سیستم های جدید ذخیره سازی انرژی در چرخ طیار

در دهه اخیر، تکنولوژی های جدیدی در زمینه ی ذخیره سازی انرژی به بازار آمده اند .این تکنولوژی ها انتقال سریع انرژی را فراهم می نمایند. این پیشرفت نسبت به باطری های الکتروشیمیایی قدیمی به قدری عجیب و جالب توجه بود که می توان آن را با پیدایش الکترومغناطیس های فوق سرد و یا موتورهای استارت سریع (که با کمک انرژی پنوماتیک یا هیدرولیک ساخته شدند) مقایسه کرد .
اخیرا صنعت شاهد پیدایش مجدد یکی از قدیمی ترین تکنولوژی های ذخیره سازی انرژی یعنی فلایویل بوده است . چرخ طیار های جدید دارای اشکال متنوعی هستند. از چرخ طیار های کامپوزیتی که برای سرعت های دورانی بسیار بالا مناسب هستند گرفته تا چرخ های فولادی قدیمی که به موتور های دورانی کوپل می گردند .
در این مقاله، ما انواع مختلفی از چرخ طیارها که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند را بررسی می کنیم. علاوه بر آن به برسی باطری های فعال مکانیکی نیز می پردازیم. واحدی که یکی از جالب ترین گونه های چرخ طیارهای نوین و قدیمی می باشد. این سیستم در حالیکه فضایی در حدود ۱۱ فوت مربع را اشغال می کند قادر است توانی برابر ۵۰۰ کیلو وات را منتقل نماید.
● معرفی:
چرخ طیارها نسبت به تکنولوژی های قدیمی ذخیره انرژی دارای برتری های خاصی می باشند .یکی از این برتری ها به ساختار ساده ذخیره انرژی در آنها بر می گردد. یعنی ذخیره انرژی به صورت انرژی جنبشی در یک جرم در حال دوران .
سالها از این ایده برای نرم و یکنواخت کردن حرکت موتورها استفاده می شد. در بیست سال اخیر به تدریج یک منبع جدید انرژی در اختیار طراحان و مخترعان قرار گرفت و طراحان از این منبع جدید در وسایل نقلیه الکتریکی و تجهیزات کنترل ماهواره استفاده کردند. این منبع دارای ویژگی های زیر بود:
ایمنی بالا ، حجم کم، سازگاری با محیط زیست ، پایین بودن هزینه تعمیر و نگه داری و داشتن عمر مفید بالا و قابل پیشبینی.
اخیرا برای کنترل و ثابت نگه داشتن سرعت وقتی که منبع اصلی انرژی به طور متناوب قطع و وصل می شود از چرخ طیار استفاده می گردد. .به دلیل نارضایتی مصرف کننده گان از باطری های الکتروشیمیایی و از طرف دیگر به علت پایین بودن هزینه تولید و عمر مفید بالای چرخ طیار اکنون در بسیاری از سیستم ها از این وسیله استفاده می شود .
پس از پیشرفت های پی در پی در زمینه ی الکترونیک قدرت اولین بار از چرخ طیار به عنوان محافظ رادار استفاده شد و امروزه یک ابزار قدرت مند و کم هزینه ،در حجم بالا به بازار تجهیزات انتقال قدرت ارائه می شود.
● چرخ طیار های قدیمی:
پیش از این، تنها کاربرد چرخ طیار ، در مجموعه موتور-ژنراتور بود. که در آن چرخ های فولادی به سیستم کوپل می شدند تا در زمان قطع و وصل شدن متناوب نیرو، دوران پایدارو طولانی تری را فراهم کنند. این امر توسط افزایش اینرسی دورانی و افزایش انرژی جنبشی ذخیره شده انجام می گرفت.
افزایش موثر زمان دوران برای چنین سیستم هایی به ندرت از حد یک ثانیه در بار نامی فراتر می رفت. این مشکل به این علت ایجاد می شد که تنها ۵ درصد انرژی ذخیره شده از چرخ طیار به موتور انتقال می یافت. انتقال بیشتر انرژی موجب کاهش سرعت دورانی و نتیجتا کاهش فرکانس الکتریکی می شد که امری نامطلوب بود.
با وجود اینکه این سیستم ها مانع ضعیف شدن و یا قطع طولانی مدت جریان برق می شدند، ولی تواناییِ تامین برق کافی برای یک فرایندre-closure کامل یا تامین انرژی لازم برای استارت یک ژنراتور را نداشتند.
با اعمال چند تغییر در طرح می توان زمان انتقال قدرت را در سیستم نشان داده شده در شکل یک افزایش داد. تحت تمامی بارها ، کاهش فرکانس و ولتاژ و همچنسن کاهش سرعت دورانی ژنراتور نامطلوب می باشد.
با اضافه کردن یک یکسو کننده بعد از ژنراتور ، سیستم این قابلیت را پیدا می کند تا ۷۵ درصد انرژی چرخ طیار را منتقل کند. پس از آن جریان DC باید فیلتر شده و مجددا به جریان AC با فرکانسی برابر با ۶۰ هرتز تبدیل شود. افزودن یک محرک چند سرعته به سیستم این امکان را به ما میدهد تا بتوانیم از سرعت های دورانی پایین ، اینرسی زیادی را به دست بیاوریم و در نتیجه به موتور کوچک تری برای تامین این منبع انرژی نیاز باشد.
افزایش موثر در مدت زمان حرکت که توسط سیستم بهبود یافته چرخ طیار ایجاد می شود، حفاظت بهتری را نسبت به نوع قدیمی فراهم می آورد. اما این افزایش در مدت زمان حرکت لزوما هزینه بر هم خواهد بود. در ضمن به تجهیزات و فضای بیشتری نیز نیاز دارد.
نمونه های قدیمی چرخ طیار نیز نسبت به تنواع مدرن خود دارای مزایایی می باشند. در این چرخ طیار ها از فولاد استفاده می شد. ماده ای که به سهولت قابل دسترسی است و به راحتی می توان شرایط مکانیکی آن را پیشبینی کرد. فولاد این امکان را برای طراحان فراهم می آورد تا علاوه بر ملاحظات مالی، شرایط ایمنی را نیز به خوبی تحت کنترل داشته باشند.
به دلیل اینکه چرخ طیار های فولادی نسبت به انواع کامپوزیتی دارای وزن بیشتر و همچنین مقاومت بالاتری هستند، باید در سرعت های دورانی نسبتا پایینی کار کنند. این ویژگی باعث می شود که برای چرخ طیار های فولادی بتوان از یاتاقان های مدل قدیمی استفاده کرد.
اما یکی از معایب چرخ طیار های فولادی این است که آنها نسبت به چرخ های کامپوزیتی جدید ، انرژی و قدرت پایین تری دارند. چرخ طیار های قدیمی معمولای در هوا کار می کنند. که این مسئله باعث می شود تا استهلاک بالایی داشته باشند و همچنین هنگام فعالیت صدای بیشتری تولید کنند. علاوه براین ، یک سیستم چرخ طیار خارجی نیاز به چندین مجموعه یاتاقان دارد. که این مسئله خود باعث می شود که قابلیت اعتماد کل مجموعه پایین آمده و هزینه تولید آن بالا برود.
مزایا چرخ طیار های قدیمی:
▪ جنس فولادی- ایمن – قابل پیشبینی
▪ سرعت های دورانی پایین که باعث ساده شدن طراحی می شود.
▪ مواد اولیه ارزان قیمت باعث کاهش هزینه تمام شده می گردد.
● معایب
▪ انرژی و قدرت پایین
▪ نیاز به چندین مجموعه یاتاقان
▪ استهلاک آیرودینامیکی و صدای بیشتر
● چرخ طیار های سرعت بالا:
در راستای تلاش برای رسیدن به انرژی و قدرت بالاتر و بهره گیری از مواد کامپوزیتی جدید و تکنولوژی های الکترونیک قدرت، طراحان موفق به تولید چرخ طیار های فشرده شدند. که دارای قابلیت کار در سرعت های خطی بسیار بالا می باشند. از این چرخ طیار های نوین در وسایل الکتریکی و هیبرید الکتریکی و همچنین در تجهیزات کنترل سرعت ماهواره ها استفاده می شود. مطلبی که در کاربرد های فوق حائز اهمیت است این است که بیشترین مقدار ممکن انرژی ذخیره و منتقل گردد همچنین کمترین وزن و فضای ممکنه اشغال شود.
از آنجا که انرژی ذخیره شده در داخل چرخ طیار با مربع سرعت دورانی آن رابطه مستقیم دارد، برای افزایش انرژی ذخیره شده در چرخ طیار باید سرعت دورانی آن را افزایش داد. البته واضح است که تمامی طرح ها دارای محدودیت هایی در سرعت می باشند. منشاء این مشکل، به وجود آمدن تنش در چرخ بر اثر نیرو ها و اینرسی های دورانی می باشد.
چرخ های کامپوزیتی دارای وزن کمتری می باشند. بنابراین در یک سرعت دورانی خاص تنش های کمتری در آنها ایجاد می شود. علاوه براین مواد کامپوزیتی جدید اغلب مقاوم تر از مواد مهندسی قدیمی می باشند. در مقایسه با چرخ طیار های قدیمی این وزن کمتر و مقاومت بالاتر ِ چرخ طیار های کامپوزیتی، قابلیت دوران در سرعت های بسیار بالا را نیز فراهم میکند.
برای یک هندسه خاص ،چگالی انرژی یک چرخ طیار(انرژی ِ واحد جرم)، با نسبت مقاومت ماده به چگالی وزنی آن رابطه مستقیم دارد . این نسبت مقاومت مخصوص نامیده می شود.
پیشرفت های اخیر در تکنولوژی مواد کامپوزیتی ، باعث دستیابی به موادی با مقاومت مخصوص بسیار بالا شده است . که حتی با بهترین فلزات مهندسی قابل مقایسه نمی باشند. نتیجه تحقیقات مداوم در این زمینه منجر به تولید چرخ طیار هایی با سرعت دورانی بیش از صد هزار دور در دقیقه و سرعت خطی بیش از ۱۰۰۰ متر در ثانیه شد.
پیشرفت های باورنکردنی حاصل شده توسط مواد کامپوزیتی جدید لزوما هزینه بر هم بوده است. برای سرعت های دورانی بسیار بالا که در ذخیره سازی انرژی های جنبشی خاص به کار برده می شوند ، دیگر نمی توان از یاتاقان های مکانیکی سابق استفاده کرد. به جای آن اغلب سیستم های جدید از یاتاقان های مغناطیسی استفاده می کنند.
در این نو آوری جدید برای تعلیق موتور از نیروی مغناطیسی استفاده می شود که مشکل اصطکاک را به طور کامل حل کرده است. اما متاسفانه به دلیل وجود استهلاک بالای آیرودینامیکی در سرعت های فوق ، این چرخ طیار ها باید در خلاء کار کنند. این مسئله مشکل جدیدی را ایجاد می کند . گرمای تولید شده توسط الکترو مغناطیس های موتور و یاتاقان را در خلاء نمی توان به راحتی دفع کرد. علاوه براین ، یاتاقان های مغناطیسی فعال ذاتا ناپایدار می باشند و برای کنترل تعلیق نیاز به کامپیوتر های پیچیده دارند.
ژنراتور این سیستم ها معمولا یک طرح فیلد دورانی می باشد که دارای یک فیلد مغناطیسی نیز می باشد . مغناطیس های دائمی این فیلد مغناطیسی ، بطور نسبی به زمین اتصال داده شده اند ( ارث شده اند).
از آنجاییکه قدرت این مغناطیس ها بسیار کمتر از انواع مربوط به چرخ طیار های کامپوزیتی می باشد آنها باید با سرعت بسیار کمتری بچرخند. به عبارت دیگر آنها باید به توپی چرخ بسیار نزدیک باشند. که این مسئله باعث کم شدن چگالی انرژی ژنراتور می شود. یک گزینه این است که آنها را در شعاع های بیرونی چرخ سوار کنیم. این عوامل نهایتا طراح را وادار به انتخاب یکی از این دو راه حل می کند :
یا سرعت دیگری برای ماشین درنظر بگیرد .یا محدوده طراحی را به مرزهای تنش مجاز نزدیک تر کند که بدین ترتیب از ایمنی سیستم کاسته می شود.
مانند چرخ طیار های قدیمی که به مجموعه موتور – ژنراتور کوپل می شدند، این سیستم ها هم دارای تجهیزات الکترونیکی مثل یکسو کننده ، فیلتر و مبدل می باشند تا بتوانند درصد بالایی از انرژی ذخیره شده را منتقل کنند.
سیستم حاصل یک باطری مکانیکی فشرده و سبک می باشد که به تعمیر و نگه داری کمی نیاز دارد، حساسیت آن به دمای محیط کم است و تخلیه الکتریکی چندگانه خللی در کار آن وارد نمی کند.
برای جلوگیری از صدمات جانبی ناشی از شکست در فلایویل به یک سری محدود کننده و محافظ نیاز داریم. شکست ممکن است بر اثر عوامل مختلفی روی دهد، مانند رشد ترکی که توسط تولید کننده کشف نشده، در داخل قطعه ، ضرابات و نیرو های ناگهانی در محیط عملکردو یا از کار افتادن یاتاقان های مغناطیسی. هزینه ها و پیچیدگی فراهم کردن حفاظ مناسب از قدرت رقابت این تکنولوژی می کاهد.
▪ مزایا:
۱) فشردگی و حجم کم
۲) کارایی بالا
۳) تعمیر و نگه داری کم و ناچیز
۴) عدم وجود صدا و نویز
▪ معایب:
۱) ملاحظات ایمنی
۲) هزینه بالای مواد اولیه
۳) قیمت بالای یاتاقان های مغناطیسی
● یکی از بهترین هاCleanSource
احتیاجات بازار تجهیزات قدرت با بازار وسایل الکتریکی و تجهیزات کنترل ماهواره ها متفاوت است. این مطلب شرکت active power را بر آن داشت که به دنبال طرح هایی باشد که بتواند علاوه بر کیفیت کارکرد بالا قیمت رقابتی نیز داشته باشد.چرخ طیار ها و باطری های مکانیکی ِگروه CleanSource نتیجه این تلاش است.
با تمرکز کردن بر روی احتیاجات بازار کیفیت قدرت (چیزی که نهایتا به چگالی بالای انرژی منتهی می شود)، شرکت active power هم اکنون در حال عرضه محصولی است که قابلیت رقابت با بهترین انواع باطری های الکتروشیمیایی را داراست. این شرکت از مواد اولیه با تکنولوژی پایین در طرح هایی با تکنولوژی بالا استفاده نموده است تا بتواند از مزایای سیستم های چرخ طیار قدیمی و جدید استفاده کند .(بدون اینکه معایب آنها را در طرح وارد کرده باشد).
سیستم چرخ طیار گروه CleanSource یک مجموعه موتور- ژنراتور-چرخ طیار است که علاوه تراک انرژی دارای قیمت مناسب و ایمنی بالا نیز می باشد.
ـ احتیاجات صنعت کیفیت قدرت به دو دسته عمده تقسیم می شود:
۱) زمان کافی برای راه انداختن بار تا زمانیکه ژنراتور از حالت استند بای به حرکت در آید. ( تقریبا ۱۰ تا ۴۵ ثانیه)
۲) زمان کافی برای کنترل نیرو در زمان وقوع رخ داد ها ی خارج از برنامه. (تقریبا ۵ ثانیه)
طرح های CleanSource حداکثر بازده ظرفیت طبیعی چرخ طیار را گرفته و در زمان کوتاه و با استفاده از فضای کم بیشترین قدرت را تولید می کند. با طرح چنین سیستمی میتوان قدرت مورد استفاده را با رنج وسیعی از سرعت ها منتقل کرد.
با طراحی محصولی برای کاربردهایی که نیاز به انتقال نیرو در زمان کوتاه دارند، سیستم آنچه را که مورد نیاز است با کمترین هزینه منتقل می کند. همانطور که در مثال زیر نشان داده شده است، منحنی قدرت برای یک محصول تک چرخه CS۳۰۰ رسم شده است. هرچه مدت زمان دوران کمتری مدنظر باشد ، قابلیت های قدرت ثابت بالاتر می روند.
قدرت بالا و تلفات پایین در سیستم های CleanSource ، نتیجه بکارگیری یک تکنولوژی خاص در ژنراتور ،محفظه خلاء و ترکیبی از یاتاقان های سنتی و مغناطیسی می باشد. طراحی منحصر به فرد ژنراتور از تلفات جریان گردابی می کاهد و امکان کنترل کامل ولتاژ را در رنج سرعت ماشین فراهم می کند.
خلاء نسبی باعث کاهش تلفات و صداهای آیرودینامیکی می گردد و سیستم تعلیق مغناطیسی موجب کاهش تلفات تکیه گاهی و افزایش عمر مفید سیستم می شود.
به عنوان مثال تلفات استندبای یک واحد ۲۴۰ کیلو واتی active power، زیر ۲ کیلو وات می باشد و بازدهی حالت استند بای آن بسیار بیشتر از باطری های الکترو شیمیایی قدیمی است.
پاراگراف های اول دوم و سوم صفحه سه متن اصلی به علت عدم ارتباط با مبحث چرخ طیار ترجمه نشدند در این پاراگراف ها به تشریح یکی از طرح های شرکت CleanSource برای حفاظت و بالا بردن ایمنی سیستم در مقابل شکست در سرعت های دورانی بالا پرداخته شده است.
سیستم ذخیره سازی انرژی در چرخ طیار CleanSource بسیار ایمن ، آرام و قابل پیش بینی می باشد. این سیستم ها برای دوره های طولانی و کار در شرایط بحرانی طراحی شده اند . و در این شرایط نسبت به انواع باطری های الکتروشیمیایی بیسار بهتر کار می کنند. از نظر هزینه ، اندازه و کارایی بهترین رقیب برای باطری های الکتروشیمیایی هستند.
اخیرا این محصول در رنج های متنوع انتقال قدرت در دسترس است ( تا ۲۴۰ کیلو وات برای هر چرخ). تکنولوژی active power را می توان برای سیستم های عظیم تر نیز مورد استفاده قرار داد. سیستم های کنونی را می توان به صورت ردیف های دلخواهی از واحد های موازی کنار هم قرار داد تا انواع مختلف شیوه های ذخیره سازی انرژی را امکان پذیر ساخت.
▪ مزایا:
۱) ایمنی
۲) قابل پیشبینی بودن
۳) تعمیر و نگه داری جزئی
۴) سرعت دورانی پایین
۵) هزینه کم
۶) فشردگی
۷) کارایی بالا
۸) بدون صدا
▪ کاربردها :
شرکت active power برای سیستم های چرخ طیار خود سه بازار هدف در نظر گرفته است:
۱) انتقال قدرت مداوم و پیوسته
۲) بهبود کیفیت قدرت
۳) جداسازی باطری و جایگزینی
▪ انتقال قدرت پیوسته:
به علت محدودیت های محیطی ، مسائل تعمیر و نگه داری و فضای محدود ،در بسیاری از مواقع کاربران تمایل دارند که نیازی به استفاده از باطری های الکتروشیمیایی در سیستم نباشد. اگر سیستم شامل یک موتور-ژنراتور استند بای جهت حفاظت باشد، بهترین گزینه برای راه اندازی و همزمان کردن مجموعه ژنراتور، استفاده از سیستم ذخیره سازی انرژی چرخ طیار است.
▪ بهبود کیفیت قدرت:
به خاطر این عارضه که اغلب رویدادهای مضر برای کیفیت قدرت دارای مدت زمانی در حدود چند ثانیه می باشند، برخی کاربران این فرصت را پیدا می کنند تا با استفاده از چرخ طیار و با صرف حداقل فضا و هزینه با این مشکلات مقابله کنند وکیفیت خروجی خود را بالا ببرند. از جمله کاربرد های ایده آل سیستم های چرخ طیار قدرت بالا می توان به سایت های پردازش تولید یا سایت های تولید انبوه اشاره کرد. نیاز به فضای زیاد و هزینه های بالای چرخ طیار های قدیمی، از بسیاری قبل ، این گروه های تولیدی دچار مشکل می ساخته است.
▪ جداسازی باطری و جایگزینی:
یکی از عوامل تعیین کننده عمر باطری های الکتروشیمیایی تعداد دفعات دشارژ شدن سلول ها می باشد. عمر باطری با تعداد دفعات دشارژ شدن آن نسبت عکس دارد. یک باطری مکانیکی یا یک چرخ طیار ، وسیله بسیار موثری برای حفاظت از باطری های شیمیایی می باشد که دارای حجم کوچک و دوام بالایی نیز هست. چرخ طیار نه تنها می توانند رویداد ها وحوادث مضر برای کیفیت قدرت را کنترل کند بلکه در زمان اورهال یا شارژ مجدد باطری های شیمیایی می تواند به عنوان یک منبع جریان dc جایگزین عمل کند.
● نتیجه گیری:
به خاطر ضعف ها و کاستی های باطری های الکتروشیمیایی ما به یک جایگزین با قیمت مناسب نیاز داریم. این جایگزین هم از لحاظ هزینه مناسب باشد و هم کم حجم بوده و عمر مفید بالایی داشته باشد. و علاوه بر آن نیاز به تعمیر و نگه داری در آن اندک باشد. شرکت Active Power با تمرکز بر روی صنعت کیفیت قدرت ، توانسته است با استفاده از مواد اولیه قدیمی اقدام به تولید باطری های مکانیکی کم هزینه و ایمن بنماید.
در مواردی که نیاز به انتقال توان های بالا در مدت زمان کوتاه می باشد سیستم طراحی شده توسط شرکت CleanSource جایگزینی مناسب و با دوام برای تکنولوژی های قدیمی ذخیره انرژی خواهد بود

فلزات و تغییر شکلشان

فلزات و تغییر شکلشانفلز ماده‌ای است که می‌توان آن را صیقل داده و براق کرد، یا به طرح‌های گوناگون در آورد و از آن مفتول‌های سیمی ظریف تهیه کرد. فلز جسمی است که آزمایش‌های مربوط به گرما و مهم‌تر از همه جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می‌کند. فلزات با یکدیگر فرق زیادی دارند، از جمله در رنگ و سختی و نرمی، تعدادی از آنها ممکن است به آسانی خم شده و یا خیلی محکم و مقاوم باشند
شکل واقعی فلزات
شکل واقعی فلزات به اندازه یون و تعداد الکترون‌هایی که هر یون در حوزه اشتراکی دارد و انرژی یون‌ها و الکترون‌ها بستگی دارد. هر قدر فلز گرمتر شود این انرژی زیادتر خواهد شد. پس فلزات گوناگون ممکن است طرح‌های گوناگونی به خود بگیرند. یک فلز ممکن است در حرارت‌های مختلف، طرح‌های متنوعی را اختیار کند، اما در بیشتر آرایش‌ها، یون‌ها کاملاً پهلوی هم قرار دارند، و معمولاً تراکم در فلزات زیادتر از دیگر مواد است. اختلافات عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات.فلزات هادی خوب برق هستند. چون الکترون‌های آنها برای حرکت مانعی ندارند. همه فلزات جامد و مایع گروهی الکترون آزاد دارند، طبعا همه فلزات هادی‌های خوب الکتریسیته هستند. به این سبب فلزات از دیگر گروه‌های عناصر، کاملاً متفاوت دارد.
اختلاف عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات، در توانایی هدایت گرما و الکتریسیته است. هادی خوب آزمایش‌های مربوط به گرما جسمی است که ذرات آن طوری تنظیم شوند که بتوانند آزادانه نوسان یافته و به ذرات مجاور خود نیز امکان نوسان آزاد را بدهند. "گرم شدن" همان نوسانات سریع یون‌ها و الکترون‌ها است. در فلزات چون گروه الکترون‌ها، غبار مانند یون‌ها را احاطه می‌کنند، طبعا هادی‌های خوبی برای حرارت هستند «رسانش گرمایی فلزات).
مقاومت مکانیکی فلز
مقصود آن مقدار باری است که فلز می‌تواند تحمل کرده، نشکند. بسیاری از فلزات، وقتی گرم هستند، اگر تحت فشار قرار گیرند، شکل خود را زیادتر از موقعی که سرد هستند، تغییر می‌دهند. بسیاری از فلزات در زیر فشار متغییر مانند نوسانات، آسانتر از موقعی که سنگین باری را تحمل می‌کنند، می‌شکنند.
علت درخشش فلزات
دلیل اول آن است که با طرح ریزی و براق کردن صحیح می‌توان فلزات را به شکل خیلی صاف تهیه کرد. گر چه آنها نیز تصاویر را خوب منعکس می‌کنند، ولی ظاهر سفید و درخشان بیشتر قطعات فلزی صیقلی شده را ندارند. بطور کلی جلا و درخشندگی فلز بستگی دارد به گروه الکترون‌های آن دارد.الکترون‌ها می‌توانند هر نوع انرژی را که به روی فلزات می‌افتد جذب کنند؛ زیرا در حرکت آزاد هستند. بیشتر انرژی الکترون‌ها از تابش نوری است که به آنها می‌افتد، خواه نور آفتاب باشد یا نور برق. اکثر فلزات همه انرژی جذب شده را پس می‌دهند، به همین دلیل، نه تنها درخشان بلکه سفید به نظر می‌آیند.
علت تغییر شکل فلزات
بسیاری از فلزات در حرارت ویژه‌ای، آرایش یون‌های خود را تغییر می‌دهند. با تغییر ترتیب آرایش یون‌های بسیاری از خصوصیات دیگر فلز نیز دگرگون می‌شود و ممکن است فلز کم و بیش شکننده، قردار، بادوام و قابل انحنا شود یا اینکه انجام کار با آن آسان گردد. بسیاری از فلزات در هنگام سرد بودن، به سختی تغییر شکل می‌پذیرند. بیشتر فلزات جامد را به زحمت می‌توان در اثر کوبیدن به صورت ورقه و مفتو‌ل‌های سیم در آورده، ولی اگر فلز گرم شود، انجام هر دو آسان است.
جستارهای وابسته

• آلیاژ
• اجسام رسانا
• الکترون
• انبساط جامدات
• انتقال گرما
• جامد
• تنگستن
• رسانش الکتریکی فلزات
• فلزات مایع
• مقاومت مکانیکی

بسیاری از قطعات آلومینیمی به همان روش و با استفاده از همان دستگاه هایی شکل داده می شوند که برای شکل دادن فلزاتی چون فولاد ، مس و غیره به کار می رود اما در شکل دادن آلومینیم و آلیاژهیا آن برای دستیابی به شکل مورد نظر باید چندین مطلب مهم را در نظر گرفت از میان خواص مشخص آلومینیم می توان خواص زیر را نامب رد آلومینم سطحی نرمتر از فولاد دارد آلومینیم در مقابل شیار ( شکاف ) حساس است آولومینم اگر تحت خمش قرار بگیرد تمایل قابل توجه ای در بر گشتنب ه حالت اولیه خود دارد ( فنریت بالا)آلومینیم ضریب انتساط حرارتی و قابلیت حدایت حرارتی زیادی دارد سطح آلومینم به آسانی آسیب می بیند بنابراین تولیدات نیمه تمام و قطعات تمام شده آلومینیم باید در موقع جابه جایی کل شود و از اکسیژن یا شراندن آن بر روی میز کار و کف زمین پرهیز کرد از آلودگی سطح فلزی آلومینیم با ذرات فلزات سنگین باید پرهیز شود زیرا در صورت وجود رطوبت به خودگی آلومینیم کمک می کند.
آلومینم دارای فنریت زیادی است وقتی آلومینیم خم یا تا شود قابلیت انعطاف ( فنریت ) خیره کننده در مقایسه با قابیت انعطاف ( فنریت ) فولاد معمولی از خود نشان می دهد هر چه آلیاژ سخت تر باشد فنریت آن بیشتر است برگشت پذیری را می توان با خم کردن بیش از اندازه جبران کرد ولی مقدار صحیح و مطلوب آن برای کار مورد نظر را باید از طریق آزمایش و خظا تعیین کرد فنریت زیاد آلومینم در مقایسه با فولاد هب علت مدول الاستیکی نسبتا پایین آن است بیش از حد گرم کردن ماده آلومینیمی در دماهای غیر مجاز حتی به مدت بسیار کوتاه آسیب جبران ناپذیریبه فلز می رساند آن قدر که بریا برازندگی آن با کار باید آن را دوباره ذوب کرد بنابر این در کلیه عملیات کار گرم باید دقت دما را کنترل کرد.اغلب عملیات شکل دادن آلومینیم در حالت سرد انجام می گیرد زیرا وقتی پوفیلی با رویه نازک و روق های نازک حرادت داده می شوند امکان تاب خوردن آنها وجود دارد نیروی لازم برای تغییر شکل آلومینیم کمتر از فولاد است نرمی آلومینیم به خود ماده ( نوع آلیاژ ) و حالت آن بستگی دارد وضعیت آلومینیم مانند هر فلز دیگری در اثر کار سرد تغییر می کند تاثیر کار سرد بر آلومینم از این قرار است ماده مستحکم تر و سخت تر می شود در قطعه تنش تولید می شود اگر تغییر شکل از ظرفیت تغییر شکل پذیری فلز بیشتر شود کار سرد مممکن است باعث ترک خوردن آن شود راحت ترین ماده آلومینیمی از نظر تغییر شکل و نرمی آلویمینم حالص آلومینیم تصفیه شده و آلیاژ Al-Mn در حالت نرم است.
آلومینیم خالص و آلیاژهای آلومینیم در حالت نیمه سخت و آلیاژهای پیر سختی پذیر در حالت نرم در حال کار پذیر هستند گر چه کارپذیری آن ها کمتر از موادبیشتر شاد شده است آلیاژ های آلومینیم در حالت سخت یا حالات کاملا پیر سهت شده به مقدار کمی کار پذیرند و به طور کلی کارپذیری آنها بسیار مشکل است.آلیاژ ها از آلومینیم شامل عنصر لیتیم تولید شده اند که اهمیت ویژه ای در صنایع هوا – فضا یافته اند چگالی لیتیم 534% است نتیجتا چگالی آلیاژ های Al-Liمی تواند حدود 10 درصد کمتر از دیگر آلیاژ های متداول آلویمنیم باشد این وزن کم می تواند باعث استخکام ویژه بسیار خوب این آلیاژ برای کاربرد های هوا – فضایی باشد آهنگ رشد ترک خستگی در این آلیاژها پایین است که باعث بهبود مقاومت خستگی و سفتی ( تافنس ) خوب آن آلیاژ ها در دماهای پایین می شود.
آلیاژ های Al-Liدر ساخت کف بدنه و اکلت هواپیما های نظامی و تجاری به کار می روند. آلیاژ ها از آلومینیم شامل عنصر لیتیم تولید شده اند که اهمیت ویژه ای در صنایع هوا – فضا یافته اند چگالی لیتیم 534% است نتیجتا چگالی آلیاژ های Al-Liمی تواند حدود 10 درصد کمتر از دیگر آلیاژ های متداول آلویمنیم باشد این وزن کم می تواند باعث استخکام ویژه بسیار خوب این آلیاژ برای کاربرد های هوا – فضایی باشد آهنگ رشد ترک خستگی در این آلیاژها پایین است که باعث بهبود مقاومت خستگی و سفتی ( تافنس ) خوب آن آلیاژ ها در دماهای پایین می شود آلیاژ های Al-Liدر ساخت کف بدنه و اکلت هواپیما های نظامی و تجاری به کار می روند .
آلیاژ ها از آلومینیم شامل عنصر لیتیم تولید شده اند که اهمیت ویژه ای در صنایع هوا – فضا یافته اند چگالی لیتیم 534% است نتیجتا چگالی آلیاژ های Al-Liمی تواند حدود 10 درصد کمتر از دیگر آلیاژ های متداول آلویمنیم باشد این وزن کم می تواند باعث استخکام ویژه بسیار خوب این آلیاژ برای کاربرد های هوا – فضایی باشد آهنگ رشد ترک خستگی در این آلیاژها پایین است که باعث بهبود مقاومت خستگی و سفتی ( تافنس ) خوب آن آلیاژ ها در دماهای پایین می شود آلیاژ های Al-Liدر ساخت کف بدنه و اکلت هواپیما های نظامی و تجاری به کار می روند استکام بالای آلیاژهای Al-Li ناشی از قابلیت آن ها برای پیر سختی است مهمترین زمینه های کاربرد آلومینم در صنایع عبارتند از :1- مصارف خانگی نظیر ظروف 2- مصارف ساختمانی نظیر در و پنجره 3- مصارف تاسیساتی نظیر لوله و اتصالات 4- مصارف صنایع فضایی5- مصارف اتومبیل سازی 6- مصارف کشتی سازی بدنه پروانه پمپ 7- مصارف تجاری و بسته بندی چای مواد لبنی ضخامت تا 10 میکرون 8- مصارف الکتریکی : نظیر کابل ها .
بسیاری از قطعات آلومینیمی به همان روشو با استفاده از همان دستگاه هایی شکل داده می شوند که برای شکل دادن فلزاتی چون فولاد ، مس و غیره به کار می رود اما در شکل دادن آلومینیم و آلیاژهیا آن برای دستیابی به شکل مورد نظر باید چندین مطلب مهم را در نظر گرفت از میان خواص مشخص آلومینیم می توان خواص زیر را نامب رد آلومینم سطحی نرمتر از فولاد دارد آلومینیم در مقابل شیار ( شکاف ) حساس است.
آلومینیوم اگر تحت خمش قرار بگیرد تمایل قابل توجه ای در بر گشتنب ه حالت اولیه خود دارد ( فنریت بالا)آلومینیم ضریب انتساط حرارتی و قابلیت حدایت حرارتی زیادی دارد سطح آلومینم به آسانی آسیب می بیند بنابراین تولیدات نیمه تمام و قطعات تمام شده آلومینیم باید در موقع جابه جایی کل شود و از اکسیژن یا شراندن آن بر روی میز کار و کف زمین پرهیز کرد از آلودگی سطح فلزی آلومینیم با ذرات فلزات سنگین باید پرهیز شود زیرا در صورت وجود رطوبت به خودگی آلومینیم کمک می کند آلومینم دارای فنریت زیادی است.
وقتی آلومینیم خم یا تا شود قابلیت انعطاف ( فنریت ) خیره کننده در مقایسه با قابیت انعطاف ( فنریت ) فولاد معمولی از خود نشان می دهد هر چه آلیاژ سخت تر باشد فنریت آن بیشتر است برگشت پذیری را می توان با خم کردن بیش از اندازه جبران کرد ولی مقدار صحیح و مطلوب آن برای کار مورد نظر را باید از طریق آزمایش و خظا تعیین کرد فنریت زیاد آلومینم در مقایسه با فولاد هب علت مدول الاستیکی نسبتا پایین آن است بیش از حد گرم کردن ماده آلومینیمی در دماهای غیر مجاز حتی به مدت بسیار کوتاه آسیب جبران ناپذیریبه فلز می رساند آن قدر که بریا برازندگی آن با کار باید آن را دوباره ذوب کرد بنابر این در کلیه عملیات کار گرم باید دقت دما را کنترل کرد .
انواع تغییر شکل:
بررسی مکانیزمهای ایجاد ترک و مکانیزمهای متفاوت رشد سریع یا در حد بحرانی ترک و رشد آرام و پایینتر از رشد بحرانی از اهمیت ویژه صنعتی برخوردارند. بررسی فعل و انفعالات فیزیکی که به هنگام شکست روی میدهد چندان ساده نیست، زیرا چگونگی ایجاد ترک و رشد آن و بالاخره نوع شکست در مواد کریستالی به جنس، ساختار شبکه کریستالی، ریزساختار و از آنجا که قطعات معمولا به طور کامل سالم و بدون عیب نیستند به نوع، اندازه و موقعیت عیب، نوع و حالت تنش وارد بر آنها بستگی خواهد داشت. معمولا شکست درفلزات به شکست نرم و شکست ترد تقسیم می شود.در صنعت هدف، کنترل و به تعویق انداختن شکست است.
شکست نرم:
بسیاری از فلزات و آلیاژهای آنها، به ویژه آنهایی که دارای شبکه fcc هستند، مانند آلومینیوم و آلیاژهای آن، در تمام درجه حرارتها، شکست نرم خواهند داشت. شکست نرم به آرامی و پس از تغییر شکل پلاستیکی زیاد به ازای تنشی بالاتر از استحکام کششی ظاهر میشود. از مشخصات شکست نرم، تحت تاثیر تنش کششی، ظاهر گشتن گلویی یا نازکی موضعی و ایجاد حفره های بسیار ریز در درون قسمت گلویی و اتصال آنها به یکدیگر تا رسیدن به حد یک ترک ریز و رشد آرام ترک تا حد پارگی یا شکست نهایی است
مراحل مختلف شکست نرم در یک فلز انعطاف پذیر
در این نوع شکست علت ایجاد حفرهای ریز در محدوده گلویی میتواند تغییر شکل غیر یکنواخت ناشی از ناخالصیهای موجود در ماده اصلی زمینه باشد. لذا با ایجاد حفره های بسیار ریز در محدوده گلویی حالت تنش سه محوری برقرار میشود که منجر به ایجاد ترک میشود .
در طراحی و ساخت اجزای ماشین آلات و در ساختمان سازی، تنشهای وارد بر سازه های فلزی در محدوده الاستیکی انتخاب میشود. بنابراین در کاربرد صنعتی، شکست در حالت تنش استاتیکی در مواد انعطاف پذیر ( داکتیل ) یک پیشامد نامطلوب است.
ترک داخلی در نا حیه نازک شده در نمونه کششی مس با خلوص بالا
شکست ترد:
شکست ترد معمولا در فلزاتی با ساختار کریستالی مکعب مرکزدار(bcc ) و هگزاگونال متراکم (hcp) و آلیاژهای آنها در درجه حرارتهای پایین ( معمولا پایینتر از دمای معمولی محیط ) و سرعتهای تغییر شکل بالا بطور ناگهانی ظاهر میشود. شکست ترد در امتداد صفحه کریستالی معینی، به نام صفحه کلیواژ، انجام میگیرد. در شکست ترد عموما تغییر شکل پلاستیکی قابل توجهی در منطقه شکست مشاهده نمیشود.نظریه شکست ابتدا علت شکست را این چنین بیان کرد که تمام پیوندهای اتمی در امتداد صفحه شکست هم زمان با هم گسیخته میشوند. بدین ترتیب که با ازدیاد تنش فاصله اتمها از یکدیگر دور میشوند ودر نهایت به محض اینکه تنش به حد تنش شکست ( تنش بحرانی ) رسید، در نتیجه گسستن تمامی پیوندهای اتمی در صفحه عمود بر امتداد کشش، شکست پدیدار میشود.در جدول زیر تنشهای بحرانی عمود بر صفحات کریستالی معین در چند تک کریستال برای شکست داده شده است.
شکست ترد وتعدادی از تک کریستالها
عملا تنش لازم برای شکست مواد لازم فلزی به اندازه قابل توجهی کمتراز تنش شکست محا سبه شده ا ز طریق تئوری است . بنابراین فعل وانفعال شکست نمیتواند از طریق گسستن همزمان تمامی پیوند های اتمی درامتداد سطح شکست صورت گیرد. بد ین ترتیب فعل و انفعالات شکست عملا بیشتر از طریق ایجاد یک ترک بسیار ریز به عنوان منشا ترک و رشد و پیشروی آن انجام میگیرد . برای پیشروی ترک د ر یک ماده لازم است مقدار تنش متمرکز در نوک ترک از استحکام کششی در آن موضع فراتر رود . د ر مواردی که شرایط برای پیشروی منشا ترک مساعد نیست ترک می تواند متوقف گشته وشکست پدیدار نشود.

تئوری گریفیت:
او چنین بیان می کند که در ماده ای که حاوی تعدادی ترک بسیار ریز باطول معینی است ، همین که مقدار تنش متمرکز درنوک ترک ، حداقل به مقدار تنش لازم برای گسستن پیوندهای اتمی د رآن موضع ( استحکام کششی ) رسید، شکست ظاهر میشود . باپیشرفت ترک ، سطح ترک افزایش می یابد . این مطلب بدین معنی است که برای ایجاد این سطح باید انرژی به کار برده شود . این مقدار انرژی از انرژی تغییر شکل کسب می شود.
بنابراین فرضیه گریفیت علت پدیدار گشتن شکست ترد را وجود ترکها و خراشهای سطحی بسیار ریز ( با اندازه بحرانی) و پائین بودن استحکام را د رآن مواضع می داند . اماموادب هم وجود دارد که بد ون داشتن ترکهای سطحی بسیار ریز شکست ترد د ر آنها پدیدار می شود . بنابراین د ر این گونه مواد هم باید فعل وانفعالاتی صورت گیرد که موجب به وجود آمدن تمرکز تنش وفراتر رفتن موضعی مقدارتنش از استحکام کششی ود رنتیجه ایجاد منشا ترک شود. زنر و اشترو مکانیزم این فعل و انفعال راچنین بیان داشتند که در حین تغییر شکل پلا ستیکی نابجاییها در پشت موانع ( مانند مرزدانه ها ومرز مشترک د و قلوییها ) تجمع یافته وبدین ترتیب در زیر نیم صفحه های مربوط به این نابجاییها ترکهای بسیار ریزی ایجاد می شود .
این ترکهای بسیار ریزهمچنین می تواند محلهای مناسبی برای نفوذ عناصری مانند اکسیژن ، ازت وکربن درآنها وایجاد فازهای ثانوی ترد ودر نتیجه شکست ترد باشند. چنین رفتار ترد د ر شکست ترد مس باوجود عناصری مانند آنتیموان وآهن همراه بااکسیژن مشاهده شده است .
مکانیزم ایجاد ترک از طریق نابجاییها
الف) تجمع نابجائیها در پشت مرز دانه ها (Zener)
ب) تلاقی نابجائیها (Cottrell)
کاترل مکانیزم د ومی رابرای ایجاد منشا ترک ارائه کرد. بد ین صورت که منشا ترکهای ریز می تواند د ر اثر تلا قی د و صفحه لغزش بایکد یگر ، د ر نتیجه د ر هم آمیختن نابجاییها د ر محل تلا قی آن د و صفحه و ایجاد نابجاییها ی جد ید ، ناشی شود، این مکانیز م می تواند د لیلی برای ایجاد سطح شکست ( صفحه کلیواژ ) مشاهده شده د ر صفحه (001 ) د ر فلزات باساختار کریستالی مکعب مرکزدار (bcc ) باشد.
درفلزات چندین کریستالی شکست تر د میتواند به صورت برون دانه ای ( بین دانه ای) و یا درون دانه ای باشد.شکست برون دانه ای در بین دانه ها د ر امتداد مرز دانه ها ظاهر می شود. د لیل این نوع شکست بیشتر میتواند وجود ناخالصیها یا جدایش و رسوب عناصر یا فازهای ترد و شکننده د ر امتداد مرز دانه ها باشد. شکست ترد درفلزات بیشتر به صورت درون دانه ای است . بدین ترتیب که ترک د ر داخل دانه ها گسترش می یابد. د رجه حرارت و سرعت تغییر شکل تاثیر مخالفی برروی نوع شکست خواهد داشت ، به طوری که باکاهش درجه حرارت و ازد یاد سرعت تغییر شکل ، تمایل برای شکست ترد به صورت درون دانه ای د ر حین خزش د ر نتیجه تغییرات شیمیائی دراثر اکسیداسیون ممکن خواهد بود. چنانچه اکسیداسیون برون دانه ای در فلزات صورت گیرد، تنش شکست بسیار کاهش می یابد.
تافنس شکست:
چنانچه در جسمی ترک وجود داشته باشد، د راین صورت استحکام آن جسم استحکامی نیست که از طریق آزمایش کشش به دست می آید ، بلکه آن کمتر است. د راین صورت مسئله ترک واشاعه آن اهمیت پیدا می کند. در اینجا تافنس شکست به رفتار مکانیکی اجسام ، شامل ترک یاد یگر عیوب بسیار ریز سطحی یاداخلی مربوط میشود. البته م یتوان اذعان کرد که عموما تمام اجسام عاری از عیب نبوده و شامل عیوبی هستند . دراین صورت آن چه که د رطراحی و اتنخاب مواد برای ما اهمیت صنعتی ویژه ای دارد ، مشخص کردن حد اکثر تش قابل تحمل برای جسمی است که شامل عیبی با شکل و اندازه معینی است . بنابراین به کمک تافنس شکست می توان توانایی جسمی که بطور کامل سالم نیست راد رمقابل یک بار خارجی وارد برجسم سنجید.معمولابرای تعیین تافنس شکست از آزمایش کشش برروی نمونه آماده شده ای از جنس معین که ترکی بطول وشکل معینی برطبق استاندارد درسطح یاداخل نمونه بطورعمد ایجاد شده استفاده می شود، شکل نمونه به گونه ای د ر دستگاه آزمایش کشش قرار می گیرد که ترک ریز به صورت عمود برامتداد تنش کششی قرار گیرد.
اکنون این سئوال مطرح می شود که به ازای چه مقداری از تنش s جوانه ترک مصنوعی د ر داخل جسم گسترش می یابد تاحدی که منجر به شکست نمونه شود . در اطراف این ترک تنش به صورت پیچیده ای توزیع می شود. حداکثر تنش کششی ایجاد شده د ر راس ترک بزرگتر از خارجیs است و تنش بحرانی ( sc ) نامیده میشود.تا زمانی که sc کوچکتراز استحکام کششی است نمونه نمی شکند .با وارد آمدن تنش به نمونه د ر محدوده الاستیکی ابتدا انرژی پتانسیل در نمونه ذ خیره می شود . موقعی که ترک شروع به رشد می کند بین مقدارکاهش انرژی پتانسیل ذخیره شده د رنمونه وانرژی سطحی ناشی از رشد ترک تعادل برقرار است . تازمانی رشد ترک ادامه پیدا می کند که از انرژی الاستیکی کاسته و به انرژی سطحی افزوده شود، یعنی تالحظه ای که شکست ظاهر گرد د .ابتدا گریفیث با توجه به روابط مربوط به انرژی پتانسیل ذ خیره شده و انرژی سطحی ترک در ماده الاستیکی ،مانند شیشه و تغییر و تبد یل آنها به یک د یگررابطه زیر را ارائه کرد:
s=√2Egs ∕ pa
این رابطه برای حالت تنش د و بعدی برقرار است . gs د ر این رابطه انرژی سطحی ویژه و E مد ول الاستیکی ماده است .برای حالت تغییر شکل د و بعدی ( حالت تنش سه بعدی باصرفنظر از تغییر شکل د ربعد سوم ) رابطه زیر را ارائه کرد:

(s = √ 2Egs ∕ pa(1_ n²

لازم به تذکر است که رابطه گریفیث برای یک ماده الاستیکی شامل ترک بسیار ریز باراس ترک تیز ارائه شد و این رابطه ترک باشعاع راس ترک 0≠r را شامل نمی شو د . بنابراین رابطه گریفیث شرط لازم برای تخریب است ، اما شرط کافی نیست .
در رابطه گریفیث انرژی تغییر شکل پلاستیکی در نظر گرفته نشده است . ازاین ر و اروان انرژی تغییر شکل پلاستیکی ، که برای فلزات و پلیمرها در فرآیند شکست قابل توجه است رادر نظر گرفت و رابطه زیر راارائه کرد:
s = √ 2E(gs+gp) ∕ pa
سپس اروین رابطه گریفیث را برای موادی که قابلیت تغییر شکل پلاستیکی دارند ، به کار برد و باتوجه به میزان رها شدن انرژی تغییر شکل الاستیکی در واحد طول ترک د رحین رشد (G) رابطه زیر را برای حالت تنش د و بعدی ارائه داد :
s = √ EG ∕ pa
بامقایسه با رابطه قبل (gs+gp) 2 = s است . بد ین ترتیب د ر لحظه ناپایداری ، وقتی میزان رها شد ن انزژی تغییر شکل الاستیکی به یک مقدار بحرانی رسید ، شکست پدیدار می شود. در این صورت در لحظه شکست :
برای حالت تنش دو بعدی Gc=pasc²∕E
برای حالت کرنش دو بعدیGc= pa(1- n² ) sc² ∕ E = Kc² ∕ E
Gcمقیاسی برای تافنس شکست یک ماده بوده و مقدار آن برای هر ماده ای ثابت و معین است . بامعلوم بودن این کمیت می توان مشخص کرد که مقدارa به چه اندازه ای باید برسد تاجسم بشکند . بدین ترتیب این رابطه در مکانیزم شکست اهمیت دارد. هرچقدر Gcکوچکتر باشد ، تافنس کمتر یا به عبارتی ماده تردتراست .رابطه زیر را برای حالت تنش دو بعدی می توان به صورت زیر نوشت :
Gc = √ EGc ∕ pa
و برای شرایط تغییر شکل نسبی د و بعدی رابطه زیر ارائه شده است :
(s = √ EGc ∕ pa(1_n²
تعیین تنش شکست بحرانی sc کار چندان ساده ای نیست . اما می توان گفت که به ازای تنشهای جسم باوجود ترک هنوز نمی شکند . از این رو تنش درحد پاینتر از مقدار بحرانی با ضریب شدت تنش K توصیف و رابطه زیر برای آن ارائه شد ه است :
K= fs√ pa
در این رابطه f ضریب هند سه نمونه معیوب ، s تنش اعمالی وa اندازه عیب است ، در شکل تئوری گریفیث اگر عرض نمونه نامحدود فرض شود ، دراین صورت 1 = f است . با انجام آزمایش روی نمونه ای با اندازه معینی از عیب می توان مقدار k ، که به ازای آن ترک شروع به رشد کرده و موجب شکست میشود ، را تعیین کرد . این ضریب شدت تنش بحرانی به عنوان تافنس شکست نامیده میشود و به Kc نشان داده میشود .اماازطرفی ، همچنین به ازای تنش ثابتی درحد کوچکتر از استحکام کششی باافزایش کند ترک ، طول ترک (a) میتواند به مقدار بحرانی برسد و به ازای آن نمونه تخریب شود.
تافنس شکست (Kc) از فولادی با تنش تسلیم MN.m2 2070 با افزایش ضخامت تا تافنس شکست در حالت تغییر شکل صفحه ای (دو بعدی) کاهش می یابد.
کمیتهای Kcو Gc بستگی به ضخامت نمونه دارد. همین که ضخامت نمونه افزایش یافت ، تافنس شکست Kcتا مقدار ثابتی کاهش می یابد ، این مقدار ثابت Kc تافنس شکست تغییر شکل نسبی دو بعدی KIc نامیده می شود . Kc کمیتی مستقل از اندازه نمونه است و در محاسبه استحکام که مستلزم اطمینان بالاست ، به کار میرود .
بنابراین در طراحی در محاسبات باید روابط زیر توجه شود :
s< Kc ∕ √ pa
و در حالت تغییر شکل دو بعدی ( حالت تنش سه بعدی باناچیز بودن تغییر شکل در بعد سوم):
s< K1c ∕ √ pa
کمیتهای K1c و G1c نه فقط برای گسترش ترک ترد ونرم تعریف شد ه است ، بلکه همچنین برای شکست تحت شرایط تنش خوردگی ، خستگی و خزش نیز به کار میرود. در جداول زیر تافنس شکست تعدادی از مواد ارائه شده است .
تافنس شکست تعدادی از مواد طراحی
تافنس شکست در حالت تغییر طول نسبی دومحوری (KIc) تعدادی از مواد
اگر حد اکثر اندازه عیب موجود در قطعه a و مقدار تنش وارد برآن s باشد ، میتوان ماده ای را باتافنس شکست Kc یا K1c به اندازه کافی بالا ، که بتواند از رشد ترک جلوگیری کند، انتخاب کرد. همچنین اگر حداکثر اندازه مجاز عیب موجود درقطعه و تافنس شکست ماده ، یعنی Kc یا K1c، معلوم باشد در آن صورت میتوان حداکثر تنش قابل تحمل برای قطعه رامشخص کرد. از این رو میتوان اندازه تقریبی قطعه را تیین کرد، آن چنان که از پایینتر آمدن حداکثر تنش ایجاد شده از حد مجاز، اطمینان حاصل شود.
همچنین اگر ماده معینی انتخاب و اندازه قطعه و تنش وارد برآن مشخص شده باشد ، حد اکثر اندازه مجاز عیب قابل تحمل را میتوان به طور تقریب بدست آورد.
توانایی هرماده در مقابل رشد ترک به عوامل زیر بستگی دارد:
1- عیوب بزرگ ، تنش مجاز را کاهش میدهد. فنون خاص تولید، مانند جداسازی و کاهش ناخالصیهااز فلز مذاب و فشردن ذرات پودر در حالت داغ در تولید اجزای سرامیکی همگی میتواند موجب کاهش اندازه عیب شود و تافنس شکست را بهبود ببخشد.
2- در فلزات انعطاف پذیر ، ماده مجاور راس ترک میتواند تغییر فرم یابد . به طوری که سبب باز شدن راحت راس ترک و کاسته شدن از حساسیت آن شده و ضزیب شدت تنش را کاهش داده و از رشد ترک جلوگیری میکند معمولا افزایش استحکام فلز انعطاف پذیری را کاهش میدهد و سبب کاهش تافنس شکست میشود ، مانند سرامیکهاوتعداد زیادی از پلیمرها ، تافنس شکست بسیار پایینتر از فلزات دارند.
3- مواد ضخیمتر وصلبتر دارای تافنس شکست کمتر از مواد نازک هستند.4- افزایش سرعت وارد کردن بار، مانند سرعت وارد شدن بار د ر آزمایش ضربه ، نوعاتافنس شکست جسم را کاهش میدهد.5- افزایش درجه حرارت معمولا تافنس شکست راافزایش میدهد، همان گونه که د ر آزمایش ضربه این چنین است .6- با کوچک شدن اندازه دانه ها معمولا تافنس شکست بهبود مییابد ، د ر حالی که با وجود عیوب نقطه ای و نابجاییهای بیشتر تافنس شکست کاهش مییابد. بنابراین مواد سرامیکی دانه ریز میتواند مقاومت به رشد ترک را بهبود بخشند.

اطلاعاتی درباره کمپرسور

به منظور جلوگیری از افت فشار که در خطوط لوله حادث می‌گردد نیاز به تقویت فشار گاز می‌باشد. معمولاً گاز از نقاط وصول در طول خط لوله دریافت و در دبی و فشار مشخص به مراکز فروش تحویل می‌گردد. به لحاظ انبساط گاز، وجود تلفات اصطکاکی، تغییر در ارتفاع، ‌یا نوسانات دما، در بین این نقاط یک افت فشار به وقوع می‌پیوندد. تغییر جریان سبب تغییر فشار در خط لوله می‌گردد. هنگامی که دبی جریان گاز از محدودة مبنای طراحی فراتر رود، برای تثبیت محدودة فشار مورد نیاز در نقطة تحویل، روشهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، که عبارتند از:الف) لوپ(Loop )نمودن خط لوله
ب ) اضافه نمودن ایستگاه تقویت فشار
ج ) بهره‌گیری از دو روش الف و ب

انواع کمپرسورهاکمپرسورها را می‌توان به سه گروه اصلی تقسیم‌بندی نمود:

1-جابجایی مثبت(Postive Displacement)
2-دینامیکی(Dynamic)
3-انژکتوری(Injectors)کمپرسورهای جابجایی مثبت یا جریان متناوب، مقداری از گاز را در داخل یک حجم بسته محبوس می‌کنند. با کاهش حجم، فشار گاز محبوس افزایش می‌یابد. آنگاه گاز تحت فشار قرار گرفته به نقطة دهش (-Discharge)کمپرسور تحویل داده می‌شود.
کمپرسورهای جابجایی مثبت یا جریان متناوب، به دونوع مجزا تقسیم‌بندی می‌شوند:
الف) کمپرسورهای رفت و برگشتی
ب ) کمپرسورهای چرخشی
در کمپرسورهای رفت و برگشتی، حجم گاز درون یک سیلندر توسط یک پیستون کاهش می‌یابد. برای هدایت جریان گاز و نیز جلوگیری از جریان برگشتی، نیاز به وجود سوپاپ در سیلندرها می‌باشد.
در کمپرسورهای چرخشی، روتورها با پره یا لبه تجهیز می‌گردند. آنها گاز را در یک حجم ثابت یا متغیر،‌بین خودشان و یک پوستة خارجی محبوس می‌کنند. همزمان با گردش روتور،‌ گاز از ورودی به خروجی جابجا می‌شود. در این نوع کمپرسور نیازی به سوپاپ نمی‌باشد. این نوع کمپرسورها معمولاً برای تقویت فشار هوا در تأسیسات مورد استفاده قرار می‌گیرند.کمپرسورهای جریان پیوسته یا دینامیکی (همچنین: توربوکمپرسورها) فشار گاز را در مقابل نیروهای داخلی افزایش می‌دهند (یعنی افزایش سرعت گاز و تغییر انرژی به فشار).کمپرسورهای دینامیکی به دو نوع اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند:
الف) کمپرسورهای گریز از مرکز (شعاعی)
ب‌ ) کمپرسورهای محوری
در کمپرسورهای گریز از مرکز، سرعت توسط تیغه‌های یک پروانه دوار، به گاز افزوده می‌شود. در حین چرخیدن آنها، ‌نیروهای گریز از مرکز مولکولهای گاز را به سمت خارج سوق می‌دهند، که سبب افزایش شعاع چرخش و بنابراین افزایش سرعت مماسی مولکولهای گاز می‌گردد. افزایش سرعت باعث ایجاد شتاب می‌شود، و این شتاب نیروهای اینرسی را که بر مولکولهای گاز اعمال می‌شوند فعال و مولکولها را متراکم می‌سازد. بخشی از فشار در پروانه و بخشی در پخشگر(Diffuser) شعاعی محیط بر پره، یا در پخشگر حلزونی دهش واقع در انتهای خروجی کمپرسور، احیاء می‌شود.به هنگام تقویت فشار در کمپرسورهای محوری، یک روتور چرخشی، انرژی خود را به درون جریان گاز انتقال می‌دهد. در این نوع کمپرسور، جریان گاز موازی با محور می‌باشد.کمپرسورهای انژکتوری از انرژی جنبشی یک جریان سیال برای فشرده‌ سازی سیال دیگر استفاده می‌کنند. این نوع کمپرسورها در سیستمهای انتقال گاز طبیعی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.


کمپرسورهای پیستونیکمپرسورهای تناوبی (Reciprocating) که رفت و برگشتینیز نامیده می‌شوند، یکی از قدیمی‌ترینانواعکمپرسورهامی‌باشند. اولیننمونه‌های اینکمپرسورهابا سیلندر چوبی (مثلاً از جنس بامبو Bamboo) ساخته شده و پیستون آن بهوسیله نیروی انسانی (دستی) عقب و جلو برده می‌شد. آب بندی پیستون توسط پر پرندگانصورت می‌گرفت تا از این طریق در مرحله مکش هوا وارد کمپرسور شده و در مرحله تراکماز آن خارج شود. از این کمپرسور غالباً برای ذوب فلزات استفاده می‌گردید. براساسشواهد تاریخی یونانیان در ۱۵۰ سال قبل از میلاد مسیح توانستند کمپرسورهای فلزیبسازند که در آن از آلیاژهای برنزی استفاده شده بود. بهرحال در ساختار اینکمپرسورهاتا قرن هیجدهممیلادی پیشرفت چندانی صورت نگرفت تا اینکه یک مهندس انگلیسی به نام" J.Wilkison" کمپرسوری را طراحیکرد که شبیه کمپرسورهای امروزی بوده و سیلندر آن از چدن ریخته‌گری ساخته و ماشینکاری شده بود.
کمپرسورهای تناوبی عموماً برای دبی کم و فشار زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. دبی گاز در این نوع کمپرسورها از مقادیر کم تا ۲۰۰۰m3/hrمی‌رسد و با آن می‌توان به فشارهای زیاد (تاbar۶۰۰) دست یافت. در نسبت‌های تراکم بالاتر از ۵/۱ در هر مرحله این کمپرسورها در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها از راندمان بالاتری برخوردار می‌باشند. کمپرسورهای تناوبی اساساً جزء ماشین های با ظرفیت ثابت می‌باشند ولی در شرایط خاصی می‌‌توان ظرفیت آن را برحسب شرایط مورد نظر تغییر داد.

در کمپرسورهای پیستونی با حرکت پیستون به سمت عقب گاز به درون سیلندر وارد شده و فضای درون سیلندر را پر می‌کند. در حرکت رو به جلو، با اعمال نیرو از سوی پیستون گاز حبس شده در سیلندر متراکم می‌گردد. جهت سهولت در ورود و خروج گاز در سیلندر و ایجاد شرایط لازم برای تراکم آن در حرکت روبه جلوی پیستون، این کمپرسورها مجهز به سوپاپ‌های مکش و دهش می‌باشند. جهت شناخت مقدماتی عملکرد کمپرسورهای پیستونی می‌توان تلمبه‌های باد دستی را مورد بررسی قرار داد، چرا که این تلمبه‌ها ضمن سادگی در رفتار دارای تمامی مشخصه‌های یک کمپرسور پیستونی می‌باشند.
تلمبه‌ها شامل پیستون، سیلندر و سوپاپ های مکش و دهش بوده و نیروی محرکه لازم برای تراکم هوا توسط نیروی انسانی تأمین می‌گردد. سوپاپ دهش این کمپرسورها همان والو (Valve) لاستیک دو چرخه بوده که مانع از نشت هوا از لاستیک ( قسمت دهش) به دورن تلمبه در هنگام حرکت رو به عقب پیستون ( مرحله مکش) می‌گردد. سوپاپ مکش این تلمبه‌ها بر روی پیستون آن نصب گردیده است. این قطعه به صورت فنجانی شکل (Cup _ Shaped) بوده که از جنس چرم و یا مواد مشابه آن ساخته شده است.
در حالت مکش، در اثر حرکت رو به عقب پیستون، هوای جلوی پیستون منبسط شده و درون سیلندر خلاء ایجاد می‌شود. با توجه به اینکه هوای سمت بیرونی پیستون تحت فشار آتمسفر قرار دارد، همین امر باعث جداشدن قطعه چرمی از کناره سیلندر گردیده و هوا می‌تواند از این طریق وارد سیلندر شده و آن را پرنماید.
در حرکت رو به جلوی پیستون، با کاهش حجم گاز، فشار گاز درون سیلندر افزایش یافته و نیروی حاصل از آن بر روی قطعه چرمی اثر نموده و باعث چسبیدن آن به کناره پیستون گردیده و موجب آب‌بندی پیستون شده و مانع از نشت گاز از کناره پیستون به خارج می‌شود.
با تراکم گاز در سیلندر و افزایش فشار هوای حبس شده در آن، لحظه‌ای فرا می‌رسد که فشار درون سیلندر، از فشار درون تیوپ لاستیک بیشتر شده و باعث باز شدن سوپاپ لاستیک گردیده و هوای متراکم شده از درون سیلندر به داخل لاستیک فرستاده می‌شود. بدیهی است هرچه فشار درون لاستیک بیشتر باشد، سوپاپ آن دیرتر باز شده و انرژی بیشتری برای تراکم گاز و ارسال آن به داخل لاستیک مورد نیاز می‌باشد. به عبارت دیگر اگر مقاومتی در جلوی تلمبه نباشد و مستقیماً به آتمسفر متصل باشد، برای تخلیه گاز از درون تلمبه به انرژی ناچیزی نیاز خواهد بود.

کمپرسورهای اسکرو

در این کمپرسور ها دو روتور با پروفیل هایمتفاوت داخل یک اتاقک با جهت های متفاوت می چرخند .روتور اصلی ٨۵% تا ۹۰% انرژیدریافتی را به انرژی گرمایی و فشار تبدیل می کند. با چرخش مداوم روتورها هوای محبوسشده با کاهش حجم افزایش فشار می یابد . در تمام مراحل روغن وارد فضایبین پره ها می شود ( درنوع روانکاری با روغن ). این روغن وظیفه روان کاری و خنک کردن روتور ها را عهده داراست .
مرحله اول هوا به داخل قسمت روتورها کشیده می شود وفضای بین پره ها را پر می کند این قسمت مانند مرحله مکش در کمپرسور های پیستونی می باشد
مرحله دوم و سوم
هنگامی که هوا وارد قسمت فشرده سازی شد با چرخش روتورها حجم آن کم می شود و بنا بر این فشار افزایش می یابد. این کم شدن حجم تا قسمت تخلیه هوا ادامه می یابد تا فشار به مقدار دلخواه برسد
مرحله چهارم
هوای فشرده به بیرون کمپرسور جریان می یابد

نامگذاری و شناسایی گریس

محصولات روانکار دارای استانداردهای جهانی هستند تا کاربران بتوانند از مشخصات آنها آگاهی یافته و نوع مورد نیاز خود را انتخاب کنند. بطور مثال روغن SAE ۲۰W-۴۰ با سطح کیفیت API SE/CC نشان دهنده روانکار چند درجه ایست که قابل استفاده در هر دو فصل زمستان و تابستان است و می توان با مراجعه به ماخذ مربوطه اطلاعات کاملی از آنرا دریافت کرد. کاربران بیشتر با استانداردهای روغنها آشنایی دارند و تا کنون کمتر در خصوص گریس سخن به میان آمده است. بطور مثال آیا می دانیدKPE۳P-۴۰ معرّف چه نوع گریسی است؟ در این مقاله روش نام گذاری گریسها را بر اساس استاندارد DIN-۵۱۵۰۲ مورد بررسی قرار می دهیم.
نام گذاری گریس شامل۶ گروه اطلاعات است که با حروف و اعداد مختلف شناسایی می شوند. این۶ گروه از چپ به راست عبارتند از:
۱) نوع کاربرد گریس
۲) مواد افزودنی بکار رفته( در صورت استفاده)
۳) نوع روغنهای پایه سنتتیک(در صورت استفاده)
۴) گرید گریس
۵) حداکثر دمای مجاز عملیاتی
۶) حداقل دمای مجاز عملیاتی
اکنون به بررسی یکایک این گروهها خواهیم پرداخت.
اولین قسمت شامل معرفی نوع کاربرد گریس است. کدهای شناسایی و تعاریف آن در جدول شماره۱ آمده است. دومین قسمت شامل مواد افزودنی بکار رفته(در صورت استفاده) است. این فاکتور معرف مواد افزودنی است که در ساخت گریس مورد استفاده قرار گرفته است. زمانی که یک روانکار بصورت یک لایه نازک بین قطعات قرار می گیرد باعث سهولت لغزش آنها شده و ضمناً اجازه تماس آنها را به یکدیگر نمی دهد. اگر فشار مکانیکی وارده بر روی قطعات از حدی تجاوز کند، فیلم روانکار مابین آنها گسسته شده، قطعات با یکدیگر تماس مستقیم پیدا کرده و منجر به سایش و خرابی آنها می شود. در این حالت از مواد افزودنی تحمل فشار (EP=Extreme Pressure) استفاده می شود تا استقامت لایه روانکار را افزایش داده و در زمان کارکرد ما بین قطعات گسسته نشود. علامتهای بکار رفته معرف کاربرد آن(در صورت استفاده) و تعاریف آن طبق جدول شماره۲ است. این مواد می توانند بصورت مایع و یا جامد باشند.

سومین حروف شناسایی، نوع روغن سنتتیک بکار رفته برای ساخت گریس را در صورت استفاده مشخص می کند. کدهای شناسایی آن طبق جدول شماره۳ است.
چهارمین فاکتور شناسایی، گرید گریس است. در این استاندارد گرید گریس به۹ گروه طبقه بندی شده است. برای تعیین آن ابتدا گریس را در دمای۲۵ درجه سانتیگراد در دستگاه تعیین نفوذ قرار داده و میزان نفوذ مخروط استاندارد در آنرا بدست می آورند(عدد کارکرد).

سپس گریس را درون یک دستگاه مخصوص(ضربه زن) قرار داده و یک صفحه مشبک،۶۰ مرتبه در محفظه بسته آن با سرعت معین از بالا به پایین حرکت می کند. گریس مجبور است از درون روزنه های این صفحه عبور کرده و در نتیجه به بافت آن ضربه وارد می شود. سپس مخروط استاندارد را مجدداً در سطح آن توسط نیروی ثقل رها کرده و میزان نفوذ آنرا به دهم میلیمتر یادداشت می کنند(عدد کارکرد). با مراجعه به جدول استاندارد NLGI که در دو ستون تعریف شده، عدد سمت چپ میزان نفوذ مخروط استاندارد و عدد سمت راست گرید آن است.(جدول شماره۴). بطور مثال اگر میزان نفوذ۲۷۵ دهم میلیمتر درون گریس باشد، عدد سمت راست گرید۲ را مشخص می کند. هر طبقه دارای۳۰ فاصله و باگروه بعدی۱۵ واحد اختلاف دارد. اگر عدد بدست آمده بین این دوگروه باشد، گریس بدون گرید بوده و می بایستی بازسازی شود. مبنای تعیین گرید گریس، عدد کارکرد است و این عدد تنها برای بررسی و پیدا کردن برخی اطلاعات ساخت کاربرد دارد.
پنجمین فاکتور، شناسایی میزان حداکثر دمای قابل کاربرد گریس است. جدول آن دارای سه ستون است. اعداد ستونها از چپ به راست شامل کد حروف، حداکثر دمای کارکرد و سومین ستون شامل عملکرد گریس در مجاورت با آب است.(جدول شماره۵).
آخرین عدد بکار گرفته شده حداقل دمای قابل استفاده گریس را نشان می دهد. این جدول نیز دارای دو ستون است که در سمت چپ کد شناسایی و در ستون بعدی حداقل دمای کاربرد را نشان می دهد. (جدول شماره۶).

ساخت گریس با پایه لیتیم برای هواپیما

سال گذشته، مقاله آلن ویلیامز، از شرکت هواپیمایی ایرباس در خصوص استفاده از گریسهای پایه لیتیم برای کاربرد در بلبرینگ چرخهای هواپیما، در کنفرانس سالیانه انجمن روانکاران گریس در اروپا (ELGI) ارایه و به عنوان بهترین مقاله سال۲۰۰۶ برگزیده شد. ویلیامز با بیش از۳۰ سال تجربه در خصوص ساخت گریس در صنایع هوایی و دریایی موفق شده تا این نوع گریس را به علت کاربرد بهتر جایگزین گریسهای قبلی کند.
کاربرد روانکارهای مناسب در صنایع هوا فضا یکی از حساسترین مباحثی است که سازندگان گریس در جهان با آن مواجه هستند. ناکارآمدی روانکارها در این صنایع می تواند باعث یک مأموریت منجر به شکست و بروز خسارات جانی و مالی بسیار شود. در خصوص صنایع فضایی بیشترین خسارات، مالی است ولی این موضوع در بخش هواپیمایی علاوه برخسارات مالی می تواند ضایعات انسانی جبران ناپذیری را به وجود آورد.
چرخهای هواپیما، از قسمت هایی است که در زمان نشست و یا برخاست هواپیما نقشی کلیدی در ایمنی پرواز دارد. کارکرد ناقص این قسمت به ویژه در زمان نشستن یک هواپیما برروی زمین می تواند منجر به انحراف در مسیر باند، آتش سوزی سیستم محورهای چرخ ها و حتی از بین رفتن خود هواپیما شود.
برای توضیح بهتر، بیایید یک پرواز فرضی هواپیما را از مبدأ تا مقصد با شرایط بد اقلیمی مورد بررسی قرار دهیم. شرایط پرواز به این ترتیب است: دمای محیط۵۰ تا۶۰ درجه سانتیگراد ، فشار هوا ۱۴.۵ PSI (۱ BAR) . این هواپیما پس از کنترل تمام سیستمهای خود و تاکسی کردن به باند پرواز پس از برخاستن از زمین تا ارتفاع۱۱ کیلومتری اوج می گیرد. در این ارتفاع دمای محیط۷۰ درجه سانتیگراد زیرصفر و فشار هوا (۰.۲ BAR) ۳.۳ PSI است. با توجه به برودت و کاهش فشار هوا، افت کیفیت روانکارهای کاربردی در هواپیما بسیار محتمل است. پس از رسیدن به مقصد که می تواند در یکی از مناطق سردسیر باشد شرایط دمای هوا در زمان فرود بین۳۰- تا۴۰- درجه سانتیگراد و فشار هوا ۱ BAR ، سطح باند کاملاً مرطوب و لغزنده است که برای یخ نزدن آن از مواد ضد یخ استفاده شده است. وضعیت سیستمهای چرخها در زمان شروع پرواز به این شرح بوده است: دمای ترمزها در زمان تاکسی به سمت باند پرواز کمتر از۲۰۰ درجه سانتیگراد بوده و مقداری آب و رطوبت وارد سیستم ترمز شده است. در زمان پرواز پودر کربن متصاعد در لنت های ترمز وارد توپی چرخ می شود. در زمان نشستن دمای ترمز۶۰۰ تا۷۰۰ درجه سانتیگراد است. در اینجا مقدار زیادی آب همراه با مواد ضدیخ نیز ممکن است به درون این قسمت وارد شود. تمام این مواد به راحتی می تواند وارد گریسهای بلبرینگ چرخها شود و کیفیت آنرا کاهش دهد.
در صورت استفاده نکردن از گریس های مناسب و یا تعویض نکردن به موقع آنها، به علت وجود آلاینده های یاد شده همراه با تغییرات شدید دما، روانکاری بلبرینگ چرخها بخوبی انجام نمی شود که این امر می تواند به زنگ زدگی، شکستگی، سایش بیش از حد و مانند اینها منجر شود. این عوامل همچنین ممکن است خرابی سیستمهای ارابه فرود هواپیما را در پی داشته و خسارات جبران ناپذیری به وجود آورد.
در گذشته از گریسهایی با پایه پرکننده خاکهای کلی (Clay Based) برای بلبرینگ چرخهای هواپیما استفاده می شد. »آلن ویلیامز« تحقیقات خود را در خصوص ساخت گریسهای پایه لیتیم برای کاربرد در سیستم های ارابه فرود هواپیماهای مسافربری و نظامی انجام داده که این نوع گریس به علت کارایی ممتازتر، جایگزین انواع قبلی شده است. درگذشته عمر چرخهای هواپیما بین۲۰۰ تا۳۰۰ پرواز هواپیما بود. اما انتظار می رود با بهره گیری از گریس جدید، این تعداد پرواز به۷۵۰ مرتبه افزایش یابد. بطور متوسط چرخهای هواپیما بین۹ تا۱ ماه (بسته به نوع هواپیما) تعویض می شوند.
گریس جدید تحت استاندارد عمومی SAE AMS ۳۰۵۲ به ثبت رسیده و شرکتهای ایرباس با شماره AIMS۰۹-۰۶-۰۰۲ ۱۲ و بوئینگ با شماره BMS۳- ۳۳B آنرا مورد استفاده قرار می دهند. نقطه افت این گریس۲۵۰ درجه سانتیگراد بوده و دیگر مزایای مهم آن حفاظت بیشتر در مقابل خطرات آتش سوزی، مقاومت بیشتر در مقابل آب و حفاظت بهتر قطعات در مقابل اکسیداسیون است. تاکنون بیش از۲ هزار فروند هواپیمای تجاری و نظامی این گریس را جایگزین گریسهای قبلی کرده اند و استفاده از آن در سایر قسمتهای هواپیما نیز رواج یافته است

نقاله‌های زنجیری جدید

در دو سال اخیر شرکت آلمانی RUD نوآوری‌هائی را در مورد نقاله‌ها و بالابرهای زنجیری داشته است که کارهای عملیاتی و مدیریت پروژه، همچنین کار مهندسین تعمیر و نگهداری را آسان کرده است. در سال جاری پیرو موفقیت‌های چشمگیر در زمینه سیستم اتصال کناری بالابرها (SWA)(۳)، که به‌طور اساسی امر نصب سطل‌های بالابرها را ارتقاء داده است، شرکت سیستم‌های جدید اتصال پشتی بالابرها (BWA)(۴) را ارائه کرده است.
سیستم SWA ابداع و نوآوری ساده و جدیدی است که در آن نیازی به جدا کردن زنجیرهای بالابر برای نصب سطل‌ها نیست و همه چیز می‌تواند به‌صورت درجا انجام گیرد. در این سیستم سطل‌ها طوری طراحی شده‌اند که به‌صورت U شکل می‌باشند و به راحتی از دو طرف به زنجیر بالابر پیچ شده چه زنجیر در حالت کشیده شده و چه در حالت شل باشد و آماده کردن آن برای یک کارگر نیمه‌ماهر فقط چند دقیقه طول می‌کشد.
از آنجائی‌که در سیستم SWA عبور سطل‌ها از روی غلطک‌های محرک یا چرخ‌دنده‌ها را ممکن می‌سازد، این سیستم برای جاهائی که فضای بالابری بسیار تنگ و کوچک است مناسب می‌باشد، مانند بالابرهای تخیله از وسط، انتقال مواد درشت‌دانه‌ای که به‌راحتی تخلیه می‌شوند نظیر کلینکر، شن، ماسه و مواردی که سطل‌های کوتاه برای موادی که به سختی تخلیه می‌شوند.
مزیت دیگری که در این تولیدات وجود دارد این است که به خاطر وضعیت متراکم آنها به مهندسین این اجازه را می‌دهند که در طول مسیر بالابر از سطل‌های بیشتری استفاده کنند. همانند سیستم SWA، سیستم BWA نیز مزایائی در مقایسه با سیستم‌های مرسوم به همراه دارد. در این سیستم‌ها که به روش Finite Element طراحی می‌شوند، در هر اتصال فقط پنج قسمت شامل: دو پیچ مشابه، دو قطعه بومرنگ‌شکل جهت اتصال به زنجیر و یک میخ یا پین جازننده.
نصب و جمع‌کردن سیستم به‌راحتی قابل فهم است و بسیار سریع می‌توان سیستم BWA را نصب کرد و نیازی به ابزار خاصی ندارد. در واقع، احتمالاً زمان توضیح دادن نحوه کار به‌صورت کامل از انجام آن طولانی‌تر خواهد بود. برای اتصال کافی است یک پیچ را در داخل سطل به‌گونه‌ای که نوک آن به سمت قطعه بومرنگ باشد، قرار گیرد و پین جازننده نیز در محل خود قرار گیرد. هرکدام از قطعات اتصال بومرنگ‌شکل از یک جفت محل اتصال یکی با زاویه قائم در یک سمت و دیگری به‌صورت پهن و کوتاه در سمت دیگر برخوردار است و بدین ترتیب امکان اتصال سطل به زنجیره به‌راحتی فراهم می‌گردد. زمانی‌که قطعات در محل اتصال به‌هم فشرده می‌شوند به‌راحتی در همدیگر فرو رفته و اتصال برقرار می‌شود. نتیجه چنین اتصالی همانند سیستم SWA به‌صورت U شکل زنجیر را احاطه کرده ولی در محل اتصال هیچ‌گونه مانعی ایجاد نمی‌کند. پیچ و مهره‌ها نیز به‌راحتی در محل خود قرار گرفته و امکان اتصال محکم سطل به زنجیر بالابر را فراهم می‌کنند. همانند سیستم SWA، سیستم BWA نیز امکان اتصال سطل‌ها را به‌راحتی و بدون بریدن و قطع حلقه‌های زنجیر فراهم کرده است.
هر دو نوع اتصال می‌توانند در سیستم‌های بالابرهای چرخ‌دنده‌ای و غیر چرخ‌دنده‌ای استفاده شوند. سیستم BWA قبل از اتصال روی یک بالابر بیش از دو میلیون دور در آزمایش خستگی مطالعه شده است. پیرو آزمایشات گسترده‌ای که به‌صورت درجا انجام گرفته، اکنون شرکت سیستم‌های SWA و BWA را جهت استفاده مشتریان به اروپا، آفریقا و دیگر مناطق ارسال می‌کند. در آفریقا یک مجموعه صنعتی ۲۱۱ میلیون دلاری شامل کارخانه‌هائی در ساسولبرگ (Sasolberg)، راستنبرگ (Rustenberg)، هگتور سپرویت (Hectorspruit) و دلماس (Delmas) محصولات را به مشتریان در بیش از ۲۵ کشور از جمله اکثر کشورهای آفریقای جنوبی ارائه می‌کنند. برای پیشرو بودن در چنین صنایع رقابتی همواره باید به‌روز بود.
اخیراً RUD دو بالابر مهم را با ۳۴٭۱۳۶ SWA تجهیز کرده که به‌وسیله چرخ‌دنده می‌توانند سطل‌های ۱۲۵۰mm را تا ارتفاع ۳۸ و ۴/۲۵ متر با ظرفیتی معادل ۲۴۰ تن در ساعت بالا ببرند.
اپراتورها همچنان تبدیل سیستم‌های اتصال مرسوم به اتصال SWA را دنبال می‌کنند. در هلند شرکت چهار بالابر در یک کارخانه بزرگ کود شیمیائی در شمال اروپا را تجهیز کرده است. این تولیدکننده مواد شیمیائی سالیانه حدود ۵/۱ میلیون تن موادخام را فرآوری نموده و محصولات شیمیائی پایه فسفات‌ها را به شرکت‌های بزرگ پیشرو در این زمینه در چین، آرژانتین و اروپا ارسال می‌کند. بالابرهای زنجیری تولیدشده در RUD در ابعاد مختلف از ۷۵٭۱۹ تا ۸۶٭۲۲ می‌باشند و توسط غلطک‌های بدون دندانه حرکت می‌کنند. سیستم‌های SWA مجهز به سطل‌هائی با پهنای ۳۱۵ تا ۴۰۰ میلیمتر امکان انتقال ۱۱ تا ۵۲ تن مواد در ساعت را تا ارتفاع از ۲/۱۳ متر تا ۳۰ متر را فراهم می‌کنند.
یک تولیدکننده شناخته شده گچ در جنوب آلمان از اولین کارخانه‌هائی است که سیستم BWA شرکت RUD را نصب کرده است، که شامل ۸۴ سطل با ابعاد ۸٭۳۵۵٭۸۰۰ mm است که در فواصل منظم جاسازی شده‌اند و توانائی حمل ۱۴۷ تن در ساعت گچ را تا ارتفاع ۵/۲۳ متر را دارا می‌باشند.
با حرکت بالابر با تمام قوا مدیریت تولید می‌تواند به سرعت و به‌صورت اقتصادی تولید را انجام دهد. ماشین‌آلات قبلی تقریباً از رده خارج شده بودند و صاحبان آنها به دنبال راهی برای افزایش ظرفیت، یعنی بالابردن تعداد سطل‌ها بودند که BWA بهترین روش را برای این منظور ارائه کرد. برای افزایش ظرفیت بدون دست‌کاری در ارتفاع، شرکت RUD استانداردهای DIN را عوض کرد چون توانائی تغییر در تعداد سطل‌ها را نداشتند. در این تغییر مهندسین با کاهش فاصله بین سطل‌ها خروجی بالابر را تا ۴۸% افزایش داده و به ۲۱۸ تن در ساعت رساندند. یکی دیگر از تأییدیه‌های سیستم BWA توسط چهار شرکت سیمان صورت گرفت که این سیستم را به مدت ۱۲ ماه مورد آزمایش قرار دادند و اخیراً قرارداد مهمی را جهت خرید امضاء کرده‌اند.

اندازه گیری فشار

با سلام
پیرور مبحث ابزار دقیق قصد دارم مختصری از روش های اندازه گیری فشار براتون قرار بدم.
مطالب جهت آشنایی هستند و برای مطالعه میتونید به مراجع مراجعه کنید.تمام مطالب تالیفی از خود من هست و فقط عکس ها از سایتهای خارجی به دست می آیند
امیدوارم مفید باشد
اولین روش در اندازه گیری فشار با این عنوان هست
اعمال فشار مجهول بر سطح و اندازه گیری آن
مشهور ترین ابزار ها که در این زمینه موجود هستند و تقریبا باهاشون آشنا هستیداین موارد هست:
1-بارومتر:
برای بدست آوردن فشار جو استفاده میشود
شماتیک رو در زیر میبینید

لوله قائم در انتها خلا شده
درون ظرف رو هم مشاهده میکنید که جیوه قرار داره
با واژگون کردن لوله درون ظرف جیوه تا ارتفاعی بالا میره
که اگر این ارتفاع رو از روی شیشه مدرج بخونید با استفاده از رابطه معروف زیر فشار اتمسفر رو بدست بیارید:
Air Pressure=d*g*H
dدانسیته جیوه هست
 

2-مانومتر U شکل:
کاربر در محاسبه آختلاف فشار دوسیال
شماتیک رو به همراه روابط در زیر میبینید:

با اندازه گیری اختلاف ارتفاع بین دو سیال میتوان اختلاف فشار رو اندازه گرفت
در شکل فوق میبینید که فشار اتمسفر معلوم هست و فشار مجهول در شاخه سمت چپ اعمال شده
یکی از سیالات در لوله گاز هست و میدونید که چگالی گاز در برابر مایع قابل صرفنظر هست
پس فقط اثر چگالی مایع رو در نظر میگیرند برای این مورد اختلاف فشار
اینم یه شکل بهتر

 

3-مانومتر مخزن دار
مانومتر مخزن دار رو در شکل زیر میبینید
این مانومتر هم اختلاف فشار رو نشون میده

شکل سمت راست بعد از فشار اعمالی مجهول به سطح مخزن هستش
که مقداری پایینتر رفته
طبق شکل الان ارتفاع حدود 3.8هست که در واقع Hهست
چگالی رو هم که بسته به نوع سیالمون میدونیم
فشار مجهول رو از رابطه زیر محاسبه میکنیم
P1-P2=d*g*H(a/A+1)
Aسطح مقع مخزن هست
aسطح مقطع لوله
مانومتر دومخزنه هم هست که کاربردی مشابه آنچه ذکر شد داره که در شکل زیر میبینید و مشخص هست

وکاربرد زیادی نداره...کابرد تک مخزن بیشتر هست

 

 

4-مانومتر شیبدار:
تفاوتی با مانومتر مخزن دار نداره تنها تاوتش در زاویه داشتن لوله هست و عبارت Sinکه در رابطه اختلاف فشار وارد میشه
شماتیک رو در شکل زیر مشاهده میکنید:

رابطه همون هست فقط در یک sin(teta)بایستی ضرب بشه رابطه  

 

در ادامه بحث اندازه گیری فشار میرسیم به اندازه گیری فشار در اثر تغییر فشار بر جسم الاستیک:
در اینجا هم چنیدین روش موجود هست که شاخص ترین ها رو ذکر میکنم:
1-لوله سی(c-tube)یا لوله بوردون:این لوله شماتیکش رو در زیر میبینید.اساس کار تمام فشار سنج های آزمایشهاهی و صنعتی رو همین لوله تشکلی میده.از انتهای آزادسیال وارد لوله میشه.تا انتهای بسته مسیر رو ادامه میده و در نهایت که به انتهای بسته میخوره باعث حرکت و ایجاد تغییر در انتهای آزاد میشه.در انتها هم میبینید که یک اهرم یا در مواردی با یک فنر قرار داره که در ارتباط با یک چرخدنده هست که اونم به عقربه متصل هست و بعد از تغییر شکل عقربه مقدار فشار رو با همین مکانیزم مکانیکی نشون میده.شماتیک:

انتها هم که محل پیچ شدن به بدنه هست و چون ظاهر لوله به شکل حرف Cهست، به C-tubeمعروف هست.شماتیک های بهتری که برای درک موضوع براوتون انتخاب کردم...

ساختار صفحه فشار سنج شماتیک آنها با هم تفاوتهایی داره.مثلا در نشان دادن اعداد
بعضی فشار سنجها در واقع یک جدول ترمودینامیک هستندیعنی همزمان به شما دماوفشار سیال رو میدهند.معمولا از این فشار سنجها در سیکلهای تبرید استفاده میشه و احتمالا در آزمایشگاه ها نمونه اش رو دیدید.فشارسنجهایی داریم که براساس مبرد تنظیم شده اند که مجددویژه سیکل تبرید هستند و روی صفحه اونها هم قید شده که مثلا R134a
ونمونه دیگه مثل فشار سنجهایی که قادر هستند فقط فشارهای مثبت،منفی،یا هر دو رو اندازه گیری کنند. 

 

در ادامه مبحث اندازه گیری فشار به اندازه گیری فشار بر اساس اعمال فشار بر اجسام الاستیک به فانوسی میرسیم
فانوسی همانوطریکه در شماتیک میبینید یه قطعه اکاردئنی هست که فشار از بالا اعمال میشه و لایه های آکاردئونی به هم نزدیک میشوند.این نزیک شدن قطعات متناسب با فشار اعمالی هست.فانوسی میتونه اختلاف فشا،فشار مطلق،وفشار نسبی رو اندزه بگیره.در قسمتی که دیافراگم رو توضیح میدم اندازه گیری این فشار رو هم توضیح میدم که به راحتی برای فانوسی هم قابل تعمیم هست.

فشاری که صحبتش رو کردم رو با روش های الکتریکی و مکانیکی میتونید اندازه بگیرید.یک روش عقربه مکانیکی هست که مثل لوله بوردون هست و روش دیگه الکتریکی که با عبور از میان کویل گرمایشی و سنسور میتونید اختلاف فشار رو بخونید
در دروش مکانیکی همانطور که در شکل میبینید به یک چرخدنده و یک پینیون نیاز دارید که به عقربه متصل هستند.

روش محاسبه تغییرلایه های فانوسی استفاده از تیر انعطاف پذیر و کرنش سنج هست،مطابق شکل:

همونطوریکه ملاحظه میکنید در روش فوق یک کرنش سنج برای اندازه گیری کرنش تیر نصب شده که در واقع میتونید مقداره تغییر فاصله بین لایه های فانوسی هم باشه.
اگر فاونسی رو مطابق شکل زیر طراحی کنیداختلاف فشار بین P1,P2روخواهید داشت

برج خنک کننده

برج خنک کننده

 

برج خنک کننده دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیع تماس آب با هوا تبخیر آسان می کند و باعث خنک شدن سریع آب می گردد.عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرمای نهان تبخیر انجام می گیرد، در حالی که مقدار کمی آب تبخیر می شود و باعث خنک شدن آب می گردد.باید توجه داشت آب مقداری از گرمای خود را به طریق تشعشع ،هدایتی وجابجایی و بقیه از راه تبخیر از دست می‌دهد.
بیشتر دستگاههای خنک کن از یک مدار بسته تشکیل شده اند که آب در این دستگاهها نقش جذب ، دفع و انتقال گرما را به عهده دارد، یعنی گرمای بوجود آمده توسط ماشین جذب و از دستگاه دور می سازد. این کار باعث ادامه کار یکنواخت و پایداری دستگاه می شود.
در دستگاههایی که به دلایلی مجبوریم آب را بگردش در آوریم و یا به کار ببریم باید بنحوی گرمای آب را دفع کرد. با بکار بردن برجهای خنک کننده این کار انجام می گیرد. در تمام کارخانه ها تعداد زیادی دستگاههای تبدیل حرارتی (heat exchanger) وجود دارد که در بیشترآنها آب عامل سرد کنندگی است.
بدلایل زیر آب معمولترین سرد کننده هاست:
1. بمقدار زیاد وارزان در دسترس می باشد.
2. به آسانی آب را می توان مورد استفاده قرار داد .
3. قدرت سرد کنندگی آب نسبت به اکثر مایعات( در حجم مساوی )بیشتر است.
4. انقباض و انبساط آب با تغییر درجه حرارت جزیی است.
هر چند که آب برای انتقال گرما بسیار مناسب است با بکار بردن آن باعث بوجود آمدن مشکلاتی نیز می شود.
آب با سختی زیاد باعث رسوب سازی در دستگاهها شده و همچنین از آنجایی که بیشتر این دستگاهها از آلیاژ آهن ساخته شده اند مشکل خوردگی بوجود می آید. از طرف دیگر بیشتر برجهای خنک کننده در بر خورد مستقیم با هوا و نور خورشید می باشند محیط مناسبی برای رشد باکتریها و میکرو ارگانیسم ها نیز می باشد که آنها نیز مشکلاتی همراه دارند.
وارد شدن گرد و خاک بداخل برج نیز در بعضی مواقع ایجاد اشکال می نماید.در کل این مشکلات باعث می شود که بازدهی دستگاه کم شده و در نتیجه از نظر اقتصادی مخارج زیادتری خواهند داشت. در این مجموعه طبیعت این مشکلات و شرایط بوجود آمدن آنها و راههای جلوگیری از آنها را بطور مختصر شرح خواهیم داد.موارد استفاده از برجهای خنک کننده را نیز در بخش های دیگری از این مجموعه را در بر می گیرد.     

عموماً برجهای خنک کننده (cooling tower) را به سه گروه تقسیم می کنند:
1. برجهای خنک کننده مرطوب
2. برجهای خنک کننده مرطوب- خشک
3. برجهای خنک کننده خشک
در برجهای خنک کننده مرطوب، آب نقش اصلی و اساسی را داشته و هدف نیز همان خنک کردن آب است. این نوع دستگاهها که خود به چند گروه و دسته تقسیم می شوند در صنعت دارای کاربرد فراوانی است.
از یرجهای خنک کننده خشک بیشتر در مکانهای که آب کافی برای خنک کردن برج وجود ندارد استفاده می شود. عمل خنک کردن آب را نیز میتوان از برجهای سینی دار بصورت مرحله ای انجام داد.ولی عملاً بعلت وجود هزینه های زیاد ساخت ،نگهداری و کنترل سیستم این روش ، معمول نمی باشد.
برای انجام عملیات خنک سازی آب می توان از برجهای آکنده و سینی دار استفاده نمود.با وجود این در مواردی که فازهای مورد نظر آب و هوا با شند بعلت فراوانی و ارزان بودن فازهای فوق بدلایلی که در صفحه قبل ذکر شد از دستگاههای دیگری استفاده می گردد که ساختن و نگهداری آنها مستلزم هزینه های زیادی نمی باشد. از این جهت بیشتر دستگاههایی که در مقیاس صنعتی بکار می رود ساختمان و خصوصیات بسیار عمده ای را دارا است که اینک به انواع مختلف این دستگاهها اشاره می شود.

فصل اول
بررسی برجهای خنک کننده و اجزاء آن

برج خنک کننده : COOLING TOWER
برج خنک کن دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیعی در تماس آب با هوا ، عمل تبخیر را آسان نموده و در نتیجه باعث خنک شدن سریع آب می گردد.
عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرمای نهان تبخیر انجام می گیرد در حالی که مقدار کمی آب بخار می شود و سبب خنک شدن آب می گردد.باید توجه داشت که آب مقدار اندکی از گرمای خود را از طریق تشعشع (Radiation) ودر حدود 4/1آن را از راه هدایت (Conduction) و جابجائی (Convection) و بقیه را از راه تبخیر از دست می‌دهد.
اختلاف فشار بخار آب بین سطح آب و هوا باعث تبخیر می شود.این اختلاف بستگی به دمای آب و میزان اشباع هوا از آب دارد

مقدار گرمای که بوسیله مایعی جذب یا دفع می شود از رابطه زیر بدست می آید :
E=W×S×T
در رابطه بالا:
E :گرمای دفع یا جذب شده بر حسب BTU/hr یا CAL/hr
W :دبی مایع خنک شونده بر حسب lb/hr
S : گرمای ویژه مایع خنک کننده بر حسب lb.f/ Btu
T :کاهش دمای مایع خنک شونده بر حسب f

در حالیکه عمل خنک شدن از طریق تبخیر انجام می گیرد گر مای نهان تبخیر از دست داده شده باید به آن اضافه گردد و آن برابر است با حاصل ضرب گرمای نهان تبخیر در دبی .
مقدار تبخیر بستگی دارد به سطح بر خورد آب با هوا و همچنین شدت جریان هوا دارد. برای اینکه حداکثر بهره برداری که در طرح آن بکار رفته است رعایت شود در برجهای خنک کننده که آکنده های آن از نوع splash packing می باشد آب به صورت قطره های در سطوح برج پخش می شود تا سطح وسیعی بوجود آید البته برای این منظور می توان از آکنه های نوع film packing نیز استفاده کرد.
جریان هوا در برج به صورت کشش طبیعی با استفاده از دودکش های هذلولی شکل یا کشش مکانیکی بوسیله بادبزنهای مناسب در جهت مخالف آب ( counter-flow) و یا به طور متقاطع (cross-flow) با آن به جریان می افتد .

سیستم برج خنک کننده :
در سیستم برج خنک کننده آب گرم کندانسور از برج خنک کننده عبور می کند و با هوا تماس می یابد. در برجهای خنک کننده با کشش طبیعی ،پوسته خارجی برج از بتن مسلح ساخته شده ودر روی پایه ها تکیه دارد . هوا از قسمت پائین وارد برج خنک کننده می شود و به طرف بالا جریان می یابد و از دهانه بالای برج خارج می گردد.

انواع دیگری از برجهای خنک کننده که از چوب و سایر مصالح ساخته می شود نیز وجود دارد.در برجهای خنک کننده با کشش طبیعی هوا شکل برج طوری طراحی می شود که جریان سریع هوا در داخل برج بوجود آید.
آب گرم از کندانسور در ارتفاع 10 تا 15 متر بالاتر از سطح استخر به سیستم پخش کننده آب وارد می شود . در برجهای قدیمی تر صفحه ای که آب خروجی از کندانسور به آن ریخته می شود دارای سوراخهای منظمی در قسمت پائین است که آب از داخل این سوراخها به فنجانهای زیرین می ریزد. این فنجانها باعث پاشش آب و تبدیل آنها به قطرات کوچک می شوند. یک سیستم خیلی جدید برای پخش آب در برج خنک کننده بکار بردن لوله هایی است که در سطح بالای آن شیپوره هایی برای پاشش آب تعبیه شده است.
تبادل حرارت بین هوای بالارونده از برج و آبی که از برج سرازیر است با تغییر حرارت محسوس در اثر اختلاف درجه حرارت بین آب و هوا انجام می شود. سهم این قسمت از تبادل حرارتی خیلی کم است و قسمت عمده تبادل در اثر تبخیر مقدار کمی آب که پیوسته همراه هوا می باشد،انجام می شود. در اثر این عمل مقدار زیادی گرما از آب سرازیر شده در برج خنک کننده ( بستگی به مقدار آبی که تبخیر شده است) به هوا منتقل می گردد(Evaporating loss). ضمناً مقداری از قطرات آب بوسیله هوا بخارج از برج پراکنده می شود(Windage loss). برای جلوگیری از خروج قطرات آب یک شبکه چوب در اطراف برج و حدود 3 متر بالاتر از توده تخته ها قرار دارد . کمبود آب تبخیر شده در سیستم برج خنک کننده باید از منبع خارجی جبران شود که به آن ،آب تکمیلی یا آب جبرانی (Makeup) گویند . برای این منظور در صورت امکان از آب رودخانه استفاده کرد یا فاضلابها را تا حد امکان صاف و تصفیه کرده و استفاده نمود .
هنگامیکه از نظر فضای ساختمان برج خنک کننده محدودیتی وجود داشته باشد ظرفیت برج خنک کننده راتا حد امکان با استفاده از بادبزنهای مخصوص و بزرگی اضافه می نمایند. این بادبزنها مقدار عبورهوای خنک کننده در داخل برج را زیاد می نماید .



عوامل مؤثر در طراحی برجهای خنک کننده :
عوامل مؤثر در طراحی برجهای خنک کننده را بطور خلاصه می توان بصورت زیر بیان کرد :
1. میزان افت درجه حرارت (اختلاف دمای ورودی وخروجی برج)
2. اختلاف بین درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت مرطوب هوا
3. دمای مرطوب محیط : اصولاً خنک کردن آب زیر این دما غیر ممکن است .
4. شدت جریان آب
5. شدت جریان هوا
6. نوع آکنه های برج
7. روش پخش آب
به تجربه ثابت شده است که برای هر 10 درجه فارنهایت افت دما در برج خنک کننده میزان تبخیر در حدود یک درصد کل آب در حال گردش می باشد .

چون نمک های کلرور حلالیت زیادی دارند غلظت یون کلر در آب ورودی به برج وآب در حال گردش راهنمای بسیار خوبی برای تعیین غلظت بوده و بنابراین همیشه باید آنرا بازدید و بررسی نمود .
افزایش غلظت مواد محلول و مواد معلق در آب در حال گردش در برج خنک کننده ایجاد اشکال می نماید که برای جلوگیری از افزایش غلظت مواد محلول و مواد معلق مقداری از آب در حال گردش را تخلیه می کنند که این آب در صنعت به زیر آب (Blow down) معروف است .
مقدار آب برج همچنین ممکن است تصادفی یا بوسیله باد تقلیل یابد . اصولاً در برجهای خنک کننده مقداری آب بصورت گرد درآمده و توسط باد یا کشش از برج خارج می شود .
مقدار تخلیه لازم در یرج برای کنترل مواد محلول و معلق مجاز را می توان از رابطه زیر بدست آورد :
M=(B+W)*C
که در رابطه فوق
B : مقدار زیر آب بر حسب gal/hr یا m3/hr
E : مقدار آب تبخیر شده بر حسب gal/hr یا m3/hr
C : ضریب غلطت پیشنهاد شده برای برج
W : مقدار آبی که توسط باد خارج می شود بر حسب gal/hr یا m3/hr
مقدار آبی که باد همراه خود از برج خارج می سازد در رابطه بالا منفی است ،زیرا آب مواد محلول و معلق را نیز با خود می برد . بنابراین تاثیر در غلظت و بالا بردن املاح آب ندارد .

مقدار آب لازم جهت آب کسری برج از رابطه زیر بدست آورد :
MAKE UP = E +B + W
اطلاعاتی که از طرف خریداران در اختیار فروشندگان قرار می گیرد در طرح برج اهمیت فراوانی دارد . مانند اختلاف دما ، مقدار آب در حال گردش ،مقدار زیر آب .
کمبود آب در اثر تبخیر و باد را با استفاده از رابطه های بالا بررسی می کنند .

قسمتهای اصلی برج خنک کننده:

الف) لوله ها و آکنه ها
شامل قسمتهای هستند که درجریان انتقال حرارت دخالت داشته در ضمن باعث می شود که مقدار آب گرد شده که همراه باد خارج می شود کم شده و از خروج آنها از برج جلوگیری شود.همچنین نگهدار خوبی برای قسمتهای دیگر برج می باشد . در مورد مشخصات آکنه ها در همین فصل توضیح داده خواهد شد.

ب)حوضچه
حوضچه در پائین برج قرار دارد که آب خنک کننده در آن جمع می گردد.به حوضچه یک جریان بنام آب تکمیلی یا آب جبرانی (MAKE UP) وارد می شود و یک جریان برای استفاده در دستگاههای تبادل حرارت از آن خارج می گردد .علاوه بر جمع آوری آب در حوضچه ،آب قبل از اینکه به سمت کندانسور پمپ شود صاف نیز می گردد.
حوضچه های برجهای بزرگ و مفید از بتن ساخته شده اند .عموماً این حوضچه ها طوری طراحی می شوند که برج بدون اضافه کردن آب جبرانی می تواند برای چندین ساعت کار کند .
از زهکش برای برطرف کردن لجن ته نشین شده و کنترل سطح آب در حالتی که جریان موج دار که در کف قرار دارد ترک می کند و به میان سرندی که از ورود اشغال تجمع یافته به ورودی پمپ جلوگیری می کند ،می ریزد .

پ)بادبزنها
در برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی باد بزنهای نصب می شوند تا جریان هوای لازم را جهت عبور از آکنه ها تولید نماید .بادبزنها در برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی کاربرد دارند . توضیح در این مورد ضرورتی ندارد و به همین مقدار اکتفا می شود .

ت) حذف کننده ها
این وسیله از خارج شدن قطرات آب بوسیله کشش هوا از برج جلوگیری بعمل می آورد . تیغه ها معمولاًطوری نصب می شوند که با سطح افق زاویه ای در حدود 45 درجه بسازد .جنس این تیغه ها از چوب ، فلز یا پلاستیک ممکن است ساخته شده باشند .درباره کشش و حذف کننده های کشش بعداً مفصلاً توضیح داده خواهد شد .

ث) آکنه ها
دو نوع آکنه ها که در برجهای خنک کننده ممکن است مورد استفاده قرار گیرد عبارتند از :
1. SPLASH PACKING
2. FILM PACKING
1. SPLASH PACKING :
در این نوع آکنه ها آب بر اثر برخورد با تیغه ها پخش و به صورت قطره قطره در آمده که در نتیجه ایجاد سطح وسیع می نماید .از آنجایکه قطرات آب همراه پیوسته بوده و وزن سنگین دارند این نوع دسته بندی ممکن است در اثر جریان دائمی از هم گسیخته گردد.

2. FILM PACKING :
در این نوع آکنه ها سطح وسیع از آب در اثر جریان آن در روی تیغه ها بوجود می آید . به طرق گوناگون می توان چنین سطح وسیعی ایجاد کرد
a. GIRD PACKING
در این نوع آکنه ها از یک سری شبکه های که معمولاً از چوب بوده و روی یکدیگر قرار گرفته اند استفاده می شود .این شبکه ها طوری نصب گردیده که همراه هر شبکه با شبکه های اطراف خود زاویه 90 درجه می سازند وباین شکل در سطوح شبکه ها پخش می گردد .
b. RANDOM PACKING
این نوع آکنه ها موادی با سطح زیاد درست شده که به طور نا منظم در داخل برج قرار دارند . یکی از دلایل نا مرغوب بودن این نوع آکنه ها ایجاد مقاومت زیاد در مقابل جریان هوا می باشد . این نوع آکنه ها دارای قسمتهای حلقوی است که قطر هر حلقه با طول آن برابر است . این حلقه ها از جنس های مختلفی یوده وسطح تماس آب با هوا را زیاد می کنند.
c. PLATE TYPE FILM PACKING
این نوع آکنه ها از صفحات نازک پلاستیکی چین دار ساخنه شده اند که با زاویه کمی کمتر از 90 درجه با سطح افق نصب شده اند. چین های روی صفحات باعث بوجود امدن سطح زیاد می گردند .
مشخصات و خصوصیات آکنه ها در بخش های آینده تشریح خواهد شد .آکنه ها باید طورب انتخاب شوند تا هم سطح تماس آب و هوا برای نسبتهای بالای انتقال حرارت و انتفال جرم مناسب یاشند و هم مقاومت کمتری در مقابل جریان هوا داشته باشند .آکنه ها باید محکم ، سبک و در برابر خوردگی و خراب شدن مقاوم باشد.

مشخصات و خصوصیات آکنه ها :
مشخصات و خصوصیات آکنه یک برج خنک کننده را در یک برج خنک کننده آزمایشی اندازه گیری می کنند. یک نمونه از این برج در نیروگاه برق groyden A در سال 1950 بنا شده بود و در آن زمان فکر می کردند بزرگترین نوع خود در کشور باشد . در این برج یک مقطع از آکنه با مربعی به ضلع 4 ft وعمق 8 ft را می توان زیر یک تغییر بار آب و هوا و اتلاف حرارتی برای اندازه گیری ضریب انتقال حجمی و مقاومت جریان هوا نصب و آز مایش کرد . بزرگی این برج یک مسئله اساسی است در غیر اینصورت مقدار آبی که به ظرف پائین دیواره ریزش می کند کافی است تا بر روی دقت آزمایش تاثیر بگذارد.
هر دو جریان آب وهوا توسط اوریفیس اندازه گیری می شود . جریان آب بیشتر در مقابل یک حجم اندازه گیری شده تانک ، چک خواهد شد.

پیل سوختی

بصورت ساده باید گفت سلول سوختی یک وسیله­ی تبدیل انرژی است. هیچ قطعه متحرکی در آن درگیر نیست بنابراین سلول سوختی در سکوت کار می­کند. انرژی آزاد شده به صورت گرما و الکتریسیته را می­توان به عنوان منبع قدرت بکار برد.

 

فرآیند با وارد شدن هیدروژن به یک الکترود کاتالیزوری که سبب تسهیل در تفکیک اتم­های هیدروژن به صورت پروتون­ها و الکترون­ها می­شود، شروع می­گردد. پروتون ها یا همان یون های هیدروژن از طریق غشا به سمت کاتالیزور دیگر که با اکسیژن تغذیه می شود، حرکت می کنند. الکترون های جدا شده نمی توانند از طریق غشا یا الکترولیت عبور کنند، بنابراین از طریق یک مدار خارجی گذر می کنند. مدار خارجی شامل یک بار الکتریکی مانند یک موتور یا لامپ روشنایی یا چیزهایی از این قبیل است و سپس به الکترود کاتالیزوری می­رسد جایی که پروتون ها و الکترون ها دوباره با هم ترکیب می­شوند و با اتصال به اکسیژن تولید ملکول های آب می­کنند.

تاریخچه سلول سوختی

تکنولوژی سلول سوختی بالغ بر صد و شصت سال عمر دارد. 

در سال 1839، ویلیام گروو (William Grove) آزمایشاتی را با باتری ها و فرآیند الکترولیز انجام داد تا به ایده ی معکوس نمودن این پروسه جهت تولید الکتریسیته دست یافت. در فرآیند الکترولیز از الکتریسیته جهت جداسازی اتم های هیدروژن و اکسیژن در ملکول های آب استفاده می شود. ایده گروو تولید الکتریسیته و آب در ازای ترکیب هیدروژن و اکسیژن بود. با استفاده از الکترود هایی با کاتالیزور پلاتین تلاش های او برای رسیدن به این هدف به موفقیت انجامید. این پژوهش پایه و بنیان درک اصول اساسی حاکم بر نحوه عمل سلول های سوختی بود.

گروو اختراع خود را « باتری گازی » نامید. 

William Grove

باتری گازی گروو

سال ها بعد در 1889، لودویگ موند (Ludwig Mond) و چارلز لانگر (Charles Langer) آزمایش روی ایده ی ابتکاری گروو را آغاز کردند. آنها مسئول معروف شدن باتری گازی گروو به نام « سلول سوختی » بودند .این نام باقی ماند و ما امروزه آن را بکار می بریم .

در طی دهه های 1980 و 90، توسعه در زمینه ی فناوری سلول سوختی جهش بزرگی نمود و تعداد زیادی از دستگاه های مولد قدرت سلول سوختی در اندازه های کوچک ساخته شد. امروزه سلول های سوختی در کاربردهای ساکن و سیار زمینی مانند شاتل های فضایی ناسا به کار می روند در حالی که همچنان توسعه و پیشرفت این تکنولوژی در جریان است.

سلول های سوختی بزودی تامین کننده انرژی مورد نیاز همه چیز از لپ تاپ ها تا سیستم های الکتریکی خانه ها و صنایع خواهد بود.

مزایای سلول سوختی

کارکرد بی صدا            عدم وجود اجزای متحرک   

بهره برداری راحت        قابل اعتماد بودن

هزینه نصب پایین         انعطاف پذیری در اندازه 

مدولار بودن                امکان استفاده در نقاط دور از شبکه

معایب سلول سوختی

·  هزینه های بالای ورود تکنولوژی به بازار

·  ناشناخته بودن فناوری مربوطه در دنیای صنعت

·  عدم وجود زیر ساخت

انواع سلول سوختی

بطور کلی پنج نوع سلول سوختی وجود دارد :

1. Alkaline Fuel Cells

سلول سوختی قلیایی

2. Molten Carbonate Fuel Cells

سلول سوختی با الکترولیت کربنات مذاب

3. Phosphoric Acid Fuel Cells

سلول سوختی با الکترولیت اسید فسفریک

4. Polymer Electrolyte Membrane (PEM)

سلول سوختی با غشاء مبادله کننده پروتون

5. Solid Oxide Fuel Cells

سلول سوختی با الکترولیت اکسیدهای جامد

سه مورد اول دارای الکترولیت مایع و دوتای آخر از الکترولیت جامد بهره می­گیرند

سوپر شارژر ها چگونه کار می کنند ؟

از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودرو های مسابقه در حال جست و جوی راه ها یی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتور های بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند.


یک راه دیگر برای افزودن قدرت کارآمد تر کردن موتور های به اندازه ی معمولی است. می توان این کار را با دمیدن هوای بیشتر به درون اتاقک احتراق انجام داد. با هوای بیشتر همچنین می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. سوخت بیشتر به انفجار بزرگ تر و افزایش توان می انجامد. به کار گرفتن یک سوپر شارژر یک راه به درد بخور برای به دست آوردن هوای دمیده شده ی پر فشار است. در این مقاله ما توضیح خواهیم داد که سوپر شارژر ها چه هستند، چگونه کار می کنند و چگونه با توربو شارژر ها مقایسه می شوند.

تفاوت سوپرشارژر و توربوشارژر

سوپر شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. در واقع کلمه ی توربو شارژر کوتاه شدهی کلمه ی توربو سوپر شارژر، اسم رسمی خود است.

یک سوپر شارژر دو پیچی

تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید. ولی سوپر شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند.

اصول سوپر شارژر ها

یک موتور معمولی 4 زمانه یک زمان را صرف فرآیند مکش می کند. این فرآیند 3 مرحله دارد:

• 
  
• حرکت پیستون به سمت پایین خلاء ایجاد می کند.
• هوا در فشار جو به درون اتاق احتراق مکیده می شود.

همین که هوا به درون موتور کشیده می شود، می بایست با سوخت ترکیب شود تا ترکیب هوا و سوخت را تشکیل دهد. بسته ای از انرژی پتانسیل که می تواند به وسیله ی یک فرآیند شیمیایی به نام احتراق به انرژی جنبشی مفید تبدیل شود. شمع، واکنش شیمیایی را با مشتعل کردن سوخت آغاز می کند. وقتی که سوخت بسوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نیروی این انفجار که بالای سرسیلندر متمرکز می شود. پیستون را به پایین می راند و یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کند که آن هم آخر کار به چرخ ها منتقل می شود.

اضافه کردن سوخت بیشتر به مخلوط سوخت و هوا انفجار قوی تری ایجاد می کند. اما ما نمی توانیم به سادگی سوخت بیشتری به داخل موتور پمپ کنیم، زیرا مقدار معینی از اکسیژن برای سوزاندن مقدار سوخت داده شده لازم است. ترکیب شیمیایی صحیح ـ 14 بخش هوا با یک بخش سوخت ـ برای کارکرد بهینه یک موتور لازم است. کلام آخر این که برای وارد کردن سوخت بیشتر باید هوای بیشتری وارد کرد.

این کار یک سوپر شارژر است. سوپر شارژر ها بدون ایجاد کردن خلاء با فشرده کردن هوا در فشاری بالا تر از فشار جو، مکش را افزایش می دهند. این کار هوای بیشتری را به درون موتور می فرستد و موتور را تقویت می کند. با توجه به هوای اضافه تر، سوخت بیشتری به مخلوط هوا و سوخت افزوده می شود و قدرت موتور افزایش می یابد.

سوپرشارژینگ به طور متوسط 46 درصد به قدرت موتور و 31 درصد به گشتاور اضافه می کند. در ارتفاع های بالا که عملکرد موتور به خاطر چگالی و فشار کم هوا افت می کند، سوپر شارژر هوا را با فشار بیشتر به موتور می دهد که موتور بتواند به صورت بهینه ای کار کند.

برخلاف توربو شارژر ها که از گاز های اگزوز که از احتراق به دست آمده، برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنند، سوپر شارژر ها قدرت خود را مستقیما از میل لنگ می گیرند. بیشتر آن ها با یک تسمه به حرکت در می آیند که ان تسمه به دور یک قرقره می پیچد که آن قرقره به یک چرخ دنده ی محرک متصل است. چرخ دنده ی محرک به نوبه ی خود چرخ دنده کمپرسور را می چرخاند. روتور کمپرسور در طرح های مختلفی عرضه می شود، اما وظیفه ی ان به درون کشیدن هواست، هوا را فشرده می کند و به منیفولد ورودی می فرستد.

سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

برای فشرده کردن هوا یک سوپر شارژر باید خیلی سریع بچرخد ـ سریع تر خود موتور. بزرگ تر بودن چرخ دنده ی محرک نسبت به چرخ دنده ی کمپرسور باعث می شود که کمپرسور سریع تر بچرخد. سوپر شارژر ها می توانند در سرعت های بلایی نظیر 50000 تا 65000 دور بر دقیقه کار کنند.

اگر کمپرسور 50000 دور بر دقیقه بچرخد. تقویتی برابر شش تا نه پوند بر اینچ مربع ایجاد می کند که به معنی شش تا نه psi بالاتر از فشار اتمسفریک در یک ارتفاع خاص است. فشار جو در سطح دریا 14.7 psi است، بنابر این یک تقویت معمولی به وسیله ی یک سوپر شارژر حدود 50 درصد به هوای ورودی بر موتور می افزاید.

اگر هوا فشرده شود داغ می شود، بدین معنا که چگالی خود را از دست می دهد و در زمان انفجار نمی تواند خیلی منبسط شود. این یعنی این که وقتی به وسیله ی شمع آتش زده می شود نمی تواند قدرت زیادی ایجاد کند. برای این که یک سوپر شارژر در ماکسیمم بازده کار کند، هوای فشرده که از بخش خروجی تخلیه می شود. می بایست قبل از ورود به منیفولد ورودی خنک شود. یک اینتر کولر این وظیفه را به عهده دارد. اینتر کولر ها به دو صورت عرضه می شوند: اینتر کولر های هوا به هوا و اینتر کولر های هوا به آب. هر دو ی آن ها مانند رادیاتور ها کار می کنند. هوا یا آب به مجموعه ای از لوله ها فرستاده می شوند و وقتی که هوای داغ خارج شده با لوله ها برخورد می کند خنک می شود. کاهش دمای هوا چگالی آن را افزایش می دهد که باعث می شود. مخلوط متراکم تری از هوا و سوخت وارد اتاق احتراق شود.

انواع سوپر شارژر

سه نوع سوپر شارژر وجود دارد: روتز (Roots)، دو پیچی(twin screw) و مرکز گریز. تفاوت اصلی آن ها در چگونگی حرکت دادن هوا به سمت منیفولد مکش موتور است. سوپر شارژر های روتز و دو پیچی از انواع لب های گیر اندازنده(meshing lobe) استفاده می کنند و یک سوپر شارژر مرکز گریز از پروانه برای به درون کشیدن هوا استفاده می کند. گرچه تمام این سه نوع موجب تقویت هستند ولی بازدهی های متفاوتی دارند. بسته به این که شما بخواهید خودرو را کمی تقویت کنید یا در یک مسابقه رقابت کنید انواع مختلف سوپر شارژر در اندازه های مختلف وجود دارند.

سوپر شارژر اتون، یک سوپر شارژر روتز بهینه سازی شده

سوپر شارژر روتز قدیمی ترین طرح است. Philander و Francis روتز در سال 1860 طرح را به عنوان ماشینی که می تواند به خنک کاری مته های معدن کمک کند به ثبت رساندند. در سال 1900 Gottleib Daimler یک سوپر شارژر روتز را در موتور خودرو یی به کار گرفت.

با چرخش لب های گیر اندازنده، هوایی که میان لب ها گیر کرده است از سمت ورودی به سمت خروجی می روند. مقادیر بزرگی از هوا به منیفولد ورودی می روند و انباشته می شوند تا فشار مثبت ایجاد کنند. به همین جهت سوپر شارژر های روتز در واقع چیزی بیشتر از دمنده های هوا نیستند، و واژه ی دمنده ی هوا همچنان اغلب برای تمام سوپر شارژر ها به کار می رود.

یک هورد پیک آپ دهه 1940 با یک سوپر شارژر روتز

سوپر شارژر های روتز معمولا بزرگ هستند و در بالای موتور قرار داده می شوند. سوپر شارژر های روتز در ماشین های عضلانی و اتومبیل های مسابقه و شکاری قرار داده می شوند زیرا بیرون کاپوت قرار می گیرند. به هر حال آن ها از نا کار آمد ترین سوپر شارژر ها هستند: اول اینکه به وزن خودرو اضافه می کنند و دوم این که به جای آن که هوا را به صورت یک جریان نرم و پیوسته بفرستند در انفجار های گسسته می فرستند.

سوپر شارژر های دو پیچی
یک سوپر شارژر دو پیچی هوا را به وسیله یک جفت لب گیر اندازنده که شبیه مجموعه ای از چرخ دنده های حلزونی می باشند می کشد. هوای درون یک سوپر شارژر دو پیچی مانند یک سوپر شارژر روتز در فضای ایجاد شده به وسیله ی لب های گردنده محبوس می شود. اما در یک سوپر شارژر دو پیچی هوا درون پوشش موتور فشرده می شود و این به خاطر آن است که روتور ها باریک شدگی مخروطی دارند؛ یعنی هرچه از سمت ورودی به سمت خروجی برویم فضا ها برای هوا کوچک تر می شوند و هرچه فضا ها کوچک شوند هوا در فضای کوچکتری فشرده می شود.

سوپر شارژر دو پیچی

آنچه گفته شد سوپر شارژر های دو پیچی را کار آمد تر می سازد، اما آن ها گران تر هستند چون روتور های پیچ مانند نیازمند دقت بیشتری در فرآیند تولید هستند. برخی انواع سوپر شارژر ها ی دو پیچی مانند سوپر شارژر های روتز بالای موتور می نشینند، آن ها همچنین صدای زیادی هم تولید می کنند. هوای فشرده ای که خروجی سوپر شارژر را ترک می کند. یک صدای ناله یا سوت ایجاد می کند که باید به وسیله روش های فرو نشاندن صدا آرام شود.

سوپر شارژر های مرکز گریز

یک سوپر شارژر مرکز گریز به یک پروانه در سرعت های بسیار بالا توان می دهد تا هوا را به درون پوشش کوچک کمپرسور بکشاند. یک پروانه می تواند تا سرعت های 50000 تا 60000 دور بر دقیقه برسد. همان طور که هوا به مرکز پروانه کشیده می شود، نیروی مرکز گریز آن را وادار می کند که به صورت شعاعی به بیرون پخش شود. هوا پروانه را در سرعت بالایی ترک می کند اما فشار هوا در آن نقطه کم است. یک پخشگر(diffuser) ـ دسته ای از پره های ثابت که پروانه را احاطه کرده اند ـ هوای با سرعت بالا و فشار کم را به هوای با سرعت کم و فشار بالا تبدیل می کند. وقتی هوا به پره ها برخورد می کند، سرعت ملکول های آن کم و فشارش زیاد می شود.

سوپر شارژر مرکز گریز

سوپر شارژر ها ی مرکز گریز کارآمد ترین و رایج ترین سیستم های مکش تقویت شده هستند. سبک و کوچک هستند به علاوه به جلوی موتور متصل می شوند نه به بالای آن. همچنین وقتی که موتور دور می گیرد یک ناله ی واضح از آن به گوش می رسد، ویژگی که سر ها را به سوی خیابان می چرخاند.

هر دوی مونت کارلو و مینی کوپر اس با سوپر شارژر هم عرضه می شوند.

هر کدام از این سوپر شارژر ها می توانند به عنوان یک ارتقای پس از فروش برای یک خودرو در نظر گرفته شوند. شرکت های متعددی مجموعه ها یی از تمام قطعات ضروری برای نصب یک سوپر شارژر را به عنوان یک پروژه ی do-it-course عرضه می کنند. در دنیای خودرو های عجیب و غریب و fuel racer ها چنین سفارشی سازی یک جزء لازم از ورزش است. خودرو سازان متعددی نیز سوپر شارژر ها را در مدل های تولید خود در نظر می گیرند.

مزایای سوپر شارژر ها

بزرگ ترین فایده ی سوپر شارژر افزایش توان موتور است. نصب کردن یک سوپر شارژر روی یک ماشین یا کامیون باعث می شود رفتار ان مانند یک خودرو با موتوری بزرگ تر شود.
اما چه اگر کسی بخواهد میان سوپر شارژر و توربو شارژر انتخاب کند؟ این سوال به سختی مورد بحث مهندسان و دوست داران خودرو است. اما به طور کلی سوپر شارژر ها برتری مختصری نسبت به توربو شارژر ها دارند.
سوپر شارژر ها از پس افت(lag) رنج نمی برند ـ یعنی زمانی میان فشار دادن پدال و عکس العمل موتور. ولی توربو شارژر ها از پس افت رنج می برند به خاطر این که زمان کوتاهی طول می کشد تا گاز های اگزوز به سرعت کافی برای چرخاندن پروانه یا توربین برسند. سوپر شارژر ها هیچ پس افتی ندارند به خاطر اینکه به طور مستقیم توسط میل لنگ گردانده می شوند. برخی سوپر شارژر ها در دور های پایین بازدهی بیشتری دارند در حالی که برخی دیگر در دور های بالا بازدهی بیشتری دارند. برای مثال سوپر شارژر های روتز و دو پیچی در دور های پایین توان بیشتری ایجاد می کنند. اما سوپر شارژر های مرکز گریز هرچه دور پروانه بیشتر شود کارآمد تر می گردند، لذا در دور های بالاتر توان بیشتری ایجاد می کنند.
نصب کردن یک توربو شارژر نیازمند اصلاحات و تغییرات زیادی در سیستم اگزوز است. اما سوپر شارژر ها می توانند به بالا یا پهلوی موتور پیچ شوند، که این نصب آن ها را ارزان تر و تعمیر و سرویس کاری را آسان تر می سازد.
در نهایت هیچ راه ویژه ای برای خاموش کردن سوپر شارژر ها مورد نیاز نیست. زیرا آن ها به وسیله ی روغن موتور روغن کاری نمی شوند. آن ها به صورت معمولی خاموش می شوند. توربو شارژر ها باید حدود 30 ثانیه یا کمتر بی بار باشند تا خاموش شوند. در صورت روغن روان سازی برای خنک شدن فرصتی خواهد داشت. با این گفته یک گرم کردن مناسب برای سوپر شارژر ها مهم به نظر می رسد، به گونه ای که در دماهای معمولی کار با بیشترین بازده کار می کنند.
سوپر شارژر ها معمولا بر روی موتور های احتراق داخلی هواپیما ها افزوده می شوند. این کار منطقی است اگر در نظر داشته باشیم که هواپیما ها بیشتر زمان خود را در ارتفاع های زیاد می گذرانند که اکسیژن کمتری برای احتراق وجود دارد. با آمدن سوپر شارژر ها هواپیما ها قادر بودند تا در ارتفاع های بالا تری پرواز کنند بدون این که از کارایی موتور کاسته شود.

یک سیستم ابتدابی برای یک هواپیما همراه یک سوپر شارژر مرکز گریز یا کمپرسور

سوپر شارژر ها یی که در هواپیما ها به کار بسته می شوند درست مانند آن ها یی کار می کنند که در خودرو ها نصب شده اند. آنها توان خود را مستقیما از موتور می گیرند و یک کمپرسور را برای دمیدن هوای پر فشار به اتاقک احتراق به کار می اندازند. توضیحات بالا ساز و کار ساده ای از یک هواپیمای سوپر شارژ شده را نشان می دهد.
اول بار سوپر شارژر ها در اواخر جنگ جهانی دوم در هواپیما ها به کار برده شدند. یک مثال در خور توجه Supermarine Spitfire است، هواپیمایی که به وسیله نیروی هوایی سلطنتی به کار گرفته شد و یک موتور سوپر شارژ شده ی رولز رویس مرلین را در خود جا داده بود.

معایب سوپر شارژر ها

بزرگ ترین نقطه ی ضعف سوپر شارژر ها ویژگی است که ریشه در تعریف آن ها دارد: از آنجایی که میل لنگ آن را می گرداند، به طور قطع قسمتی از توان موتور را می گیرد. یک سوپر شارژر می تواند تا حدود 20% توان موتور را مصرف کند. در عین حال چون سوپر شارژر می تواند تا حدود 46% بر توان موتور بیفزاید، بیشتر مردم فکر می کنند ارزشش را دارد.
سوپر شارژینگ بر تنش موتور می افزاید، که محتاج این است که موتور برای تحمل تقویت بیشتر و انفجار های بزرگ تر قوی باشد. بیشتر تولید کنند گان این منظور را با انتخاب قطعات قوی تری تامین می کنند. طراحی یک موتور برای سوپر شارژینگ قیمت آن را افزایش می دهد. همچنین سوپر شارژر ها هزینه ی نگه داری بیشتری دارند و بیشتر تولید کنند گان سوخت با کیفیت و عدد اوکتان بالا را برای چنین خودرو ها یی توصیه می کنند.
علی رغم نقاط ضعف سوپر شارژر ها، سوپر شارژینگ هنوز هم کم هزینه ترین راه برای افزایش توان موتور است. سوپر شارژر ها می توانند بین 50 تا 100 توان موتور را افزایش دهند تا برای مسابقه، کشیدن بار های سنگین یا فقط افزودن هیجان به رانندگی معمولی مناسب شود

سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

بوگاتى ویرون: Bugatti Veyron

شما چه تعریفى از شگفت انگیز ترین خودروى دنیا دارید؟

●  خودرویى با بیشترین اسب بخار؟

●  خودرویى با بیشترین سرعت و شتاب؟

●  گرانقیمت ترین خودرو؟ 

خودروى بوگاتى ویرون به نظر مى رسد که همه اینها را داشته باشد:

    ● یک موتور W-16  که مى تواند 1001 اسب بخار تولید کند.

    ●  بیشترین سرعت 400 کیلومتر بر ساعت

    ●  از 0 تا 97 کیلومتر بر ساعت در 3 ثانیه

    ●  از 0 تا 290 کیلومتر بر ساعت در 14 ثانیه

    ●  برچسب قیمتى بالغ بر 1.2 میلیون دلار 

در این مقاله ما نگاه عمیقى به این خودروى شگفت انگیز خواهیم داشت و خواهیم دید که چطور ممکن است این کارایى عظیم فقط در یک ماشین باشد.همه چیز با موتور این خودرو شروع مى شود:

ویژگی برجسته ی بوگاتی ویرون،موتور 1000 اسب بخاری آن است.

 اجازه بدهید با موتور شروع کنیم.  شما پروسه طراحى موتورى با این قدرت را چطور آغاز مى کنید؟ اگر قسمت" موتور خودرو چگونه کار مى کند" را خوانده باشید مى دانید که اگر بخواهید موتورى با 1000 اسب بخار را بسازید. آن موتور باید قادر باشد بنزین کافى بسوزاند. براى تامین این قدرت بیش از 5 لیتربنزین در دقیقه نیاز است.

تخمین سوخت مصرفی اگر از ریاضیات خوشتان نمى آید مى توانید نادیده بگیرید! ●  1000 اسب قدرت تقریبا معادل 2.6 میلیارد ژول در ساعت است. هر گالن (3.8 لیتر) بنزین شامل 132 میلیون ژول است , بنابراین موتور 1000 اسبى باید بیش از 20 گالون (76لیتر) بنزین در ساعت بسوزاند. ●  هر چند موتور خودرو فقط 25%  ازانرژى سوخت را به چرخ ها تحویل مى دهد. 75% از این انرژى به گرما تبدیل مى شود. بنابراین موتور خودرو در واقع براى تامین این قدرت مى بایست 80 گالون در ساعت بنزین مصرف کند ونه 20 گالون. یا همان 5 لیتر در دقیقه.

 ما نیاز به یک موتور 16 لیترى داریم تا بتواند 5 لیتر در دقیقه سوخت بسوزاند. موتور دوج وایپر نیز 8 لیترى است و 500 اسب تولید مى کند. 

اما یک مشکل وجود دارد: موتور V-8 شانزده لیترى  خیلى حجیم است و پیستونهاى عظیمى دارد. همچنین امکان ندارد که بتواند با 6000 دور بر دقیقه بچرخد و حداکثر تا 2000 دور بر دقیقه بیشتر نمى تواند گردش داشته باشد.

بنابراین چگونه بوگاتى توانسته 1000 اسب قدرت را در یک خودروى سواری داشته باشد؟

موتور بوگاتی ویرون:

 بوگاتى دو چیز را براى تولید یک موتور جمع و جور وتوانا براى تولید 1000 اسب بخار در نظر گرفت. اولین و مشهودترین چیز توربوشارژر است.

 اگر شما قسمت "توربو شارژر چگونه کار مى کند" را خوانده باشید  مى دانید که یک راه آسان براى اینکه موتورى با قدرت بالا داشته باشیم بدون اینکه خود موتور را بزرگ بسازیم افزودن مقدار بیشترى هوا به هر سیلندردر ورودى سوخت است.توربو شارژر ها این کار را مى کنند. توربو شارژر هواى ورودى به سیلندر را فشرده مى کند در نتیجه سیلندر هواى  بیشترى را در خود نگه مى دارد. اگر شما 2 برابر هواى بیشتر وارد هر سیلندر کنید مى توانید 2 برابر سوخت بیشتر بسوزانید.در عمل این نسبت کاملا برابر نیست اما مى توان ایده اى بدست آورد. بوگاتى از یک توربو 18 psi استفاده مى کند که قدرت خروجى موتور را دو برابر مى کند. بنابراین , توربو شارژر به بوگاتى اجازه می دهد که اندازه موتور را از 61 لیتر به 8 لیتر برساند.براى تولید این مقدار هواى فشرده بوگاتى به 4 توربو شارژر جداگانه نیاز دارد. 

موتور و ورودی های هوا

دومین چیزى که براى تولید موتور بعد از توربو شارژر در نظر گرفته شد  بالا نگه داشتن خط قرمز دور و همچنین کاهش تاخیر در زمانی که پدال را مى فشاریم. بوگاتى یک موتور 16 سیلندر کمیاب دارد.

 2 راه آسان براى ایجاد یک موتور 16 سیلندر وجود دارد.

● یک راه این است که دو موتور v-8 در یک خط در کناردیگرى باشد و شفت خروجی نیز به این دو متصل مى شود. 

● راه دیگر این است که دو موتور v-8 در کنار هم باشند.

 دومین شیوه در حقیقت راهى است که بوگاتى اولین موتور 16 سیلندر خود را در اوایل قرن 20 ایجاد کرد.

در موتور ویرون , بوگاتى راه سختی را انتخاب کرد.بوگاتى دو موتور v-8 را درکنار هم ادغام و هر دو آنها را به یک میل لنگ متصل کرد.این پیکربندى موتور w-16 را در ویرون ایجاد کرد. 2 تا v تشکیل w را مى دهند.

خصوصیات برجسته: 

خصوصیات موتورw-16 بوگاتى شگفت انگیز است.برای مثال:

● موتور داراى 4 سوپاپ در هرسیلندر و در مجموع داراى 64 سوپاپ است.

● داراى یک سیستم روغنکارى با محفظه خشک است که از خودروهاى فرمول یک قرض گرفته است.به همراه یک مسیر روغن داخلى پیچیده براى تضمین روغنکارى مناسب و خنک کارى براى 16 سیلندر

● داراى کنترل الکترونیکى است. داراى زمان بندى متغیر پیوسته بادامک است که براى کارکرد بهینه در دورهاى مختلف موتور به کار مى رود.

● داراى یک رادیاتور عظیم است که باید گرماى هدر رفته  از سوختن 5 لیتربنزین در دقیقه را جذب کند.

هر چیز در مورد این موتور بهترین است. یک مجموعه جمع و جور و جالب توجه است.این موتور تنها 710 میلیمتر طول, 889 میلیمترعرض و 730میلیمتر ارتفاع دارد. 

براى مهار کردن این مقدار اسب بخار و گشتاور, نیاز به یک سیستم انتقال قدرت شگفت انگیز است.

انتقال قدرت: 

انتقال قدرت این خودرو بى همتاست چون باید دو برابر گشتاور بیشتری را نسبت به خودروهاى اسپورت قبلى به کنترل در آورد . 

انتقال قدرت این خودرو شامل موارد زیر است:

●   هفت دنده

●   سیستم کلاچ دوگانه(دوبل)

●   تعویض ترتیبى(سکوئنشال)

●   سیستم تعویض کامپیوترى

این سیستم کنترل کامپیوترى همانند سیستمى است که در خودروهاى فرمول یک و خودروهاى مسابقه اى استفاده مى شود.هیچ پدال کلاچ یا اهرم تعویضى  براى راننده وجود ندارد. کامپیوتر دیسک هاى کلاچ را به خوبى یک تعویض واقعى کنترل مى کند.این کامپیوتر قادر است دنده ها را در 0.2 ثانیه تعویض کند. 

براى اطلاعات بیشتر در مورد سیستم کلاچ هاى دوبل ببینید: آئودى : قدرت متوالى: جزئیات تکنیکى 

اغلب غیر ممکن است که همه  گشتاور موتور  w-16 فقط به دو چرخ انتقال داده شود بدون اینکه آن دو چرخ روی زمین سر بخورند و فقط حول خود بچرخند. بنابراین ویرون همیشه چهار چرخ متحرک است. با استفاده از سیستم کنترل کششى(traction control system) ، خودرو قادر خواهد بود که همه اسب بخار موتور را حتی در حالت شتاب کامل به کار گیرد. براى توضیح بیشتر در مورد سیستم چهار چرخ متحرک  ببینید : آئودى کواترو و نیز "دیفرانسیل چگونه کار مى کند" و " چهار چرخ متحرک چگونه کار مى کند"

بدنه بوگاتی ویرون:

طبق گفته یکى از طراحان ویرون, بزرگترین چالش در طراحى ویرون آیرودینامیک آن بوده است. چطور مى توان خودروى مسافربرى را با 400 کیلومتر بر ساعت در جاده نگه داشت؟

خودروهاى فرمول یک یا مسابقه اى نیز مى توانند با سرعت 400 کیلومتربر ساعت حرکت کنند ولى آنها یک طراحى بدنه منحصر به فرد دارند. یک راننده بر روى مکانى مشخص دراز مى کشد. فاصله خودرو با زمین بسیار اندک است و از بالهاى بزرگى استفاده مى کند که نیرویى به سمت پایین وارد می کنند. ولى بوگاتى ویرون مانند یک خودروى عادى است که جاى 2 سرنشین نیز دارد.

اندازه هاى ویرون: 79  اینچ (2 متر) عرض, 176 اینچ (4.47 متر) طول و فقط 48 اینچ(1.22 متر) ارتفاع.

بخاطر داشته باشید که"هامر 2"(81.2) اینچ عرض دارد. ویرون نسبت به ارتفاعش خیلى عریضتر است.

از طرف دیگر،سطح زیرین ویرون مانند خودروهاى فورمول یک، دوکى مانند و ونتورى شکل است که باعث افزایش نیروى رو به پایین مى شود. اغلب یک بالچه در پشت ویرون وجود دارد که در سرعت هاى بالا به طور خودکار باز می شود که باعث افزایش نیروى رو به پایین شده و خودرو را چسبیده به جاده نگه مى دارد.

نشان داده شده که خودروهاى سوپر اسپرت با داشتن بالچه عقب متحرک قادرند در سرعتهاى بالا وزنى معادل 100 کیلوگرم در عقب و 80 کیلوگرم در جلوى خودرو ایجاد کنند.

بالچه عقب در سرعت های بالا نیروی رو به پایین زیادی ایجاد می کند.

موتور و ورودی های هوا

اگر شما به عکس فوق نگاهى بیاندازید متوجه دو وسیله لوله مانند مى شوید که در طرف موتور و بر روى سقف خودرو قرار دارند.ویرون از این کانالهاى براى کنترل جریان هوا استفاده مى کند.

ویرون سه دلیل براى کنترل جریان هوا دارد.

1-   در بیشینه قدرت، موتور 45000 لیتر هوا در هر دقیقه مصرف مى کند.

2-   در بیشینه قدرت، موتور 5 لیتر بر دقیقه بنزین مصرف مى کند و گرماى حاصله مى بایست توسط رادیاتور جذب گردد.

3-   در زمان توقف، ترمز ها نیاز به دفع حرارت دارند، خصوصا زمانیکه با سرعت زیاد و ترمزهاى زیاد در جاده هاى پر پیچ و خم مى رانیم. 

موتور ویرون پشت راننده قرار گرفته است. کانال هاى هوا که بر روى سقف قرار دارند هوا را به موتور و نیز دریچه هاى هوا که در کناره ها قرار دارند  هوا را به ترمز هاى عقب مى برند.

اندازه موتور و سیستم انتقال قدرت، به همراه سیستم چهار چرخ متحرک و چهار شفت محرک به همراه ایجاد دو صندلى و بزرگتر کردن ابعاد خودرو، باعث افزایش وزن خودرو مى شود. به همین دلیل بدنه آن را با فیبر کربن مى سازند تا وزن آن کاهش یابد.

وزن خودرو در حدود 1950 کیلوگرم است. براى مقایسه , دوج وایپر وزنى حدود 454 کیلوگرم کمتر از ویرون دارد.

در قسمت بعد نگاهى به تایرها و فضاى داخلى خودرو مى اندازیم.

تایرها و فضاى داخلى: 

حتى تایرهاى به کار رفته براى ویرون منحصر به فرد هستند. آنها اختصاصا توسط میشلن(Michelin) ساخته شده اند تا بتوانند تنش وارده به تایر را درسرعت 400 کیلومتربر ساعت تحمل کنند. این تایرها نیاز دارند که مانند تایرهاى خودروهاى مسابقه اى به زمین بچسبند و بتوانند از حداکثر توان موتوراستفاده کنند.

بدین منظور میشلن یک تایر کاملا جدید ساخت تا بتواند جوابگوى نیاز تجهیزات بى همتاى ویرون باشد. در عقب تایرها 365 میلیمترعرض دارند و در جلو 245 میلیمتر عرض دارند .

اندازه تایرها در جلو 245/690 R520 ودر عقب 365/710 R540 است.

اندازه قطر طوقه در جلو 520 میلیمتر و در عقب 540 میلیمتر (تقریبا 20 اینچ) است. این تایرها به بیان دیگر بزرگ و حجیم هستند. تایرهاى عقب بزرگترین تایرهایى هستند که تاکنون براى چرخ هاى عقب یک خودروى سوارى طراحى شده است.

این تایرها از سیستم PAX میشلن استفاده مى کنند. فشار تایر به صورت خودکار اندازه گیرى مى شود و این تایر مى تواند به صورت بدون باد 201 کیلومتر با سرعت 80 کیلومتر بر  ساعت حرکت کند. سیستم کشف کننده کمبود فشار هوا  نقش مهمى را در امنیت سیستم PAX بازى مى کند. این نقش ، آگاه کردن شما به کمبود فشار چه اندک اندک و چه ناگهانى است.

یکى از مزایاى سیستم PAX  توانایى حرکت بدون باد و عدم نیاز به تایر یدک است. 

فضاى داخلى:

ویرون در مدل اشرافى خود 2 صندلى دارد. بیشتر فضاى داخلى با چرم پوشیده شده است. داشبورد،صندلى ، سقف  و کناره ها همه چرمى اند. فقط بعضى از ادوات و مقدار کمى تکه هاى فلزى به عنوان زینت به کار رفته اند.

انواع مختلفى از وسایل الکترونیکى  در خودرو وجود دارد که به زیبایى و ظرافت در آن قرار دارند. یک سیستم استریو جالب توجه، سیستم ناوبرى و...  

آیا همه اینها ارزش میلیون ها دلار را دارد؟ چه کسى مى داند! ولى با این وجود ویرون نشان دهنده یک پیروزى تکنولوژیکى  بزرگ و جالب توجه است.

اگر به خودروهاى مسابقه اى نگاهى بیاندازیم اغلب این خودروها ى مسابقه اى سریع تر از ویرون نمى توانند بروند. در حقیقت ویرون به حد نهایى یک خودروى سواری نزدیک شده و بعید است خودرویى ببینیم که فراتر از ویرون در زمینه توان باشد.

این به بیان دیگر بهترین چیزى است که ویرون بدست آورده است

راه اندازی سیستمهای برودتی

راه*اندازی سیستم برودتی را می*توان به صورت زیر تفسیر کرد: «پیشرفت مراحل نصب دستگاهها از مرحله ابتدایی تا مقطعی که سیستم، کار مورد نیاز را انجام دهد.» پیمانکاران بسیاری در این امر دخالت دارند: نصب کننده دستگاههای برودتی، برق*کار، لوله*کش، سازندگان ساختمان، نجار و .... به منظور همکاری نزدیک این پیمانکاران بسیار مهم است کلیه کارهایی که باید انجام گیرد تحت نظر یک نفر –مهندس سیستمهای برودتی- انجام پذیرد. مراحل ایمنی در هر مرحله حتماً باید رعایت شود. در زمان راه*اندازی، مسائل زیر باید رعایت گردد: 1.با مراجعه به اطلاعات سازنده فقط از مُبرد تعیین شده استفاده کنید. 2.مُبرد جایگزین فقط در صورت تأیید سازنده دستگاهها استفاده شود. 3.مُبردی که احتمال آلودگی در آن وجود داشته باشد استفاده نکنید. - آلودگی مراحل نصب سیستم از هرگونه آلودگی و حتی*الامکان به دور از هوای مرطوب انجام گیرد. از ورود هرگونه جسم خارجی مانند برادة فلز، مواد جوشکاری، رسوبات کربنی- که بعد از جوشکاری ایجاد می*شود- به سیستم لوله*کشی جلوگیری کنید. در صورت پیشگیری نکردن، در اثر هوا و رطوبت خوردگی ایجاد خواهد شد و مشکلات دیگری که در زیر آمده نیز بروز خواهد کرد: 1. اگر روغن استفاده شده آلوده باشد بر سطح لوله*های مسی رسوب تشکیل می*شود. این رسوب در یاتاقانها و سطوح صاف که حرارت بالا دارند ایجاد می*شود. وجود رطوبت در سیستم نیز می*تواند علت این امر باشد. 2. اگر تخلیه هوا در سیستم به درستی انجام نگرفته باشد، یخ*زدگی مشکل اساسی ایجاد می*کند. 3. روغن همراه با گازهای تقطیرناپذیر در دماهای بالا تغییر شیمیایی پیدا می*کند. تجزیه شیمیایی مُبرد و روغن در دماهای بالای برای مُبرد R22 و گروه R500 احتمال بیشتری دارد. در حضور مولکولهایی که شامل هیدروژن هستند این تجزیه شیمیایی تولید اسید هیدروکلریک و هیدروفلوریک می*کند که برای کمپرسورهای بسته و نیمه*بسته بسیار مضر است. به همین دلیل سیستم باید مدت زمان کافی تحت عمل تخلیه هوا قرار گیرد. - تخلیه (Evacuation) تخلیه کامل هوا، رطوبت و گازهای غیرقابل تقطیر از سیستمهایی که از مُبردهای هالوژن استفاده می*کنند شدیداً توصیه می*شود. اگر این کار به درستی انجام نشود وجود هوا و یا گازهای غیر قابل تقطیر باعث بالا رفتن فشار تخلیه کمپرسور شده و سیستم در دمای بالایی کار می*کند. وجود هوا بدین معنی است که رطوبت نیز در سیستم وجود دارد. اگر مقدار رطوبت به قدری باشد که باعث اشباع خشک*کن/***** شود، رطوبت باقی مانده در شیر انبساط یا لوله مویی منجمد شده و جریان مُبرد را مسدود می*کند. اگر سیستم تحت آزمایش نشت مُبرد با فشار بالا قرار گیرد و بعد از آن تخلیه کامل صورت نگیرد نیتروژن (ازت) باقی مانده باعث بالا رفتن فشار کار خواهد شد. دو روش برای تخلیه سیستم: خلأ عمیق و روش رقیق*سازی، وجود دارد. 2-1: روش خلأ عمیق به منظور انجام تخلیه صحیح، یک پمپ خلأ (Vacuum pump) خوب مورد نیاز است. خلأ مناسب تحت شرایط عادی محیط باید تا 20 torr بدست آید. مدت زمان انجام خلأ عمیق بستگی به نوع سیستم دارد: هر چه سیستم بزرگتر باشد زمان بیشتری مورد نیاز است. مدت زمانی که یک سیستم باید تحت عمل تخلیه قرار گیرد به عهده تعمیر کار است و بای طبق دستورالعمل شرکت مربوط انجام گیرد. گاهی مشتری زمان خاصی را ملاک عمل قرار می*دهد. واضح است که پمپ خلأ بزرگتر، زمان کار را کمتر می*کند. بعضی وقتها سیستم را به مدت بیست و چهار یا چهل و هشت ساعت تحت خلأ قرار می*دهند تا اطمینان صددر*صدر حاصل شود که سیستم از هر گونه آلودگی مبراست. مزین روش خلأ عمیق در این است که: الف) به جز مقدار کمی مُبرد که در زمان آزمایش نشت مُبرد در سیستم وارد می*شود، مُبرد دیگری تلف نخواهد شد. ب) در سیستمهای بزرگ امکان بازیافت مُبرد وجود دارد (به قسمت بازیافت مُبرد رجوع شود). 2-2: روش رقیق*سازی روش رقیق*سازی که به اصطلاح «تخلیه سه*گانه» نامیده می*شود هنگامی توصیه می*شود که پمپ خلأ خوبی در اختیار نباشد. این روش معمولاً برای سیستمهای خیلی کوچک که مقدار مُبرد کم است استفاده می*شود. 1.مقدار کمی از مُبرد را به عنوان «ردیاب» در سیستم شارژ کنید. بگذارید تا سی*دقیقه در سیستم باقی بماند. مُبرد استفاده شده باید با مُبرد اصلی یکی باشد. 2.مُبرد «ردیاب» را تا 5 torr تخلیه کنید. 3.این خلأ به وجود آمده را مجدداً با مقدار کمی گاز مُبرد از بین برده و سپس تا 5 torr تخلیه کنید. 4.این خلأ را نیز با مقدار کم گاز مُبرد از بین برده و سپس برای سومین و آخرین بار سیستم را تخلیه کنید. تکرار مراحل ممکن است غیر ضروری باشد، اما بعد از یک یا دو بار تخلیه، ممکن است مقدار جزیی هوا یا گازهای غیر قابل تقطیر موجود در محلهای اتصال لوله کشی و کنترلها با شکستن خلأ توسط گاز مُبرد، پراکنده و یا توسط مُبرد رقیق شوند. بعد از هر مرحله پمپ خلأ را خاموش کرده و بعد از چند دقیقه عدد خلأ را ثبت کنید. سیستم را مجدداً برای مدت سی*دقیقه به همین صورت نگه داشته و سپس عدد خلأ را قرائت کنید. اگر فشار سیستم افزایش یابد بدین معنی است که هنوز مقداری رطوبت در سیستم وجود دارد. نباید در هیچ شرایطی کمپرسور سیستم را به عنوان پمپ خلأ استفاده کرد. توجه شود که. می*توان در زمان تخلیه فنهای اواپراتور را روشن کرد و سیستم دیفراست حرارتی را نیز فعال کرد تا دمای اواپراتور بالا رود. توجه شود که هیترها را نباید برای مدت طولانی روشن نگاهداشت تا اواپراتور صدمه نبیند. دقت کنید که هیچ قسمتی از سیستم از مدار تخلیه جدا نباشد. وقتی که پمپ کار می*کند، شیر آن باید باز باشد و شیر تعمیراتی روی کمپرسور در موقعیت نشیمنگاه میانی قرار گیرد، شیر قطع مایع در مخزن ذخیره باز و شیر سیلندر مُبرد بسته باشد. هر دو شیر روی شیر چند راهه باید باز باشد. وقتی که خلأ ایجاد شده توسط گاز مُبرد شکسته می*شود مطمئن شوید که شیر پمپ بسته باشد. قبل از روشن کردن کمپرسور به مراحل زیر توجه کنید: 1.مطمئن شوید که برق تغذیه کمپرسور با آنچه که بر روی پلاک کمپرسور یا موتور نوشته شده مطابقت کند. 2.ولتاژ برق را در ترمینال موتور چک کنید. 3.ظرفیت فیوزها را چک کنید. 4.کارکرد کنترلهای ایمنی را چک کنید. 5.اگر کمپرسور از نوع باز است، در صورت امکان با دست چرخانده تا گردش آزاد آن را مطمئن شوید. در این مقطع توصیه می*شود که یک دفتر ثبت آماده و تمام اطلاعات برقی، دما، فشار و تنظیم کنترلها را ثبت کنید تا اگر در زمان راه*اندازی، سیستم به هر دلیلی قطع شود مرجعی وجود داشته باشد.

موتورهای دوزمانه

موتورهای دوزمانه:

اگر شما مقاله طرز کار موتورماشین و طرز کار موتورهای دیزل را خوانده باشید ،شما با دو نوع از موتور که امروزه تقریبا در هر خودرو و کامیونی در جاده پیدا می شود آشنا می شوید . هر موتور خودرو دیزلی و بنزینی به عنوان یک موتور چهار زمانه رفت و برگشتی احتراق داخلی طبقه بندی می شود .
این سومین نمونه از موتور های رفت و برگشتی است که آنرا به عنوان موتور دو زمانه می شناسید، که معمولا در کاربردهای که به قدرت پایین نیاز باشد متداول است .

بعضی از دستگاههای که ممکن است موتور دوزمانه داشته باشند :

·تجهیزات باغبانی و چمنزنی( اره زنجیری، دستگاه های برش)
·موتور گازی ها
·جت اسکی ها
·هواپیما ها با دستگاه کنترلی بی سیم ( هواپیما های بدون سرنشین)
·موتور قایق های کوچک


اصول موتور های دوزمانه:

این چیزی شبیه به یک موتور دو زمانه است :

شما می توانید یک موتور دو زمانه را در هر وسیله ای مانند اره های زنجیری و جت اسکی ها ببینید زیرا موتور های دو زمانه سه مزیت مهم نسبت به موتورهای چهار زمانه دارند :
·موتور های دو زمانه سوپاپ ندارند ، که همین امر ساختمان آنها را ساده تر و وزنشان را کمتر کرده است .
·در موتور های دوزمانه به ازای هر دور چرخش میل لنگ یک حرکت انبساط داریم در حالیکه در موتور های چهار زمانه به ازای دو دور چرخش میل لنگ یک حرکت انبساط داریم که این به موتور های دوزمانه قدرت فزآینده قابل توجهی می دهد .
·موتور های دوزمانه در هر جهتی می توانند کار کنند که آن می تواند در بعضی دستگاه ها مانند اره های زنجیری مهم باشد .

یک موتور استاندارد چهار زمانه ممکن است مشکلاتی با ریزش روغن داشته باشد مگر آن که به طور عمودی قرار داشته باشد و حل این مشکل می تواند به پیچیدگی ها یک موتور بیافزاید .

ترکیب سبک وزن بودن و قدرت دو برابر داشتن، یک نسبت قدرت به وزن بزرگی در مقایسه با بسیاری از موتور های چهار زمانه به موتورهای دوزمانه در طراحی می دهد .
با این حال شما معمولا موتورهای دوزمانه را در خودروها نمی بینید . زیرا در یک نگاه اجمالی به طرز کار آن یک جفت معایب قابل توجهی می بینیم .

سیکل موتور های دو زمانه:

انیمیشن زیر یک موتور دو زمانه را در یک کنش نشان می دهد . شما می توانید این انیمیشن را با انیمیشن های موتور های چهار زمانه و موتورهای دیزل مقایسه کنید و تفاوت های آنرا ببینید . بزرگترین تفاوت قابل توجه در مقایسه شکل ها این است که در موتورهای دوزمانه در هر چرخش میل لنگ شمع جرقه می زند .

پرش جرقه :

شما می توانید با نگاه کردن به هر قسمت از سیکل، موتور های دو زمانه را بفهمید . برای این کار از نقطه ای که شمع جرقه می زند شروع کنید .مخلوط سوخت و هوا در سیلند متراکم می شود و وقتی که شمع جرقه می زند مخلوط مشتعل می شود و نتیجه این انبساط راندن پیستون به سمت پایین است . توجه کنید از آنجاییکه پیستون به سمت پایین حرکت می کند آن ، مخلوط هوا و سوخت را در کارتر متراکم می کند .
وقتی که پیستون به انتهای کورس می رسد دریچه تخلیه باز می شود و فشار داخلی سیلندر بیشتر گازهای خروجی را به بیرون سیلندر می راند . همانطور که در شکل می بینید :

مکش سوخت :

سرانجام که پیستون به ته می رسد ، دریچه مکش باز می شود . با حرکت پیستون مخلوط در داخل کارتر فشرده می شود ، بنابراین آن (مخلوط سوخت و هوا) به سرعت وارد سیلندر شده ، و گازهای باقیمانده را خارج کرده و سیلندر با شارژ جدیدی از سوخت پر می شود ، همانطور که در شکل زیر می بینید :

کورس تراکم :

در این مرحله با شروع حرکت میل لنگ، پیستون به سمت شمع بر می گردد .موقعی که مخلوط هوا و سوخت توسط پیستون فشرده می شود خلائی در کارتر ایجاد می شود . این خلاء باعث باز شدن سوپاپ ماسوره ای (reed valve ) ومکش مخلوط هوا ،روغن و سوخت از کاربراتور می شود.

وقتی که پیستون به سمت بالا می آید مرحله تراک پایان می یابد و شمع دوباره جرقه می زند تا این چرخه تکرار شود . دلیل نامگذاری موتور های دوزمانه این است که یک مرحله تراکم و سپس یک مرحله احتراق داریم . اما در موتور های چهار زمانه مراحل مکش، تراکم، احتراق و تخلیه جدا از هم انجام می شود .
شما می توانید ببینید که پیستون دو چیز مختلف رار در موتورهای دوزمانه انجام می دهد :

·در یک سوی پیستون که محفظه احتراق قرار دارد ، جایی است که پیستون مخلوط هوا و سوخت را متراکم می کند و انرژی آزاد شده از احتراق سوخت را ذخیره می کند.
·در سوی دیگر پیستون کارتر قرار دارد یعنی جاییکه در آن خلاء ایجاد می شود تا مخلوط سوخت و هوا را، از کاربراتور توسط سوپاپ ماسوره ای بکشد . و سپس در داخل کارتر متراکم تا اینکه مخلوط سوخت و هوا در داخل محفظه احتراق متراکم شود .
·ضمنا دو سمت پیستون شبیه به سوپاپ عمل می کند ، یعنی دریچه های مکش و تخلیه را باز و بسته می کنند .

بسیار جالب است که می بینیم پیستون کارهای مختلفی را انجام می دهد ! اینست که چرا موتورهای دو زمانه ساده و سبکتر هستند .
اگر شما از موتور های دو زمانه استفاده کرده باشید شما می دانید که باید روغن موتور های دو زمانه را با بنزین مخلوط کنید .محفظه احتراق در یک موتور چهار زمانه ، به طور کاملا جداگانه از کارتر است . بنابراین شما می توانید کارتر را با روغن غلیظ برای روان کاری یاتاقان میل لنگ، یاتاقان انتهای دیگر شاتون (پیستون)و دیواره سیلندر پرکنید .در یک موتور دوزمانه ، در سمت دیگر، کارتر قرار دارد که به عنوان محفظه ای تحت فشار برای متراکم کردن مخلوط هوا و سوخت در داخل سیلندر، نصب شده است، بنابراین نمی توان از روغن غلیظ استفاده کرد . در عوض شما می توانید از مخلوط روغن و بنزین برای روانکاری میل لنگ، شاتون و دیواره سیلندر استفاده کنید . بنابراین اگر شما مخلوط کردن روغن را فراموش کنید موتور نمی تواند عمر زیادی داشته باشد .

معایب موتور های دو زمانه :

شما می توانید دو مزایای مهم موتورهای دو زمانه را نسبت به موتور های چهار زمانه ببینید: آنها ساده تر و سبکتر و حدود دو برار بیشتر قدرت تولید می کنند. بنابراین چرا خودرو ها و کامیونها از موتور های چهار زمانه استفاده می کنند؟ به چهار دلیل مهم زیر :
·موتور های دو زمانه تقریبا به اندازه موتورهای چهار زمانه عمر نمی کنند. (فقدان سیستم روغن کاری اختصاصی دلیل سایش بیشتر قسمتهای موتور های دو زمانه می باشد .)


آاودگی که در موتور های دو زمانه تولید می شود از دو منبع است که اولی از احتراق روغن است.احتراق روغن باعث می شود که همه موتور های دوزمانه به اندازه قابل ملاحظه ای دود تولید کنند و متاسفانه موتور های دو زمانه به دلیل سایش قطعات توده های عظیمی از دوده های روغنی در هوا تولید می کنند. دلیل دوم کمتر آشکار است اما در شکل زیر می توانیم ببینیم :

هر بار که شارژ جدیدی از مخلوط بنزین و هوا وارد محفظه احتراق می شود، قسمتی از آن از دریچه تخلیه به بیرون نشت می کند .این است دلیل این که در اطراف موتور دو زمانه قایق ها، درخشش روغن را می بینیم . نشت هیدروکربن از سوخت تازه و ترکیب آن با روغن نشتی، حقیقتا یک آلودگی برای محیط زیست می باشد.
این معایب باعث شده است که موتور های دو زمانه تنها در جاهایی استفاده شوند که موتور به طور دائم کار نکند . و نسبت قدرت به وزن بزرگ مهم باشد .
ضمنا بیشتر کارخانه ها روی ساخت موتورهای چهار زمانه ، سبک و کم حجم کار می کنند و شما می توانید این تحقیقات را در انواع موتورهای چمن زنی و ناوگان های دریایی جدید که در بازار وجود دارد ببینید .

مقدمه ای بر چگونگی کار کرد موتورهای هوای فشرده

آیا شما این هفته در پمپ بنزین بوده اید؟با توجه به اینکه ما در جامعه ی متحرکی زندگی می کنیم ، به احتمال زیاد جواب شما به این سوال بله است و حتماً از روند رشد صعودی قیمت بنزین در سالهای اخیر مطلع شده اید. مشاهده می کنیم  بنزین که مهمترین منبع سوخت در تاریخچه ی خوروهاست ، گرانتر و دست نیافتی تر شده است(تحت تأثیر عوامل محیطی). این عوامل کارخانه های خودرو سازی را به سمت پیشرفت و تغییر نوع سوخت خودروها هدایت می کند ، که به دنبال آن ما از سال 2000 خودروهای هیبریدی (Hybrid Cars) را در جاده ها می بینیم و خودروهاییی که با سلول سوختی (Fuel-Cell-Powered) کار می کنند نیز سه تا چهار سال آینده وارد جاده ها خواهند شد.

انتظار می رود که موتور هوای فشرده ی e.Volution  این

 خودرو را به خودرویی ایده آل برای شهرهای آلوده تبدیل کند.

 با آن که قیمت بنزین در ایالات متحده هنوز به بالاترین مقدار خود نرسیده است(هر گالن 2.66 دلار در سال 1980) اما قیمت این محصول در دو سال اخیر افزایش چشم گیری داشته است به طوری که 30 درصد در سال 1999 و 20 درصد از دسامبر 1999 تا اکتبر 2000 افزایش قیمت داشته است(بر طبق گزارش دفتر آمار کار ایالات متحده).در اروپا هم قیمت بالا است ؛ بیشتر از 4 دلار در کشورهایی مثل انگلیس و هلند.

  اما قیمت تنها مشکل استفاده ی بنزین به عنوان منبع عمده سوخت ما نیست.بنزین به محیط زیست ما صدمه می زند و از آنجایی که منبع تجدید پذیری ندارد ، سرانجام به پایان خواهد رسید.

یک انتخاب ممکن خودروهایی است که با هوا نیرو می گیرند (Air-Powered Cars) . حداقل دو پروژه ی در حال پیشرفت وجود دارد که آنها این توانایی را به مدلهای جدید خودروها می دهند که با هوای فشرده حرکت کنند.در این مقاله شما در مورد این دو پروژه خواهید خواند و اینکه چگونه سوخت گیری ما در آخر این دهه تغیر خواهد کرد.

موتورهای هوای فشرده ی دو سیلندر: 

   در ظرف مدت دو سال آینده شما می توانید اولین خودر با موتور Air-Powered را در میان شهرتان ببینید. به احتمال زیاد آن خوردرو e.Volution خواهد بود که در بریگنولز فرانسه توسط شرکت Zero Pollution Motors در حال ساخت است .علاقه به این خودروها در سالهای اخیر افزایش پیدا کرده است به طوری که دولت مکزیک اخیراً قرارداد خرید 40000 دستگاه  e.Volution را برای جایگزینی با تاکسیهای بنزینی و دیزلی شهر آلوده ی مکزیکو سیتی ، به امضا رسانده است.

 e.Volution  قادر است که 200 کیلومتر را بدون سوخت گیری مجدد بپیماید

   سازندگان e.Volution این خودرو را به عنوان خودرویی بدون آلودگی یا با آلودگی کم به فروش می رسانند اگرچه هنوز بحثهایی راجع به اینکه اثرات محیطی این خودرو چه خواهد بود وجود دارد.سازندگان مدعی هستند که چون ابن خودرو با هوای فشرده کار می کند بنابراین دوست محیط زیست تلقی می شود.منتقدان این ایده معتقدند که این خودروها تنها آلودگی را از اگزوز خودروها به جای دیگری منتقل می کند، مثل موتورهای الکتریکی . این خودروها برای فشرده کردن هوا در مخزن ، نیازمند نیروی الکتریکی هستند و نیروی الکتریکی نیز نیازمند سوختهای فسیلی است.

e.volution با یک موتور دو سیلندر هوا ی فشرده کار می کند که دارای ایده ای منحصر به فرد است.این موتور می تواند هم با هوای فشرده کار کند ویا به عنوان یک موتور درون سوزعمل کند.هوای فشرده در مخزنی که از فیبر کربن یا شیشه ساخته شده ، تحت فشار (psi) 4351 ذخیره شده است. این هوای فشرده توسط انژکتورهای هوا به درون موتور تزریق شده و به اتاقکی که محل انبساط هوا است جاری می شود.هوا پیستونها را به پایین می راند و پیستونها نیز میلّنگ را به حرکت در می آورند که در نتیجه نیرو به وسیله ی نقلیه منتقل می شود.

در اینجا خروخی موتور  e.Volution دیده می شود که هیچ آلودگی نخواهد داشت

     Zero Pollution Motors همچنین بر روی موتورهای هیبریدی خود که می توانند با سوختهای سنتی در ترکیب با هوا عمل کنند ، کار می کند.تغییر نوع انرژی  توسط یک دستگاه الکترونیکی انجام می شود.زمانی که خودرو در سرعتی زیر Km/h 60 حرکت می کند این موتور با هوا کار می کند.در سرعتهای بالاتر موتور با سوخت هایی از قبیل بنزین ، گازوئیل یا گاز طبیعی کار می کند.

تانکرهای سوخت در قسمت زیرین خودرو قرار گرفته اند که می توانند حدود 79 گالن (300 لیتر) هوا را نگهداری کنند که این هوای فشرده می تواند e.Volution  را برای طی مسافت 124 مایل (200 کیلومتر) با حد اکثر سرعتی معادل 60 مایل در ساعت (Km/h 96.5 ) تغذیه کند.وقتی که مخزن شما در حال خالی شدن است ، کافیست که شما در نزدیکترین جایگاه پمپ هوا کنار بزنید . استفاده از منبع الکتریکی خانگی برای دوباره پر کردن مخزن های هوا در حدود 4 ساعت وقت می گیرد ، اگرچه با استفاده از پمپهای فشار بالا می توان این زمان را به 3 دقیقه کاهش داد.

موتور این خودرو تنها نیازمند 0.8 لیتر روغن بوده که راننده باید در هر 31000 مایل (50000 کیلومتر) ان را تعویض کند.این خودرو به یک جعبه دنده ی اتوماتیک مجهز خواهد شد، با محرک عقب (rwd) و سیستم فرمان دنده شانه ای (Rock and Pinion) .فاصله ی بین محور جلو و عقب 2.89 متر ، وزن حدود 700 کیلو گرم (1.543 پوند) ، طول حدود 3.81 متر ، ارتفاع 1.74 متر و عرض 1.71 متر خواهد بود.

  نخستین نمایش عمومی  e.Volution در نمایشگاه اتومبیل افریقای جنوبی (Auto Africa Expo 2000) در سال 2000 بود. Zero Pollution وعده داد که این خودرو در سال 2002 در افریقای جنوبی به فروش برسد اما درباره ی زمان در دسترس بودن این خودرو در بقیه نقاط دنیا چیزی اعلام نکرد.

موتور گرمایی برودتی (Cryogenic Heat Engine): 

  نوع دیگری از خودروهایی که از هوا نیرو می گیرند توسط پژوهشگران دانشگاه واشینگتن در حال پیشرفت است که از ایده ی موتور بخار استفاده می کند با این تفاوت که احتراقی وجود ندارد. پژوهشگران دانشگاه واشینگتن از نیتروژن مایع به عنوان سوخت نمونه ی اولیه ی  LN2000 استفاده می کنند.آنها از نیتروژن بدلیل فراوانی آن در اتمسفر- نیتروژن بیشتر از 78 درصد از اتمسفر را تشکیل می دهد- و قابل دسترسی بودن نیتروژن مایع استفاده می کنند .موتور LN2000  از پنج قسمت زیر تشکیل می شود :

                               · مخزن 24 گالنی استیل

                               · پمپ که نیتروژن مایع را به پیش گرمکن منتقل می کند

                               · پیشگرمکن که نیتروژن مایع را به وسیله ی هوای گرم اگزوز ، گرم می کند

                               · مبدل حرارتی که نیتروژن مایع را به جوش آورده و گاز فشار بالا را می سازد

                               · منبع انبساط که انرژی نیتروژن را به یک نیروی قابل استفاده تبدیل می کند

  نیتروژن مایع که در دمای 196-  درجه ی سانتیگراد (320-  درجه ی فارنهایت)  نگهداری می شود ، توسط مبدل حرارتی تبخیر شده ؛ مبدل حرارتی قلب موتور برودتی LN2000  به حساب می آید .هوایی که در اطراف خودرو جریان دارد برای گرم کردن ودر نهایت به جوش آمدن هیدروژن مایع استفاده می شود در نتیجه نیتروژن مایع به گاز تبدیل می گردد ، شبیه تبدیل شدن آب به بخار در موتور بخار.

   گاز نیتروژنی که در درون منبع انبساط مبدل حرارتی شکل می گیرد ، حدود 700 بار حجیمتر از حالت مایع خود است.این فشار بالای تنظیم شده ی گاز، به درون منبع انبساط تزریق می شود ، جایی که نیروی گاز نیتروژن با راندن پیستون به نیروی مکانیکی تبدیل می شود. تنها خروجی موتور نیتروژن است و از آنجایی که بخش عظیمی از اتمسفر را این گاز تشکیل داده است در نتیجه موتور ،  آلودگی بسیار کمی خواهد داشت.اگر چه این خودرو آلودگی را تا آنجا که شما تصور می کنید کم نخواهد کرد. با اینکه خودرو هیچ آلودگی ای خارج نمی کند ، آلودگی ممکن است به جای دیگری منتقل شده باشد. LN2000  نیز مانند  e.Volution برای فشرده کردن هوا به الکتریسیته احتیاج دارد ، که استفاده از الکتریسیته یعنی ایجاد آلودگی در جایی دیگر.

 مقداری از گرمای باز مانده ی خروجی موتور ، به درون پیشگرمکن موتور باز گردانده می شود تا نیتروژن را قبل از ورود به مبدل حرارتی ، مقداری گرم کند و باعث افزایش راندمان شود . دو فن هم که در قسمت عقب خودرو قرار دارند ، هوا را از میان مبدل گرمایی می کشند تا باعث سهولت تبادل گرمایی نیتروژن مایع شوند.

    پژوهشگران دانشگاه واشینگتن طرح اولیه و خام خودرو خود را با استفاده از ایده ی خودرو  Grumman-Olson Kubvan (1984) پیشرفت داده اند.این خودرو از یک موتور 5 سیلندر شعاعی که 15 اسب بخار نیرو تولید و با نیتروژن مایع کار می کند ، تشکیل شده . گیربکس آن نیز از نوع 5 دنده ی دستی می باشد . در حال حاضر این خودرو قادر است مسافت 2 مایل (3.2 کیلومتر) را با یک مخزن پر از نیتروژن مایع بپیماید و حداکثر سرعت آن نیز mph 22 ( kmph 35.4) می باشد.از آنجایی که نیتروژن مایع باعث سبکتر شدن خودرو می شود ، پژوهشگران LN2000 معتقدند که یک مخزن 60 گالنی (227 لیتر) ، پتانسیل پیمایش 200 مایل (321.8 کیلومتر) را به این خودرو می دهد.

  با سیر صعودی قیمت سوخت های فسیلی ، مانند دو سال گذشته ، شاید زمان زیادی باقی نمانده باشد که رانندگان به خودروهایی تمایل پیدا کنند که با سوختهای دیگری کار بکند. اگرچه خودروهایی که با هوا کار می کنند هنوز وابسته به شریک بنزینی خود هستند اما وقتی که کارایی این خودروها به قدرت رسید ، کمی قیمت آنها و دوستی آنها با محیط زیست ، آنها را جذاب آینده ی حمل و نقل جاده ها می سازد.

شیرهای صنعتی

شیرها:شیرها ابزاری جهت قطع و وصل و یا تنظیم سیال هستند که در مسیر آن قرار داده می شوند.
شیر هایی که در گاز رسانی استفاده می شوند عمئتا از جنس های زیر می باشند.
1-pvc : که برای شبکه های پلی اتیلن استفاده می شوندو از نوع سماوری هستند.
2- شیر های برنجی که بیشتر در لوله کشی منازل از انها استفاده می شود.
3-شیر های چدنی که برای شبکه شهری و خط تغذیه و انتقال و ایستگاه های تقلیل از انها استفاده می شود.
و ...
شیر ها بر اساس استاندارد های مختلفی طبقه بندی می شوند که رایج ترین آنها بر مبنای ماکزیمم فشاری است که اجزای شیر مخصوصا بدنه و سیت و پلاگ آن می توانند تحمل کنند.این استاندارد ها برای دیگر ابزار نیز وضع شده است.که در صنعت از دو سیستم متریک و امریکایی (ANSI) استفاده می شود.


در صنعت گاز بیشتر از 3 کلاس زیر استفاده می شود :
1- کلاس ANSI 600 معادل با PN 100 که توانایی تحمل 100 bar فشار را دارد.
2- کلاس ANSI 300 معادل با PN 50 که توانایی تحمل 50 bar فشار را دارد.
3- کلاس ANSI 150 معادل با PN 100 که توانایی تحمل 25 bar فشار رادارد.

از شیر ها برای کار های زیر استفاده می شود :
1- قطع و وصل جریان موجود در خط انتقال , تغذیه و شبکه شهری و علمک های مشترکین
2- هدایت گاز ( ومحتویات لوله) از مسیری به مسیر دیگر
3- انفصال و از مدار خارج کردن قسمتی از دستگاه های موجود در ایستگاه ها و شبکه گاز
4- تنظیم و کنترل نمودن میزان دبی گاز عبوری
5- تنظیم و کنترل نمودن فشار دستگاه ها و گاز موجود در خطوط لوله
6- ممانعت از برگشت سیال عبوری از خط لوله
7- کنترل و حفظ ایمنی دستگاه ها
8- کنترل سطح مایعات در مخزن ها (مانند شیر های مجهز به شناور
9و ...

تقسیم بندی شیرها :
شیر هارا به صورت های مختلفی نام گذاری می کنند که یکی از آنها بر اساس نوع مغزی آن است .

این اساس شیر ها به صورت زیر دسته بندی می شوند :
1. چک ولو CHECK VALVE
2. شیر توپی BALL VALVE
3. شیر سماوری PLUG VALVE
4. شیر سوزنی NEEDLE VALVE
5. شیر دروازه ای GATE VALVE
6. شیر پروانه ای BUTTERFLY VALVE
7. شیر دیافراگمی DIAPHRAGM VALVE
8. شیر بشقابی GLOBE VALVE

بدلیل گوناگونی و تنوع درانواع سیستمها ، سیالات و محیطها که ولوها باید در آنها عمل کنند ولوها نیز به همین دلیل گسترش و تنوع پیدا نموده اند . برای مثال gllbe,get و ball, Play و پروانه ای، ‌دیافراگمی،‌ CHECKولو و SahetyValve. هرکدام این ولوها برای مقاصد خاص طراحی شده اند. بعضی ازولوها توانایی کنترل جریان را به صورت دریچه ای دارند بعضی دیگر فقط می توانند جلوی جریان را بگیرندو گروهی دیگردرسیستمهای خورنده کار می کنند و بعضی سیالات با فشار بالارا عبورمی دهند .درک این اختلاف و اینکه آنها چگونه اثر می گذارند برعملکرد ولوها یا کاربرد آنها ضروری است برای استفاده و کاربرد موفقیت آمیز یک تجهیز .
چهار شکل اصلی برای کنترل جریان در طراحی ولوها وجود دارند :
1-حرکت یک دیسک یا توپی به سمت داخل یا خلاف دریچه (برای مثال globe یا needle ولو)
2-برشی ار یک صفحه تخت ، استوانه ای یا صفحه کروی در سرتاسر یک دریچه( برای مثالgateو
plug ) 3- گردش یک دیسک یا بیضوی حول یک شیفت در سرتا سر قطر یک دریچه ( برای مثال ولو پروانه ای یا ball ولو )
4- حرکت یک جسم قابل انعطاف به داخل مسیر جریان ( مثال ولو دیافراگمی )

هر ولو از قسمتهای ذیل تشکیل یافته است . a) بدنه (BODY)b) کلاهک (سرپوش)(BONNET) c) محور(STEM)d) محرک(ACTUATOR )e) آب بند(PACKING )f) نشیمنگاه (SEAT)g) صفحه(DISK ) بدنه ولوبدنه که گاهی اوقات پوسته نیز نامیده می شود محدوده اولیه قرارگیری فشاربرروی یک ولن می باشداین قسمت از ولو قسمت اصلی درمجموعه ولو است برای اینکه بدنه شاسی اصلی است که قطعات را با یکدیگر نگاه می دارد. بدنه ، محدوده اصلی قرارگیری فشار اولیه برروی ولو بوده که در مقابل با فشار سیال از قسمت اتصال به لاین مقاومت میکند . لاینهای ورودی و خروجی به ولوبصورت ، دنده ای، پیچی یا اتصالی جوشی می باشد.
بدنه ولو یا بصورت ریخته گری بوده و یا بصورت فورج و در شکلهای متفاوت تهیه می شود .
از نظر تئوری ، اشکال کروی واستوانه ای ،‌مقاومت بیشتری در مقابل فشار سیال هنگامی که ولو باز می باشددارند . البته عوامل دیگر را هنگامی که یک ولو باز هست باید در نظر گرفت برای مثالب اکثر ولوها نیاز به تیغه ای در سرتاسر بدنه ولو دارند که برای نگه داشتن نشیمنگاه می باشدچیزی که بعنوان روزنه کنترل ( دریجه کنترل ) می باشد . یا بسته شدن ولو مشخص کردن بار برروی بدنه مشکل می باشد. اتصالات انتهایی ولو همچنین بارها را تغییر میدهند به یک کره ساده و بیشتر می پیچانند . تولید آسان ،‌مونتاژآسان وهزینه ها فاکتورهای مهمی هستند که باید در نظر گرفته شوند .
شکل پایه و اصلی بدنه یک ولو به صورت کروی نیست امادر محدوده اشکال ساده تاپیچیده برای مثال سه پوش ، و قطعه قابل جابجایی برای آسان سازی مونتاژ ، شکلهای قسمت هایی از بدنه مقاوم فشار هستند . گلویی محل عبور سیال ( اثر و فتوری ) یک روش عمومی برای کاهش سایز اصلی وهزینه یک ولو بعبارت دیگر ، انتهای بزرگ اضافه می شوند به ولو برای اتصال به لوله بزرگتر. سرپوش ولو پوشاننده بدنه ولو بنام سرپوش (کلاهک) نامیده می شود دربعضی از طرحیها ، بدنه خودش به دو تکه که بوسیله پیچ به یکدیگر وصل می شوند وجوددارد . شبیه بدنه های ولو ، کلاهکها در طرحهای گوناگون هستند بعضی زا کلاهکها عملکرد ساده ای برروی پوشاننده ولو دارند در حالیکه برخی از آنها نگهدارنده قطعات داخلی ولوها ومتعلقات آنها همانند محور ،‌دیسک و محرک هستند .
کلاهک دومین مرز فشار اصلی برروی یک ولو هستند . آن یا بصورت ریخته گری بوده و یا بصورت فورج از همان مواد بدنه و به بدنه بوسیله رزو یا بولت یا نقطه جوش متصل می شوند.
در همه نمونه ها ، اتصال کلاهک به بدنه بعنوان یک محدوده فشار درنظر گرفته می شود . این بدان معنی استکه نقطه جوش یا بولت که کلاهک را به بدنه متصل می کنند قطعات با فشار ماندهستند .کلاهکهای ولو اگر چه برای اکثر ولوها لازم و ضروری هستند بیان کننده نوعی نگرانی نیز هستند کلاهکها می توانند فرآیند تولید ولو را پیچیده تر کرده ،‌سایز ولو را افزایش داده و همچنین نمایان می سازد قسمت اعظم هزینه اصلی از هزینه یک ولو و همچنین منبع اصلی برای ایجاد نشتی در ولو هستند. متعلقات ولو ( trim) قطعات داخلی یک ولو هستند مجموعه ای که تحت عنوان تریم نامیده می شوند .بعنوان نمونه تریم شامل یک دیسک نشیمنگاه ، محور و بوش هایی که برای راهنمایی محور هستند . عملکرد یک ولو با درنظر گرفتن ارتباط بین موقعیت دیسک با نشیمنگاه تعریف می شود . چونکه تریم ، حرکات پایه واصلی و کنترل جریان را ممکن می سازنند . Disk & seatبرای یک ولو دارای کلاهک ، دیسک سومین قسمت اصلی محدوده فشار می باشد. دیسک قابلیت اجازه عبور به جریان یاعدم عبور جریان سیال را بوجود می آورد. وقتی که دیسک می بندد فشار اصلی سیستم بر سراسر دیسک اعمال می شود به همین دلیل یک قطعه تحت فشار در ولو می باشد .دیسکها بصورت فورج تهیه می شوند در پاره ای از موارد سطح دیسک را سختکاری می کنند تا سطح خوبی در مقابل با سایش داشته باشد . سطح پویش شده دیسک در قسمت نشیمنگاه درولو بسیار ضروری برای آب بندکردن در هنگام بسته بودن ولو می باشد. اکثر ولوها براساس مشکل و طراحی نوع دیسکها طبقه بندی می شوند . محور Stemمحور محرک ودیسک را به یکدیگر مرتبط می کند و بوسیله آن دیسک تغییر موقعیت می دهد.
محورها اغلب بصورت فورج تهیه می شوند و بوسیله نقطه جوش با زرده به دیسک متصل می شوند. برای طراحی های ولو نیاز به آب بند کردن محور برای جلوگیری از نشتی می باشد وجود سطح صیقلی برای محور در قسمت آب بندی بسیار حائز اهمیت می باشد . محور از اجزاء در محدوده قرارگیر فشار نمی باشد . اتصال دیسک به محور می تواند به دیسک در قسمت نشیمنگاه امکان حرکات جرخشی یا گهواره ای بدهد متناوباً با محورممکن است به اندازه کافی قابلیت انعطاف داشته باشد که دیسک در جهت مخالف نشیمنگاه خودش قرار بگیرد . هرچندکه حرکات نوسانی یا چرخشی ثابت ممکن است باعث از بین رفتن اتصال دیسک و از بین رفتن دیک و یا از بین رفتن اتصالش به محور شود .
درنوع محور ولو وجود داردیکی محورهای بالارونده و دیگری غیر بالا رونده برای محورهای بالا رونده محور در هنگام باز شدن ولو در بالای سر محرک قرار می گیرد . این حالت بوجود می آید وقتیکه محور رزو شده باشد و با بوش رزو شده از دو شاخه ( yoke) که یک قسمت اصلی بوده ویا قرارداده شده برروی کلاهک . محرک ولو محرک وسیله مونتاژ محور و دیسک می باشد یک محرک ممکن است با یک چرخ دستی به صورت دستی عمل کندیا بصورت اهرم دستی ،‌عملگر موتور ، عملگر سولنوئیدی ، عملگرپنوماتیکی یا عملگرهیدرولیکی باشد.در پاره ای از طرحها ،‌محرک بوسیله کلاهک نگه داشته می شود بجز برای کنترل ولوهای هیدرولیکی ، محرکها در بیرون محدوه فشار وارده می باشند . آب بندی ولوها در بیشتر ولوها از بعضی از انواع آب بندها برای جلوگیری از نشتی فضای بین محور و کلاهک استفاده می شود .آب بندها معمولاً از مواد الیافی یا دیگر ترکیبات آنها نظیر تفلون تهیه می شوند . فرمهای یک آب بند بین قطعات داخلی یک ولو و خارج آن جائیکه محور در داخل بدنه قرارگرفته است . آب بندها ی ولو باید به خوبی کمپرس شوند تا از هدر رفتن سیال جلوگیری شود و همچنین از صدمه دیدن محور ولو گردد.اگر آب بندهای ولو شل شوند ولو نشتی خواهدداشت که این مورد خطرایمنی دارد.اگر آب بندها خیلی زیاد سفت شوند باعث صدمه دیدن حرکت شده وامکان صدمه رساندن به محور نیز وجود دارد. ولوهای یکطرفه(CHECK VALVE) ولوهای یکطرفه برای جلوگیری از بازگشت سیال در یک سیستم پایپینگ در نظر گرفته می شوند. این ولوها توسط جریان سیال در لاینها عمل می کنند.فشار سیال عبوری از درون لاین باعث بازشدن ولو گردیده و هرگونه برگشت سیال باعث بسته شدن ولو خواهد شد.