

194

سوئیسی

 3

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

 1,500,000

1744

 PDE 2

3-4-2-13

34,240,000

30

219

سوئیسی

 4

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

 2,000,000

2326

 PDE2-SP

3-4-2-14

58,260,000

30

-

سوئیسی

 7.5

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

 3,000,000

3489

 PDE 3

3-4-2-15

51,350,000

30

-

سوئیسی

 11

اتوماتیک

دو مرحله

380-3-50

 4,000,000

4652

 PDE 3-SP

 توضیحات:

 1- استفاده از مشعل هاي گازوئيل سوز نياز به نازلهاي سوخت پاش طبق محاسبات و همچنين نظر سازنده محفظه احتراق ديگ يا هيتر دارد.

 2- در مسير سوخت گازوئيل لازم است فيلتر گازوئيل با مشخصات فني مورد تاييد قرار داده شود.

 3- مشعلهای فوق از مدل 700000 کیلوکالری به بالا دارای تابلو برق می باشند.

 4- از تقسيم حد اکثر کيلو کالری قدرت گرمايش مشعلهای گازوئيل سوز بر عدد l8,800مقدار ليتر مصرف گازوئيل در ساعت بدست می آيد.

 

 

+ نوشته شده توسط فرهاد در جمعه هفدهم اسفند 1386 و ساعت 13:31 |
روش ريخته گري دقيق تعريف :

‌ريخته گري دقيق به روشي اطلاق ميشود كه در ان قالب با استفاده از پوشاندن مدل هاي از بين رونده توسط دوغاب سراميكي ايجاد مي وشد. مدل (‌كه معمولا از موم يا پلاستيك است ) توسط سوزاندن با ياذوب كردن از محفظه قالب خارج مي شود.

ويژگي :
در روشهاي قالبگيري در ماسه ، مدلهاي چوبي يا فلزي به منظور تعبيه شكل قطعه در داخل مواد قالب مورد استفاده قرار ميگيرد. در اينگونه روشا مدلها قابليت استفاده مجدا دارند ولي قالب فقط يكبار استفاده مي شود. در روش دقيق هم مدل و هم قالب فقط يك بار استفاده مي شود. درروش دقيق هم مدل و هم قالب فقط يك بار استفاده مي شود .

مزايا و محدوديتها
الف: مهمترين مزاياي روش ريخته گري دقيق عبارتند از : - توليد انبوه قطعات با اشكال پيچيده كه توسط روشهاي ديگر ريخته گري نمي توان توليد نمود توسط اين فرايند امكان پذير مي شود. - مواد قالب و نيز تكنيك بالاي اين فرايند،‌- امكان تكرار توليد قطعات با دقت ابعادي وصافي سطح يكنواخت را ميدهد. - اين روش براي توليد كليه فلزات و آلياژهاي ريختگي به كار مي رود . همچنين امكان توليد قطعاتي از چند آلياژ مختلف وجود دارد. - توسط اين فرآيند امكان توليد قطعاتي با حداقل نياز به عملايت ماشينكاري و تمام كاري وجود دارد. بنابراين محدوديت استفاده از آلياژهاي با قابليت ماشينكاري بد از بين مي رود. - در اين روش امكان توليد قطعات با خصوصا متالورژيكي بهتر وجود دارد. - قالبت تطابق براي ذوب و ريخته گري قطعات در خلاء وجود دارد. - خط جدايش قطعات حذف مي شود و نتيجتا موجب حذف عيوبي مي شود كه در اثر وجود خط جدايش به وجود مي آيد.. –
ب:مهمترين محدوديتهاي روش ريخته گري دقيق عبارتنداز : - اندازه و وزن قطعات توليد شده توسط اين روش محدود بوده و عموما قطعات با وزن كمتر از 5 كيلوگرم توليد مي شود . - هزينه تجهيزات و ابزارها در اين روش نسبت به ساير روشها بيشتر است.
انواع روشهاي ريخته گري دقيق:

در اين فرايند دو روش متمايز در تهيه قالب وجود دارد كه عبارتند از روش پوسته اي و روش توپر به طور كلي اين دو روش درتهيه مدل با هم اختلاف ندارند بلكه در نوع قالبها با هم تفاوت دارند. فرايند قالبهاي پوستهاي سراميكي پوسته اي سراميكي درريخته گري دقيق: براي توليد قعطات ريختگي فولادي ساده كربني ، فولادهاي آلياژي ،‌فولاد هاي زنگ نزن، مقاومت به حرارت وديگر آلياژهايي با نقطعه ذوب بالاي اين روش به كار مي رود به طور شماتيك روش تهيه قالب را در اين فرآيند نشان مي دهند كه به ترتيب عبارتند از :
الف : تهيه مدلها : مدلهاي مومي يا پلاستيكي توسط ورشهاي مخصوص تهيه ميشوند.
ب : مونتاژ مدلها : پس از تهيه مدلهاي مومي يا پلاستيك معمولا تعدادي از آنها ( اين تعداد بستگي به شكل و اندازه دارد) حول يك راهگاه به صورت خوشه اي مونتاژ مي شوند در ارتباط باچسباندن مدلها به راهگاه بار ريز روشهاي مختلف وجود دارند كه سه روش معمولتر است و عبارتند از :
روش اول: محل اتصال در موم مذاب فرو برده مي شود و سپس به محل تعيين شده چسبانده مي شود .
روش دوم: اين روش كه به جوشكاري مومي معروف است بدين ترتيب است كه محلهاي اتصال ذوب شده به هم متصل مي گردند .
روش سوم: روش سوم استفاده از چسبهاي مخصوص است كه محل اتصال توسط جسبهاي مخصوص موم يا پلاستيكي به هم چسبانده مي شود. روش اتصال مدلهاي پلاستيكي نيز شبيه به مدلهاي مومي مي باشد..
ج : مدل خوشه اي و ضمائم آن در داخل دو غاب سراميكي فرو برده مي شود. درنتيجه يك لايه دو غاب سراميكي روي مدل را مي پوشاند
د:در اين مرحله مدل خوشه اي در معرض جريان باران ذرات ماسه نسوز قرار ميگيرد.‌تايك لايه نازك درسطح آن تشكيل شود .
ه: پوسته سراميكي ايجاده شده در مرحله قبل كاملاخشك مي شوند تا سخت و محلم شوند. مراحل ( ج ) (د) ( ه) مجددا براي جند بار تكرار مي شود . تعداد دفعات اين تكرار بستگي به ضخامت پوسته قالب مورد نياز دارد. معمولا مراحل اوليه از دوغابهايي كه از پودرهاي نرم تهيه شده ،‌استفاده شده و بتدريج مي توان از دو غاب و نيز ذرات ماسه نسوز درشت تر استفاده نمود. صافي سطح قطعه ريختگي بستگي به ذرات دو غاب اوليه و نيز ماسه نسوز اوليه دارد.
ز: مدول مومي يا پلاستيكي توسط ذوب يا سوزانده از محفظه قالب خارج مي شوند، به اين عمليات موم زدايي مي گويند . درعمليات موزدايي بايستي توجه نمود كه انبساط موم سبب تنش وترك در قالب نشود
ح: در قالبهاي توليد شده عمليات بار ريزي مذاب انجام مي شود ط: پس از انجماد مذاب ،‌پوسته سراميكي شكسته ميشود.
ي: در آخرين مرحله قطعات از راهگاه جدا مي شوند.
مواد نسوز در فرآيند پوسته اي دقيق:
نوعي سيليس به دليل انبساطي حرارتي كم به طور گسترده به عنوان نسوز در روش پوسته اي دقيق مورد استفاده قرار مي گيرد.اين ماده نسوز براي ريخته گري آلياژهاي آهني و آلياژهاي كبالت مورد استفاده قرار مي گيرد. زير كنيم شايد بيشترين كاربرد را به عنوان نسوز در فرآيند پوسته اي دارد. اين ماده بهترين كيفيت را در سطوح قطعه ايجاد نموده و در درجه حرارتهاي بالا پايدار بوده و نسبت به خورديگ توسط مذاب مقاوم است. آلومين به دليل مقاومت كم در برابر شوك حرارتي كمتر مورد استفاده قرار ميگيرد. به هر حال در برخي موارد به دليل مقاومت در درجه حرارت بالا ( تا حدودc ْ1760 مورد استفاده قرار مي گيرد.
چسبها :‌مواد نسوز به وسيله چسبها به يكديگر مي چسبد اين چسبها معمولا شيميايي مي باشند سليكات اتيل ،‌سيليكات سديم و سيليس كلوئيدي . سيليكات اتيل باعث پيدايش سطح تمام شده بسيار خوب ميشوند. سيليس كلوئيدي نيز باعث بوجود آمدن سطح تمام شده عالي مي شود.
اجزاي ديگر: يك تركيب مناسب علاوه بر مواد فوق شامل مواد ديگري است كه هر كدام به منظور خاصي استفاده مي شود.
اين مواد به اين شرح است : - مواد كنترل كننده ويسكوزيته - مواد تركننده جهت كنترل سياليت دو غاب و قابليت مرطوب سازي مدل - مواد ضد كف جهت خارج كردن حبابهاي هوا - مواد ژلاتيني جهت كنترل در خشك شدن و تقليل تركها فرايند تهيه قالبهاي توپر در ريخته گري دقيق: شكل به طول شماتيك مراحل تهيه قالب به روش توپر را نشان مي دهد كه عبارتند از :
الف : تهيه مدلهاي ذوب شونده
ب :‌مونتاژ مدلها : اين عمليات درقسمت
ج: توضيح داده شده ح: مدلهاي خوشه اي و ضمائم آن درداخل درجه اي قرار ميگيرد و دوغاب سراميكي اطراف آن ريخته ميشودتا درجه با دو غاب ديرگداز پر شود. به اين دو غاب دو غاب پشت بند نيز گفته ميشود . اين دو غاب در هوا سخت مي شود و بدين ترتيب قالب به اصطلاح توپر تهيه مي شود
د: عمليات بار ريزي انجام ميشود
ه : قالب سراميكي پس ازانجماد مذاب شكسته مي شود
و: قطعات از راهگاه جدا مي شوند شكل دادن به روش ريخته گري دو غابي مقدمه اين طريقه شبيه كار فيلتر پرس است ، به اين معنا كه مقدار آب به مواد اوليه اضافه شده تا حالت دو غابي به خود بگيرد. بايد خارج شود ،به اين دليل براي ساختن اشيا روش كندي است . به طور كلي اين روش موقعي مورد استفاده قرار ميگيرد كه شكل دادن به روشهاي اقتصادي تر غير ممكن باشد. ازطرف ديگر مواقعي از اين روش اسفتاده مي كنند كه تعدااد زيادي از قطعه مورد درخاواست نباشد . برتري بارز اين روش در توليد قطعات پيچيده است . دوغاب،‌داخل قالبهاي گچي متخلخل كه شكل مورد نظر را دارد، ريخته مي شود . آب دو غاب جذب قالب شده و دراثر اين عمل يك لايه از مواد دو غاب به ديواره قالب بسته مي شود و شكل داخل قالب را به خود مي گيرد.دو غاب در داخلي قالب باقي مي ماند تا زماني كه لايه ضخامت مورد نظر را پيدا كند. اگر ريخته گري تو خالي نباشد ،‌نيازي به تخليه دو غاب نيست ، ولي براي قطعاتي كه توخالي باشند، قالب برگدانده ميشود . دو غاب اضافي كه روي سطح قالب قرار دارد،‌به وسيله كرادكي تراشيده مي شود . سپس لايه اضافي با كمك چاقو در ناحيه ذخيره برداشته مي شود . جدارة تشكيل دشه كه همان قطعه نهايي موردنظر است، درقالب باقي مي ماند تا زماني كه كمي منقبض شده و از قالب جدا شود. سپس مي توان آن را از قالب در آورد . بعد از اينكه قطعه مورد نظر خشك شد،‌كليه خطوط اضافي كه دراثر قالب روي آن ايجاد شده است، با چاقو زده و يا به وسيله اسفنج تميز مي شود در اين مرحله قطعه آماده پخت است . چون آب اضافي دو غاب حين ريخته گري خارج شده ، سطح دو غاب در داخل قالب پايين مي آيد. به اين دليل معمولا يك حلقه بالاي قالب تعبيه مي شود تا دو غاب را بالاي قعطه مورد نظر نگه دارد. اين حلقه ممكن است از گچ و يا از لاستيك ساخته شود . اگر ازگچ ساخه شود ، داخل آن نيز دو غاب به جدا بسه شده و با كمك چاقو تراشيده ميشود. وقتي كه جسم داخل قالب گچي كمي خشك شد،‌اسفنجي نمدار دور آن كشيده مي شود تا سطحي صاف به دست آيد . اين روش كه در بالا به ان اشاره شد ، براي ريخته گري اجسامي است كه داخل آنها خالي است . مانند گلدان، زير سيگاري ، و غيره ... اما طريقه اي هم هست كه براي ساختن اجسام توپر به كار مي رود ، به اين تريتب كه دو غاب داخل قالب مي ماند تا اينكه تمام آن سف شود. براي ساختن اشيايي كه شكل پيچيده دارند ، ممكن است قالب گچي ازچندين قعطه ساخته شود تا بتوانيم جسم داخل آن را از قالب خارج كنيم ، هر قطعه قالب شامل جاي خالي است كه قعطه قالب ديگر در آن جا مي گيرد. (‌نروماده ) اگر قالب داراي قطعات زيادباشد،‌لازم است در حين ريخته گري خوب به هم چسبد اين كار را مي توان به وسيله نوار لاستيك كه محكم به دور آن مي بنديم انجام دهيم . هنگام در اوردن جسم از قالب بايد اين نوار لاستيكي را باز كرده و برداريم. غلظت مواد ريخته گري بايد به اندازه كافي باشد كه باعث اشباع شدن قالب از آب نشود . بخصوص موادي كه شامل مقدار زيادي خاك رس هستند،‌غلظت آنها به قدري كم خواهد شد كه ريخته گري آنها مشكل شده و معايبي هم در حين ريخته گري ايجادمي شود. براي اينكه دو غاب را به اندازه كافي روان كنيم . مواد روانسازي به دو غاب اضافه مي شود.
ريخته گري دو غابي تجهيزات مورد نياز: مواد مورد نياز - مواد اوليه - آب - روانساز( سودا و سيليكات سديم يا آب شيشه ) ابزار مورد نياز - همزان الكتريكي - ترازو ( با دقت 1/0و01/0 گرم) - پارچ دردار - قالب گچي مورد نياز ( قالب قوري - لوله و قالب هاون آزمايشگاهي - دسته هاون آزمايشگاهي - دسته هاون ) - ويسكوزيته متر ريزشي با بروكفيد - لاستيك نواري - ميز كار آماده سازي دو غاب توزين و اختلاط مواد اوليه :‌در توليد فرآورده هاي سراميكي ،‌عمل توزين مواد اوليه به طور كلي مي تواند به دو روش انجام شود. (‌توزين به روش خشك ) (‌توزين به روش تر )‌در مرحله تهيه و آماده سازي بدنه ،‌روش توزين عامل بسيار مهم و تعيين كننده اي است.
توزين درحالت خشك : در اين روش ،‌عمل توزين هنگامي صورت مي گيرد كه مواد اوليه به صورت خشك و يا تقريبا خشك باشند و هنوز تبديل به دو غاب نشده باشند . هنگام توزين ،‌حتما بايد آب موجود درمواد اوليه و به طور عمده در مواد پلاستيك (‌كه از محيط اطراف جذب شده و يا در معدن در اثر ريزش برف و باران مرطوب و نمدار شده است )‌منظور شود . البته بايد توجه داشت كه تعيين دقيق مقدار رطوبت موجود در مواد اوليه،عملا غير ممكن است و اين موضوع ، يعني عدم دقت ، نقص بزرگ توزين به روش خشك است . در عمل از تك تك مواد اوليه نمونه برداري كنيد ،‌و بعد از توزين آن را در خشك كن آزمايشگاهي در دماي ( ) قرار دهيد بعد از 24 ساعت نمونه را دوباهر توزين كنيد . اختلاف وزن نسبت به وزن اوليه را محاسبه كنيد تا درصد رطوبت خاك مشخص شود . بعد از تعيين درصد رطوبت ، درصد فوق را در توزين نهايي مواد اوليه منظور كنيد . توزين در حالت تر: در اين روش،‌عمل توزين بعد از تبديل هر يك از مواد اوليه به دو غاب انجام مي شود. بديهي است كه هريك از مواد اوليه به دو غاب انجام مي شود . بديهي است كه در روش خشك گفته شد ، وجود نخواهد داشت . البته در صنعت به لحاظ نياز اين روش به چاله هاي ذخيره سازي كه فضاي بيشتري با سرماهي گذاري اوليه بالاتري را مي طلبد ،‌كمتر استقبال مي شود. در مورد توزين به روش تر ،‌حتما اين روش مطرح خواهد شد كه چگونه مي توان به مقدار مواد خشك موجود در دو غاب هر يك از مواد اوليه پي برد. در عمل براي تعيين مقدار مواد خشك موجود درغابها از رابطه برونينارت استفاده مي شود . W=(p-1) W= وزن ماده خشك موجود در يك سانتيمتر مكعب از دو غاب (‌گرم ) P= وزن ماده خشك موجود در يك سانتيمتر مكعب = وزن مخصوص ( دانسيته ) دو غاب درعمل با توزين حجم مشخصي از دو غابها،‌مي توان به وزن مخصوص يا دانسيته آنها پي برد. در مورد وزن مخصوص مواد خشك بايد اشاره شود كه به طور معمول اين مقدار حدود 5/2 تا6/2 گرم بر سانتيمتر مكعب است. بنابراني اگر با تقريب ،‌وزن مخصوص را 5/2 اختيار كنيد ، مقدار كسري برابر با خواهد بود . پس تنها عامل در اكثر موارد،‌دانسيته دو غابها است .
الك كردن : عمل توزين مواد اوليه چه به صورت تر باشد و چه در حالت خشك ،‌ابعاد ذرات دو غاب بدنه موجود در حوضچه هاي اختلاط نبايد از حدو مورد نظر بزرگتر باشد. تعيين ابعاد ذرات موجود در دو غاب،‌قسسمتي از اعمال روزمره آزمايشگاهها ي خطوط توليد است و اين عمل در پايان نمونه برداري در حين سايش انجام گيرد و سپس تخليه انجام مي گيرد. در هر صورت ،‌انتخاب دانه بندي مناسب بستگي به فاكتور هاي ذيل دارد: - نوع بدنه ( چيني ظروف- چيني بهداشتي ،- نوز) - نوع مواد اوليه و درصد انها (‌- بالكي) - خواص ريخته گري ( تيكسوتراپي ،‌- سرعت ريخته گري) - جذب آب - عمل الك كردن براي جداسازي ذرات درشت و كنترل خواص دوغاب بسيار ضروري است. زيرا اولا وجود ذرات درشت عوارض گسترده اي بر پروسس ريخته گري ،‌- خواص دو غاب ،‌- خواص حين پخت و خواص محصول نهايي دارد. ثانيا ،- كنترل دانه بندي براي خواص دو غاب شديدا تحت تاثير دانه بندي بوده و نبايد از حد متعارفي كمتر باشد . انتخاب و شماره الك توسط استاد كار انجام خواهد شد. عموما به لحاظ وجود ذرات درشت و حضور ناخالصيهاي گسترده در مواد اوليه نظير موادآلي ،‌ريشه درختان ،‌كرك و پشم كه به منظور افزايش استحكام خام به بعضي از مواد اوليه زده مي شود ،‌غالبا چشمه هاي الك زود كورمي شود و ادامه عمل الك كردن را با مشكل مواجه مي كند. لذا غالبا الكهارا چند طبقه منظور كرده و طبقات نيز از مش كوچك به مش بزرگ از بالا به پايين قرار مي گيرند تا دانه هاي درشت تر بالاو دانه هاي كمتري روي الك زيرين كه داراي چشمه هاي ريزتري است ،‌قرار گيرد .
آهن گيري: مي دانيد كه اهن با ظرفيتهاي مختلف در مواد اوليه يا بدنه هاي خام وجود دارد، در مجموع چهار شكل متفاوت آهن وجود دارد. - به صورت يك كاتيون در داخل شبكه بلوري مواد اوليه - به صورت كانيهاي مختلف كه به عنوان ناخالصيهاي طبيعي با مواد اوليه مخلوط مي شوند . - به صورت ناخالصيهاي مصنوعي كه در اثر سايش صفحات خرد كننده سنگ شكنها و آسيابها به وجود آمده اند . فقط در حالت اخير آهن به صورت فلزي يا آزاد وجود دارد. لذا در اين حالت توانايي مي توان عمل اهن گيري را انجام داد. - به صورت تركيبات دو وسه ظرفيتي آهن كه در اثر زنگ زدگي خطوط انتقال دو غاب ،‌- وارد دوغاب ميشوند.در توليد فرآورده هاي ظريف براي تخليص دو غاب از ذرات آهن موجود ،‌- از دستگاههاي آهنر يا مگنت دستي استفاده مي شود . دستگاههاي آهنربا اگر چه عامل بسيار موثري در حذف آهن و تخليص دو غاب هستند،‌- ولي ماسفانه بايد توجه داشت كه اين دستگاهها قادر به جذب تمام مواد وذرات حاوي آهن نيستند . در بين كانيهاي مهم آهن، كانيهاي مگنيت ( ) سيدريت ( )‌و هماتيت( ) به ترتيب داراي بيشترين خاصيت مغناطيسي هستند و بنابراين ،‌به وسيله دستگاههاي آهنربا جذب مي شوند . در كانيهاي ليمونيت ( ) ماركاسيت و پيريت ( ) خاصيت مغناطيسي به ترتيب كاهش يافته و به همين دليل در عمل ، احتمال جدا سازي اين كانيها به وسيله دستگاههاي آهنربا بسيار كم است . در مورد آهن فلزي بديهي است كه دستگاههاي آهنربا به راحتي قادر به جذب آنها هستند. تنظيم خواص رئولوژيكي بعد از اينكه دو غاب الك و آهنگيري شد، دو غاب رابه چاله ذخيره يا به ظرف مخصوص انتقال مي دهيم . در حالي كه همزن الكتريكي با دور كم در حال هم زدن آرام دو غاب است ، از چاله نمونه برداري كرده و آزمونهاي زير را اعمال مي كنيم تا فرم پيوست تكميل شود. همان طوريكه در فرم ملاحظه مي شود ،
شامل مراحل زير است :‌اولين مرحله تنظيم دانسيته دوغاب است . بدين معنا كه سرعت ريخته گري يا مدت زماني كه لازم است دو غاب در قالب گچي بماند و به ضخامت مورد نظر برسد، تنظيم شود . بدين منظور در ابتدا قالب گچي مناسب را كه داراي عمر مشخص و درصد آب به گچ ثابت و معيني است آماده مي كنيم و يا اينكه مي توانيم از يك مدل مشخص در خط توليد استفاده كنيم بعد از بستن قطعات قالب، آنها را با كمك يك نوار پهن لاستيكي نظير تيوپ دوچرخه يا لاستيكي كه از تيوپ ماشين معمولي بريده شده است ، كاملا در كنار هم جذب و محكم كنيد . دو غاب حاصل را به داخل قالب گچي بريزيد . و بعد از مدت زمان مشخصي ،‌در نتيجه واكنشهاي متقابل بين دو غالب وقالب گچي ،‌لايه اي درمحل تماس دو غاب و قالب ايجاد مي شود .‌واضح است كه قطر لايه ايجاد شده بستگي به زمان توقف دو غالب در قالب دارد. بعد از گذشت مدت زمان مورد نظر ، دو غاب اضافي موجود قالب تخليه مي شود . اين زمان به طور عمده بستگي به قطر فراورده مورد نظر وسرعت ريخته گري دو غاب دارد . بايد توجه داشت كه تراكم قالب گچي نيز عامل موثري در زمان ريخته گري است . ولي براي ايجاد زمينه اي در ذهن دانش آموزان بايد اشاره شود كه با توجه به كليه عوامل موثر زمان ريخته گري به عنوان مثال براي فرآورده ها بهداشتي به قطر حدود 10 يا 11ميليمتر،‌معمولا حدود تا 2 ساعت ،‌براي ظروف غذا خوري از جنس ارتن و ريا پرسلان با قطر2 تا 3 ميليمتر ، حدود 15 تا 25 دقيقه و براي چيني استخواني به همين قطر حدود 2 تا 5 دقيقه است .سپس قالب و فرآورده شكل يافته در آن براي مدتي به حال خود گذاشته مي شود تا لايه ايجاد شده ،‌تا حدودي خشك و در نتيجه كوچكتر شود .(‌دراثر انقباض تر به خشك ) بعد از اين مرحله قطعه شكل يافته به راحتي از قالب جدا شده و مي توان آ نرا از داخل قالب گچي خارج كرد درهنگام تشكيل لايه در محل تماس قالب و دوغاب،‌حجم دو غاب موجود در غاب به مرور كمتر وكمتر مي شود . به همين دليل لازم است كه مجددا مقاديري دو غاب به داخل قالب گچي ريخته شود. با توجه به اينكه انجام اين عمل نيازمند نيروي انساني بيشتر و نيز مراقيت دايم است، در عمل قطعه اي در دهانه قالب گچي تعبيه شده كه اصطلاحا به آن ((‌حلقه 45)) گفته مي شود. اين حلقه باعث ايجاد ستوني از دو غاب برفراز قطعه ساخته شده مي شود. در نتيجه با كاهش حجم دو غاب موجود در قالب ،‌نيازي به اضافه كردن مجدد دو غاب نيست. در بعضي موارد به جاي تعبيه حلقه از قيف استفاده مي شود . حلقه ها مي توانند از جنس لاستيك و يا گچ باشند. در صورتي كه حلقه ها از جنس گچ باشند، در سطح داخلي حلقه ،‌در محل تماس دو غاب با گچ نيز لايه اي ايجاد ميشود . اين لايه اضافي و نيز ديگر قسمتهاي اضافي ( به عنوان مثال اضافات ايجاد شده در محل درز قالبها)‌در مرحله پرداخت بريده و جدا مي شوند . قالبهاي گچي به ندرت يك تكه هستند. بدين معني كه معمولا فراورده ها در قالبهاي چند تكه شكل مي يابند. از طرف ديگر در مورد بعضي از شكلهاي پيچيده لازم است مدل اصلي به چند قعطه مختلف تجزيه شده و هر يك از قسمتها جداگانه شكل بگيرند . سپس، بعد از خروج از قالبها به يكديگر متصل شوند. به عنوان مثال ، در مورد ظروف خانگي دسته فنجانها و يا لوله قوريها به صورت مجزا شكل يافته و پس از خروج از قالب، به بدنه اصلي چسبانده مي شوند . مرحله چسباندن قطعات در شكل دادن فراورده ها داراي اهميت زياد است . درشكل دادن به روش ريخته گري به صورت كاملا ساده نشان داده شده است . تعيين زمان ريخته گري دو غابي وسايل مورد نياز مواد اوليه مورد نياز تعداد پنج عدد قالب گچي دو غاب تنظيم شده ليواني كوليس يا ريز سنج كاغذ ميليمتري سيم يا فنر براي برش دادن خط كش كرنومتر مدت زماني كه دو غاب در داخل قالب باقي مي ماند ، در قطر لايه ايجاد شده ويا به عبارت ديگر در ضخامت بدنه خام ، تاثير بسيار زيادي دارد. بدني معني كه چنانچه دو غاب اضافي همچنان در قالب باقي مانده و تخليه نشود و اصطلاحا (( زمان بيشتر به دو غاب داده شود ))‌،‌قطر لايه ايجاد شده افزايش خواهديافت . بايد توجه داشت كه با گذشت زمان ،‌سرعت تشكيل ثابت نبوده و به مروركند تر مي شود . چرا كه در اين شرايط ،‌خود لايه ايجاد شده به صورت سدي در ماقابل نفوذ آب به داخل گچ ،‌عمل مي كند. همچنانكه مشاهده مي شود ، اين عامل كه اصطلاح (( ريخته گري)) به آن اتلاق مي شود، عامل مهمي درتعيين قطر بدنه خام (‌ودر نتيجه ديگر خصوصيات بدنه ) و نيز سرعت توليد است . به همين دليل ،‌يكي از مهمترين خواص دوغابها مقدار ( سرعت ريخته گري) آنها است. به طور مشخص ،‌سرعت ريخته گري عبارت است از ضخامت ايجاد شده در واحد زمان و عوامل موثر در ان كلا عبارتند از : فشار، درجه حرارت ،‌وزن مخصوص دو غاب و بالاخره مقاومت لايه ريخته گري شده در برابر عبورآب . دو عامل اخير وبخصوص آخرين عامل ، مهمترين مواردي هستندكه عملادرصنعت مورد توجه قرار مي گيرند . مقاومت لايه ريخته گري شده در برابر عبور آب ، خود به عوامل ديگري بستگي دارد كه به طور خلاصه عبارتند از:نوع و يا دانه بندي مواد و نيز چگونگي و يا شدت روان شدگي ( به عبارت ديگر تجمع و ياتفرق ذرات )ضمنا بايد توجه داشت كه در سرعت ريخته گري ،‌عوامل خارجي ديگري كه ربطي به خواص دو غاب ندارند نيز موثر هستند. مانند تراكم و يا تخلخل قالب گچي و درصد رطوبت موجود در آن.ضخامت لايه ايجاد شده رابطه مستقيم با جذر زمان ريخته گري دارد. بنابراين ،‌بين زمان و ضخامت لايه رابطه زير بر قرار خواهد بود: ويا در رابطه فوق ، 1ضخامت لايه ايجاد شده ( به ميلي متر )‌و t زمان (‌به دقيقه)‌وk ضريب ثابت است . به همين دليل سرعت ريخته گري معمولا به صورت بيان مي شود . رابطه فوق بدين معني است كه به عنوان مثال چنانچه ساخت فرآورده اي به ضخامت يك ميليمتر ،‌چهاردقيقه زمان احتياج داشته باشد، ساخت فراورده ديگر به ضخامت 2 ميليمتر در همان شرايط به شانزده دقيقه زمان نياز دارد. با اين توضيحات ، براي تعيين سرعت ريخته گري و در كنار آن زمان ريخته گري، به صورت زير عمل كنيد: نخست روي قالبهاي گچي به ترتيب شماره يك تا پنج بزنيد ، سپس دو غاب را به ترتيب در اولين قالب ريخته و بلافاصله كرنومتر را بزنيد .بلافاصله قالب گچي ديگر و درنهايت پنجمين قالب گچي را از دو غاب پركنيد. بعد از يك دقيقه اولين قالب را و بعد بترتيب زيرا قالبهاي ديگر را تخليه كنيد : بعد از اينكه آخرين قطرات دو غاب از چكه كردن باز ايستاد ،‌قالب را به حال خود بگذاريد و بعد از زمان مشخصي كه جداره تشكيل شده در اثر انقباض از قالب جدا شد، آن را از قالب بيرون آورد. با ريز سنج يا با كمك كوليس اندازه گيري كنيد.سپس با كمك كاغذ ميليمتر و با انتخاب دو محور xوy به ترتيبx را به عنوان زمان و y را به عنوان ضخامت با كمك نقطعه يابي رسم كنيد. در اين حالت با رسم 1 بر حسب خواهيد توانست ضريب خط را بدست آوريد كه همان سرعت ريخته گري است . و از انجا مي تونيد به راحتي هر ضخامتي را كه مي خواهيد ، تعيين و زمان آن را محاسبه كنيد. مثلا اگر سرعت ريخته گري 5/0 باشد،يعني ( ميليمتر مربع بر دقيقه) براي داشتن بدنه اي به ضخامت 8/0 سانتيمتر به صورت زير محاسبه مي كنيم . دقيقه َ 2.8 = 60 ÷ 128 يعني بايد 2 ساعت و 8 دقيقه زمان بدهيد تا جداره مورد نظر تشكيل شود.يكي از عوامل موثر درسرعت ريخته گري ، وزن مخصوص دو غاب و يا به عبارت ديگر نسبت بين مواد جامد و آب است . علاوه بر اين مورد افزايش مقار اب در دو غاب ريخته گري باعث اشباع سريعتر قالبها مي شود كه به نوبه خود خشك كردن كامل قالبها باعث فرسودگي سريعتر آنها و نهايتا كاهش بازدهي قالبهامي شود . وزن مخصوص دو غابهاي ريخته گري بايد حتي المقدور بالا باشد. علت اساسي استفاده از روان كننده ها در دوغابهاي ريخته گري ،‌همين مورد است . چرا كه بدون استفاده از روان كننده ها تهيه دو غابهايي با وزن مخصوص بالا ، تقريباً غير ممكن است . به همين دليل يكي از خواص مخصوص آنها است . در توليد فرآورده هاي سراميك ظريف به طور معمول وزن مخصوص دو غاب ريخته گري بين 5/1 تا است. يكي ديگر از خصوصيات بسيار مهم در دو غابهاي ريتخه گري و يسكوزيته آنهاست .ويكسوزيته يك دو غاب علي رغم وزن مخصوص بسيار بالاي آن بايد درحدي باشد كه درمقياس صنعتي ، دوغاب به راحتي از الكها و يا خطوط لوله عبور كند و درعين حال بتواند تمامي زواياو گوشه هاي قالب را پركند. مساله مهم درارتباط بين وزن مخصوص ويسكوزيته و روان كننده اين موضوع است كه اگر چه تغييرات وزن مخصوص ويا به عبارت ديگر مقدار آب و نيز تغييرات مقدار روان كننده در ويسكوزيته موثر هستند. ولي تغييرات مقدار روان كننده در مقدار وزن مخصوص بيتاير است ودر نتيجه در خطوط توليد كارخانه ها ،‌با اندازه گيري و يسكوزيته و وزن مخصوص در بسياري موارد مي توان به تغييرات مقدار روان كننده پي برد. علاوه برسرعت ريخته گري ،‌وزن مخصوص و ويسكوزيته عامل ديگري نيز دردو غاب بدنه خام اهميت دارد و آن تيكسو تروپي است ؛ خاصيت تيكسوتر را به طور خلاصه مي توان به صورت ‍«افزايش ويسكوزيته دو غاب دراثر سكون و ركود و كاهش ويسكوزيته دراثر هم خوردن» تعريف كرد. دو غابي كه داراي تيكسوتر و پي زيادي است بلافاصله بعد از هم خوردن ممكن است داراي رواني مناسبي باشد. ولي بعد از مدتي سكون ، ويسكوزيته آن به شدت افزايش مي يابد. افزايش ويسكوزيته در اثر خاصيت تيكسوتروپي، گاه به حدي است كه چنانچه ظرف حاوي دو غاب بعد از مدتي سكون ،‌وارونه شود، دو غاب داخل آن از ظرف خارج نمي شود. در دو غابهاي ريخته گري به طور معمول مقادير كمي تيكسوتروپي مطلوب است. چراكه تيكسوتروپي باعث افزايش سرعت ريخته گري شده و درعين حال استحكام و ثبات خاصي را در قطعه ريخته گري شده ايجاد مي كند.( بايد دقت شود كه منظور ، ايجاد استحكام و در حالت پلاستيك است ( درصورتي كه استحكام خشك مد نظر باشد، خلاف اين موضوع صحيح است . بدين معني است كه رسهاي روان شده به دليل تراكم بيشتر داراي استحكام خشك بسيار بيشتري هستند. استحكام خشك زيادتر فرآروده هايي كه به روش ريخته گري شكل مي يابند نيز به همين دليل است ). از طرف ديگر وجود مقدار زيادي تيكسوتروپي دردوغاب نيز باعث بروز اشكالاتي مي شود؛ تيكسوتروپي زياد در دو غاب باعث سست شدن فراورده ريختهگري مي شود ،‌به نحوي كه چنين فرآورده هايي را مي توان به راحتي تغيير شكل داده و با تكان دادن ممكن است مجددا به دو غاب تبديل شوند. به عنوان يك قانون كلي ، روان كننده ها نه تنها باعث كاهش ويكسوزيته مي شوند، بلكه تيكسوتروپي رانيز كاهش مي دهند. بنابراين ،‌مقدار مصرف روان كننده بايد به نحوي تنظيم شود كه با ايجاد بيشترين مقدار رواني ، مقادير كمي تيكسوتروپي در دو غاب ايجاد شود. دليل استفاده مشترك از سليكات و كربنات سديم به عنوان روان كننده همين مورد است. سيليكات سديم اگر چه باعث رواني دو غاب مي شود. ولي تيكسوتروپي ار ينز به طور كامل از بين مي برد . در حالي كه كربنات سديم درعين حال كه باعث كاهش ويسكوزيته مي شود، مقادير كمي تيكسوتروپي در دو غاب باقي ميگذارد. استفاده توام از اين دو روان كننده باعث ايجاد بيشترين حد رواني و در عين حال وجود مقدار كمي تيكسوتروپي در دو غاب مي شود.
روشهاي ساخت ماهيچه هاي سراميكي: ماهيچه هاي سراميكي به خاطر دقت ابعادي بالا در ريخته گري قطعات دقيق به كاربرده مي شوند. اين ماهيچه ها به دو روش دو غابي و فشاري ساخته مي شوند كه از نظر نوع نسوز يكسان بوده ولي چسبهاي آنها با هم تفاوت دارد. دو روش ساخت ماهيچه ها در ذيل به اختصار شرح داده مي شود:
الف ) ماهيچه هاي ساخت سراميك به روش دو غابي در اين روش يك مدول مومي به شكل ماهيچه موردنظر ( با احتساب انقباضات موم و مواد سراميكي پس از خشك شدن) ساخه مي شوند. پس اين مدل مومي را در داخل يك قالب مي گذاريم به طوريكه يك قسمت از مدل جهت خروج موم و وارد كردن دو غاب سراميك به آن درنظر گرفته شود. پس دو غاب گچي آماده شده را در درون قالب حاوي مدل مومي مي ريزيم و پس ازسفت شدن دو غاب گچ آنرا از قالب خارج كرده و در خشك كن قرار مي دهيم پس از خشك شدن قالب گچي مدل مومي را ذوب كرده و از قالب گچي خارج مي نماييم. دو غاب سراميكي تهيه شده به نسبت 70% پودر نسوز و 30% آب را درون قالب گچي تهيه شده مي ريزيم و پس ازخشك شدن مواد سراميكي قالب گچي را شكسته و ماهيچه سراميكي شكل گرفته را خارج مي نماييم . اين ماهيچه را پس از خشك كردن در دمايي حدود950 درجه سانتي گراد پخت مي كنيم. ماهيچه تهيه شده پس از پخت كامل و خنك شدن آماده استفاده مي باشد. قابل ذكر است كه چسبهاي مورد استفاده دراين روش از نوع سيليكاتها مي باشد ونسوز مصرفي داراي عدد ريز دانگي 200يا325 مش است.
بـ )ساخت ماهيچه هاي سراميكي به روش فشاري: در اين روش پودر نسوز مورداستفاده كه ازنوع زيركني يا آلومينيايي يا آلوميناسيليكاتي مي باشد را با رزين مخصوص(موم و..)‌مخلوط كرده و به صورت خمير در مي آوريم خمير تهيه شده ار در درون قالب ماهيچه كه عمدتااز جنس فلز مي باشدبه روش فشاري تزريق مي كنيم . ماهيچه تهيه شده را حرارت داده تا به آرامي موم آن خارج گردد. سپس اين ماهيچه رادر دماي 950 درجه سانتيگراد تحت عمليات نهايي پخت قرار مي دهيم. پس ازپخت كامل ماهيچه و خنك نمودن آن تا دماي محيط ماهيچه مذكور مورد استفاده قرار مي گيرد.
+ نوشته شده توسط فرهاد در جمعه هفدهم اسفند 1386 و ساعت 13:17 |

 تاریخچه ی مختصراز جوشکاری دستی قوس برقی(S.M.A.W) ( جوشكاري

قوس برقی در سال ۱۸۰۷توسط سرهمفری دیوی کشف شد ولی استفاده از آن در جوشکاری فلزات به یکدیگر هشتاد سال بعد از ین کشف ، یعنی در سال ۱۸۸۱ اتفاق افتاد. فردی به نام آگوست دیمری تنز در ین سال توانست با استفاده از قوس برقی و الکترود ذغالی صفحات نگهدارنده انباره باطری را به هم متصل نمید.بعد از آن یک روسی به نام نیکولاس دی بارنادوس با یک میله کربنی که دسته ی عیق داشت توانست قطعاتی را به هم جوش دهد. وی در سال ۱۸۸۷ اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.ین قدیمی ترین اختراع به ثبت رسیده در عرصه جوشکاری دستی قوسی برقی می باشد.فریند جوشکاری با الکترود کربنی در سالهی ۱۸۸۰و۱۸۹۰در اروپا و آمریکا رواج داشت ولی استفاده از ولت زیاد (۱۰۰ تا ۳۰۰ولت)و آمپر زیاد (۶۰۰تا ۱۰۰۰آمپر)در ین فریند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصیهی کربنی شکننده بود همه باعث می شد ین فریند با اقبال صنعت مواجه نشود.
جهش از ین مرحله به مرحله فریند جوشکاری با الکترود فلزی در سال
۱۸۸۹ صورت گرفت.در ین سال یک محقق روس به نام اسلاویانوف و یک آمریکیی به نام چارلز کافین(بنیانگذار شرکت جنرال الکتریک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزی در جوشکاری با قوس برقی را ابداع نمیند.
در آغاز قرن بیستم جوشکاری دستی با قوس برقی مورد قبول صنعت واقع شد. علیرغم یرادهی فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمریکااز مفتول لخت که داری روکش نازکی از اکسید آهن که ماحصل زنگ خوردگی طبیعی و یا بخاطر پاشیدن عمدی آب بر روی کلافهی مفتول قبل از کشیده شدن نهیی بود استفاده می شد و گاهی ین مفتول لخت با آب آهک آغشته می شد تا در هر دو وضعیت بتواند ثبات قوس برقی را بهتر فراهم آورد.آقی اسکار کجل برگ سوئدی را بید پدر الکترودهی روکش دار مدرن شناخت وی نخستین شخصی بود که مخلوطی از مواد معدنی و آلی را به منظور کنترل قوس برقی و خصوصیات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقیت به کار برد.وی اختراع خود را در سال
۱۹۰۷ به ثبت رساند.ماشینهی جوشکاری با فعالیت هی فوق الذکر به روند تکاملی خود ادامه می دادند.در سالهی ۱۸۸۰ مجموعه ی از باطری پر شده به عنوان منبع نیرو در ماشین هی جوشکاری به کار گرفته شد.تا ینکه در سال ۱۹۰۷ نخستین دستگاه Generator جوشکاری به بازار آمریکا عرضه شد. جوشکاری با گاز یا شعله
جوشکاری با گاز یا شعله یکی ازاولین روشهی جوشکاری معمول در قطعات آلومینیومی بوده و هنوز هم در کارگاههی کوچک در صنیع ظروف آشپزخانه و دکوراسیون و تعمیرات بکارمیرود. در ین روش فلاکس یا روانساز یا تنه کار بری برطرف کردن لیه اکسیدی بکار میرود.
مزیا:
سادگی فریند و ارزانی و قابل حمل و نقل بودن وسیل
محدوده کاربرد:
ورقهی نازک ۸/۰تا ۵/۱میلیمتر
محدودیتها:
باقی ماندن روانساز لابلی درزها و تسریع خوردگی - سرعت کم – منطقه H.A.Zوسیع است .
قطعات بالاتر از ۵/۲میلیمتر را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بین روش جوش نمیدهند.
حرارت لازم در ین روش از واکنش شیمییی گاز با اکسیژن بوجود می ید.
حرارت توسط جابجیی و تشعشع به كار منتقل می شود. قدرت جابجیی به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آنرا بمقدار زیادی تغییر دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق و حجم اکسیژن لازم بری احتراق و گرمی ویژه و حجم محصول احتراق(گازهی تولید شده) بستگی دارد. اگر از هوا بری احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن نمی شود قسمتی از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می شود