موضوع: "بدون موضوع"
در سالهای اخیر با رشد روزافزون و شتابان صنایع مختلف و پیشرفتهتر شدن دسـتگاههـای صـنعتی و توسـعه
موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا، توربینها و راكتورها و دیگر ماشینها نیاز بـه مـوادی بـا مقاومـت حرارتـی بـالا و
مقاومتر از لحاظ مكانیكی احساس شده است. در سالهای قبل در صنایع هوافضـا از مـواد سـرامیكی خـالص جهـت
پوشش و روكش قطعات با درجه كاركرد بالا استفاده میشد. این مواد عایقهای بسـیار خـوبی بودنـد ولـی مقاومـت
زیادی در برابر تنشهای پسماند نداشتند. تنشهای پسماند در این مواد مشكلات زیادی از جمله ایجاد حفره و ترك
مینمود. بعدها برای رفع این مشكل از مواد كامپوزیت لایهای استفاده شد. تنشهای حرارتی در این مواد نیز موجـب
پدیده لایهلایه شدن میگردید. با توجه به این مشكلات طرح مادهای مركب كه هم مقاومت حرارتی و مكـانیكی بـالا
داشته و هم مشكل لایهلایه شدن نداشته باشد، ضرورت پیدا كرد.
FGMها مواد كامپوزیتی با ریزساختار ناهمگن میباشند، كه خواص مكانیكی آنها بطور ملایم و پیوسـته از یـك
سطح به سطح دیگر جسم تغییر میكند. نوع رایج آن تركیب پیوسـتهای از سـرامیك و فلـز مـیباشـد. ایـن مـواد از
اختلاط پودر فلز و سرامیك بدست میآیند. تغییر فلز و سرامیك از یك سطح به سطح دیگر كاملاً پیوسته میباشـد؛
به گونهای كه یك سطح از جنس سرامیك خالص و یك سطح، فلز خالص است. بین دو سطح، تركیب پیوسـتهای از
هر دو ماده میباشد. خواص مكانیكی نیز با توجه به نوع تركیب تغییـرات پیوسـتهای در جهـت ضـخامت دارد. مـاده
ساختاری سرامیك به علت ضریب انتقال حرارت كم و مقاومت زیاد در مقابل دما، درجات حرارت بسیار بالا را تحمل
كرده و ماده ساختاری فلز انعطافپذیری لازم را فراهم میكند. بهعلاوه، اختلاط سرامیك و فلز با تغییرات پیوسـته از
یك سطح تا سطح دیگر در یك سازه به آسانی قابلساختن میباشـد. بـه علـت تغییـرات پیوسـته خـواص مكـانیكی
مشكلات عدم پیوستگـی كه در سازههای كامپوزیت وجود دارد؛ در مواد FGM به وجود نمیآید. این مواد ابتدا بـرای
در سازههای مختلف تولید شدند. مزیـت اسـتفاده از ایـن مـواد، ایـن 1 ایجاد سپر حرارتی و پوششهای عایق حرارتی
است كه قادر به تحمل درجات حرارت بسیار بالا و اختلاف درجه حرارت بسیار بالا بوده و مقاوم در مقابل خوردگی و
سایش میباشند و همچنین مقاومت بالایی در مقابل شكست دارند. در حال حاضر از این مواد برای سازههایی كـه در
مقابل درجات حرارت بالا باید مقاوم باشند، استفاده میگردد. از نكات بسیار برجسته این مـواد، امكـان بهینـهسـازی
تغییرات تنش در آنها با تغییر مناسب پروفیل تغییـرات مـواد سـاختاری اسـت. تـا مـدتهـا افـزایش یكنـواختی در
ریزساختارها مورد توجه بود تا بدین وسیله خصوصیات ماده بهبـود یابـد. حـال آنكـه امـروزه مـواد FGM همـراه بـا
غیریكنواختیهای فضایی كه عمداً در آنها ایجاد میشود، محبوبیت زیادی در محیطهای با دمای بالا كسب نمودهاند.
این مواد با توجه به پیوستگی تركیب مواد تشكیلدهنده، دارای خواص مكانیكی مؤثرتری نسبت به مـواد كامپوزیـت
لایهای میباشد.
این مواد در ساخت صفحات و پوستههای مخازن، راكتورها و توربینها و دیگر اجزای ماشینهـا كـاربرد زیـادی
دارند، زیرا این قطعات آمادگی بالایی جهت واماندگی ناشی از كمانش حرارتـی دارنـد. از دیگـر مزایـای مـواد FGM
نسبت به مواد كامپوزیت لایهای، عدم گسستگی در محل اتصال لایهها میباشد؛ زیرا همانطور كه گفته شـد در مـواد
FGM تركیب سرامیك و فلز پیوسته میباشد.
عبارت است از ایجاد ارتباط بین تجهیزات و محل های مورد نیاز بـرای حمـل 1 سیستم خطوط لوله
انجام می گیرد . 2 مواد و سیالات بطوریكه اهداف فرایندی تأمین شود كه این ارتباط توسط خطوط لوله
سیستم خطوط لوله در زمینه های مختلف صنعتی كاربرد دارد ، بـه ع نـوان مثـال در تـصفیه خانـه هـا ،
پالایشگاهها و كارخانجات مواد شیمیایی ونیز در دیگر زمینه های صنعتی از قبیل صنایع دریایی ، انتقـال
مواد ، لوله كشی ساختمانی و تأسیسات و … نقش عمده ای دارد .
از آنجا كه صنایع نفت و گاز و پتروشیمی از مهمترین صنایع كشورمان ، ایران می باشند ، بنابراین طراحی
خطوط لوله ازاهمیت بسیاری برخوردار می شود .
معرفی انواع خطوط لوله
ابتدا به توضیح كلی در مورد انواع خطوط لوله می پردازیم:
: جهت انتقال سیالات بین واحدهای فرایندی و واحدهای ذخیره 1 1- سیستم خطوط لوله فرایندی
و دیگر واحدها استفاده می شود . سیستم خطوط لولة سرویس ، جهت انتقال بخار ، هوا ، آب و
غیره برای انجام فرایند به نحو مطلوب استفاده می گردد .
2- سیستم خطوط لوله دریایی : اكثر قسمتهای آن از لوله های كربن استیل جوشی یا پیچی می
باشد و به طور گسترده در كشتی ها استفاده می گردد .
3- سیستم خطوط لوله انتقالی : معمولاً لوله هایی با قطر زیاد است كه برای انتقال سیالات ، آب
های نا خالص و گاز در طول صدها مایل بكار می رود . نفت های خام ، محصولات نفتی ، آب و مواد
جامدی همچون زغال سنگ ( حمل شده توسط آب ) ، از طریق این سیستم خطوط لوله انتقال
داده می شوند .
4- سیستم خطوط لوله عمرانی : جهت توزیع امكانات شهری (آب و گازهای سوختی ) و نیز جمع
آوری آب باران ، فاضلاب ، و پس آب های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد . اكثر این سیستم
خطوط لوله در زیر زمین واقع می شود .
5- سیستم خطوط لوله ساختمانی : شامل خطوط لوله در ساختمان های تجاری ، مدارس ،
بیمارستانها ، خانه های مسكونی و غیره ، به منظور توزیع آب و گاز سوختی ، جمع آوری فاضلاب و
سایر مقاصد می باشد .
اساسا خطوط لوله به دو گروه سرد و گرم تقسیم می شوند . خطوط داغ آنهایی هستند كه
66 دارند . از آنجا كه سیستم خطوط لوله در دمای مرجع طراحی می o دمای طراحی بیشتر از C
شوند ، هنگامی كه سیال داخل لوله ها داغ باشد ، تغییر دما باعث انبساط حرارتی می گردد . اگر
انتهای سیستم خطوط لوله محدود باشد ، نیروها و ممانهایی در تكیه گاه لوله تولید می شوند كه
موجب تنشهای حرارتی در سیستم می گردند و تحلیل انعطاف پذیری خطوط لوله باید طوری
انجام پذیرد كه تنشها در همه نقاط سیستم در یك حد قابل قبولی باقی بمانند .
بطور كلی هدف از تحلیل تنش لوله ها كسب اطمینان از عملكرد مطمئن سیستم از نظر تحمل
فشارها و بارهای سازه ای وارد بر سیستم در طول عمر سیستم خطوط لوله می باشد . به این منظور
لازم است مقادیر تنش وارده در ضخامت لوله ، حركت لوله در اثر انبساط ، بارهای مربوط به نازلها و
فركانسهای طبیعی سیستم محاسبه و با مقادیر حدی و مجاز مقایسه شوند . علاوه بر این باید بعد از
تحلیل تنش ، بارهای وارد بر تكیه گاهها را به منظور تكیه گاه گذاری ایمن سیستم محاسبه نماییم.
حداقل الزامات برای طراحی ، ساخت و عملكرد ایمن یك سیستم مهندسی نیز در كدها و
استانداردهای موجود آورده شده است .
به هر حال طراحی سیستم با توجه به ایزومتریك سیستم خطوط لوله در دمای مرجع انجام می
گیرد .
روشهای بسیاری برای محاسبه نیروها و ممانهای یك سیستم خطوط لوله تحت انبساط حرارتی
وجود دارد كه ما به بررسی و مقایسه تعدادی از آنها می پردازیم .
:
از آنجایی که سقفهای گنبدی سطح بیشتری در فضای خارج خود دارند، تبادل حرارت بهتری انجام
میدهند و کمتر گرم میشوند تاکنون محققان بسیاری همچون تانگ
1 پیلموتر ، 2 نهار ،[1] 3 تحقیقات [2]
بسیاری درباره انواع سقفها در مناطق مختلف براساس شرایط اقلیمی و جوی منطقه های گرم و خشک
یا معتدل و مرطوب یا کوهستانی انجام دادهاند. از آنجایی که سقف یکی از بخشهای مهم ساختمان
4 است، ساختار هندسی آن تأثیر عمدهای در مصرف انرژی، کاهش برودت و آسایش حرارتی دارد. تامسون
[4] با تقریب، شکل گنبد را به 5 قسمت هرمی تقسیم نمود و از آن به عنوان کلبه خورشیدی استفاده
کرد و تحلیل را روی کلبه خورشیدی در نظر گرفت. طائری و رئیسی با استفاده از روشهایی مانند سقف
سایهدار به همراه مخزن آب، بار سرمایشی مورد نیاز برای ساختمان را کاهش دادند. یعقوبی و
سرپوشان[5] تشعشع خورشید را روی سطوح سه بعدی با برنامه کامپیوتری محاسبه کردند. در این
تحقیق میزان تاثیر شکل گنبد شامل دهانه آن و زاویه نصف گنبد در شهر قم توسط مدلی که برای
بارگاه حضرت معصومه (س) در روز و ساعت خاص برای گنبد تک پوسته با ارائه سطح و میزان انرژی
تابشی بر روی سطح بارگاه مورد بررسی قرار گرفته و حالت بهینه آن که زاویه نصف گنبد 50<θ<65 درجه
می باشد پس از بررسی روی زوایای متفاوت پیشنهاد شده است و حالت بیهنه پیشنهاد شده توسط سعید
مهران[6] را که 45<θ<60 می بود البته با کمک برنامه کامپیوتری که توسط یعقوبی و سر پوشان پیشنهاد
شده را 5 درجه برای زاویه نصف گنبد بهبود بخشیده است.
تابش آفتاب و تاثیر آن بر ساختمان و محیط اطراف
نور خورشید همیشه برای ایجاد روشنایی طبیعی در یک ساختمان مورد نیاز است. اما از آنجا که این نور
سرانجام به حرارت تبدیل میشود، باید میزان تابش مورد نیاز برای هر ساختمان با توجه به نوع آن
ساختمان و شرایط اقلیمی محل آن تعیین گردد. بدین منظور، در این قسمت نخست به بررسی ماهیت
نور خورشید و حرارت حاصل از آن پرداخته و سپس به نحوه انتقال این حرارت از جدارههای ساختمان به
فضای داخلی آن میپردازیم .
مقدارحرارتی که خورشید در فاصله 148/000/000 کیلومتری یا 93 میلیون مایلی، فاصله خورشید و
مدار زمین در سطحی عمود بر اشعه آن تولید مینماید برای 1/94 کالری درسانتیمترمربع در دقیقه
نامیده میشود. البته زمین مقدارحرارت کمتری را دریافت مینماید 1 میباشد که «رقم ثابت خورشی »د
چون مقداری از اشعه خورشید در اثر برخورد با سطح ابرها دوباره بطرف بالا منعکس گردیده و قسمتی
موجود در آتمسفر جذب میشود. همچنین مقدار 2 نیز بوسیله دی اکسید کربن، بخار آب و اوزون
مشخصی از اشعه خورشید در اثر برخورد به ملکولهای هوا به اطراف پخش میشود، که البته قسمتی از
این اشعه پخش شده در آسمان دوباره بطرف زمین تابیده میشود .
با پیشرفت در بخش های مختلف صنایع، نیاز به استفاده از موادی كه با توجه به كاربرد بتواند برخی
از شرایط ذیل:
– استحكام بالا
– سفتی بالا
– سختی بالا
– قابلیت تحمل دما و فشار بالا
– خاصیت ضد خوردگی
– مقاومت در برابر زلزله
– عایق حرارتی و صوتی مناسب
– اتصال خوب
– احتیاج به نیروی انسانی كم
– سرعت در نصب
– حمل و نقل مناسب
– شكل پذیری مناسب
– قیمت بسیار مناسب
را برآورده سازد، در این صنایع ایجاد شد. بدین منظور، اخیراً مواد كامپوزیتی متنوعی با ق ابلیـت بـرآورده
ساختن خصوصیات فوق الذكر، توجه صاحبان صـنایع را بـه خـود جلـب نمـوده اسـت . اسـتفاده از مـواد
كا مپوزیتی توسط بشر دارای قدمتی چندین هزار ساله است، ایـن در حـالی ا سـت كـه تولیـد و اسـتفاده
صنعتی از مواد كامپوزیتی دارای عمری كمتر از یك قرن میباشد.
مواد كامپوزیتی را می توان بر اساس هندسه الیافی آن به چهار دسته ذیل تقسیم بندی نمود:
– كامپوزیت های الیافی
– كامپوزیت های لایه ای
– كامپوزیت های ذره ای
– سازه های ساندویچی
یك ساختار ساندویچی، مقاومت بسیار بـالاتری نسـبت بـه تـك تـك اجـزای خـود دارد و از سـبكی
فوق العاده ای نیز برخودار است . همچنین هزینة نسبتاً پایینی داشته و به سـرعت و سـهولت مـی توانـد در
ساخت وساز مورد استفاده قرار گیرد . پانل های ساندویچی بخاطر سبكی وزن، سختی خمشی بالا و خواص
مقاوم در برابر خستگی، بیش از ۴۰ سال در صنعت هوافضا كـاربری داشـته و از چنـدی پـیش بعنـوان
سازههای مقاوم در ساختمان ها بكار گرفته شده اند. بعد از پروفیلهای پالتروژن و محصولات تهیه شده به
روش ق الب باز، پانلهای ساندویچی مهمترین مورد استفادهی كامپوزیـت هـا در صـنعت سـاختمان اسـت .
گرچه این پانل ها در گذشته از طریق لایه چینی دستی و روش قالب باز تهیه می شدند، اما امروزه به مـدد
فرآیندهای ماشینی، سرعت و كیفیت تولید این محصولات تا حد فوق العاده ای افزایش ی افته است . همـین
مسئله موجب كاهش هزینه و افزایش استقبال از این محصولات گردیده است.
سرمایش مغناطیسی یا Magnetic Refrigeration در دمای اتاق پدیده نوظهوری می باشد كه با داشتن پتانسیل
كاهش مصرف انرژی و حذف صدمات زیست محیطی می تواند در آینده ای نزدیك جایگزین یخچال های
معمولی كنونی گردد و در دهه اخیر بسیار مورد توجه و علاقه قرار گرفته است.
امروزه تقریبا تمامی یخچال های موجود در بازار بر اساس سیستم تبرید تراكمی كه بیش از 120 سال از عمر آن
می گذرد كار می كند كه امروزه با تغییرات و اصلاحاتی كه به زمان بر روی آن انجام شده است به مرحله
بهینه تكامل فنی – اقتصادی خود رسیده است و محدودیت های فنی مانع از تكامل بیش از این این سیستم ها
می شود. نگرانی های موجود در رابطه با گرمایش جهانی، تغییرات اقلیمی و لایه ازن و نیز نیاز روز افزون به
تكنولوژی های پاك و پر بازده سبب علاقه مندی های اخیر به سرمایش مغناطیسی گردیده است.
بطور تجربی مشخص گردیده است كه ضریب عملكرد(COP) یخچال های مغناطیسی از 3 تا 10 و بازده در
قیاس با سیكل كارنو 15% تا 75% قابل حصول است[1] در صورتی كه بازده یخچال های تراكمی در بهترین حالت
40% است. با توحه به بازده بالا یخچالهای مغناطیسی از آن ها به عنوان جایگزین یخچال های خانگی رایج یاد می
شود[2] در دومین كنفرانس بین المللی یخچال های مغناطیسی در دمای اتاق(thermag 2) در سال 2007
coulombo اشاره كرد كه %15 مصرف انرژی دنیا صرف تبرید(یخچال ، تهویه مطبوع و سردسازهاو…) می
شود.[6] بطور كلی سرمایش مغناطیسی در قیاس با وسایل خنك ساز دارای كمپرسور %30% -20 كمتر انرژی
مصرف می كند و نیز در كاهش انتشار CO2 نیز نقش پر رنگی دارد، بنابر این این تكنولوژی یك تكنولوژی سبز
محسوب می شود ، زیرا برخلاف یخچالهای سیكل تراكمی كه با موادی چون CFC كه مخرب لایه ازن است و یا
HFC) hydrofluorocarbon) و HCFC كه تاثیر سوء زیادی در پدیده گرمایش جهانی دارند (GWP) و یا
تركیبات شیمیایی خطرناك مانند NH3 كار می كنند، از مواد جامد بی خطر استفاده می كند. یخچالهای
مغناطیسی از پدیده Magnetocaloric یا MCE كه بر اساس تغییر دمایی ماده در هنگام اعمال و برداشتن
میدان مغناطیسی تعریف می شود كار می كند .
Magnetocaloric Effect چنانچه از هیسترزیس صرف نظر شود یك پدیده برگشت پذیر است ، هنگامی كه
میدان مغناطیسی از روی ماده برداشته می شود ماده به دمای اولیه اش باز می گردد. میزان تغییر دمایی ایجاد
شده در ماده وابسته به میزان قدرت میدان مغناطیسی اعمال شده به بستر ماده Magnetocaloric دارد. برای
كاهش هزینه های سرمایش در پایین آوردن سرمایش اتاق به جای آهنربای الكتریكی و آهنربا ابر رساناها
(superconducting magnets) از آهنربای دائمی استفاده می شود .
نعداد صفحه :55