تبليغاتX
جاذبه های رشته مهندسی مکانیک

گرماي تشعشعي از كف ساختمان

 

آشنايي با سيستمهاي گرمايش از كف با افزايش روز افزون جمعيت و همچنين كاهش منابع انرژي، مصرف بهينه انرژي امري بديهي مي باشد. در اين راستا نقش سيستم هاي گرمايشي بهينه ساختمان ها و مجتمع هاي مسكوني در كنترل و بهينه سازي مصرف انرژي مهم وقابل تامل مي باشد. سيستم حرارتي گرمايش از كف كه انتقال حرارت به صورت تشعشعي (تابشي) سهم زيادي در فرآيند گرمايشي آن دارد‏‏، درمقايسه با ساير سيستمهاي حرارتي نه تنها در صرفه جويي و بهينه سازي مصرف انرژي بلكه در مقوله رفاه و آسايش ساكنان ساختمان ها داراي نقاط قوت بسياري مي باشد. در سالهاي اخير، سيستم گرمايشي از كف در كشورهاي اروپائي و آمريكا بسيار متداول شده است و دليل اين گسترش روزافزون بهينه بودن مصرف انرژي، توزيع يكسان گرما در تمامي سطح و فضا و دوري از مشكلات موجود در ساير روش ها ، به عنوان مثال سياه شدن ديوارها، گرفتگي و پوسيدگي لوله ها و… مي باشد. استفاده از روش گرمايش از كف جهت گرمايش محل سكونت از ديرباز به طرق مختلف انجام مي گرفته است. بطوريكه رومي ها زير كف را كانال كشي كرده و هواي گرم را از آن عبور مي دادند و كره اي ها دود حاصل از سوخت را قبل از اينكه از دودكش عبور كند از زير كف انتقال مي دادند. در سال 1940 نيز فردي بنام سام لويت براي اين منظور لوله هاي آب گرم را در زير كف قرار داد. دركشور ايران نيز درمناطق كوهستاني و سردسير ازجمله آذربايجان اين روش مورد استفاده قرار مي گرفته، كه بيشترين مورد استفاده آن درحمام ها بود. به طور كلي سه نوع روش گرمايش از كف موجود است: 1-گرمايش با هواي گرم 2-گرمايش با جريان الكتريسيته 3-گرمايش با آب گرم به دليل اينكه هوا نمي تواند گرماي زيادي را درخود نگاه دارد روش هواي گرم در موارد مسكوني چندان به صرفه نيست و روش الكتريكي نيز فقط زماني مقرون به صرفه است كه قيمت انرژي الكتريكي كم باشد.درمقايسه با دو روش ذكر شده، سيستم گرمايش با آب گرم ( هيدروليك) مقرون به صرفه تر و خوشايندتر مي باشد. بدين خاطر سالهاي متوالي در سراسر دنيا مورد استفاده قرار گرفته است. روش گرمايش از كف به عنوان راحت ترين، سالم ترين وطبيعي ترين روش براي گرمايش شناخته شده است. همانطور كه افراد دريك روز سرد زمستاني توسط تشعشع خورشيد احساس گرما مي نمايند دراين روش نيز گرما را بوسيله انتقال حرارت تشعشعي(تابشي) از كف دريافت مي كنند و يقيناً احساس آسايش بيشتري خواهند نمود. در اين سيستم گرمايشي معمولاً دماي آب گرم موجود در لوله هاي كف خواب بين 30 تا60 درجه سانتي گراد مي باشد كه درمقايسه با ساير روشهاي موجود، كه دماي آب بين 54 تا 71 درجه سانتي گراد است، 20 تا40 درصد در مصرف انرژي صرفه جوئي مي شود. در ساختمان هائي كه داراي سقف بلند مي باشند استفاده از سيستم گرمايش از كف باعث كاهش مصرف انرژي و صرفه جوئي در مصرف سوخت مي شود، به اين خاطر كه در ساير روشها (مانند رادياتور و بخاري) هواي گرم در اثر كاهش چگالي سبك شده و به سمت سقف مي رود و اولين جائي را كه گرم مي كند سقف مي باشد (اين موضوع به طور واضح درسمت چپ شكل زير مشخص مي باشد). به علت بالا بودن دماي هوا در كنار سقف ميزان انتقال حرارت آن به سقف از هرجاي ديگر بيشتر است و اين عامل باعث اتلاف مقدار زيادي انرژي مي شود. درروش گرمايش از كف ابتدا قسمت پائين كه مورد نياز ساكنين است گرم مي شود وهوا با دماي كمتري به سقف مي رسد، كه اين يكي از مزاياي اصلي اين سيستم مي باشد. يكي ديگر از مزاياي استفاده از روش گرمايش از كف كه امروزه بسيار مورد توجه واقع مي شود آسايش و راحتي افراد مي باشد، به طوريكه آسايش و راحتي فرد در محل سكونتش بدون اينكه از هر بابت داراي محدوديت باشد فراهم مي شود. در نظر بگيريد كه بدن شما در يك اتاق بگونه اي گرم شود كه شما در هنگام استراحت هيچگونه هواي گرمي را استنشاق نكنيد وتنفس شما بسيار ملايم صورت گيرد، اين بهترين روش گرم كردن در يك آپارتمان و يا يك منطقه صنعتي است. همه اعضاي بدن شما بخصوص پا كه بيشترين فاصله را با قلب دارد هميشه گرم خواهد ماند و اين براي انسان بسيار مطلوب خواهد بود. همانگونه كه قبلاً اشاره شد در گرمايش بوسيله رادياتور يا بخاري دماي قسمت پائين اتاق سردتر از بالاي آن مي باشد كه اين حالت براي كودكان كه داراي اندام كوچكي هستند ناخوشايند است، بطوريكه افزايش البسه آنها براي جلوگيري ازبيماري، آزادي كودكانه آنها را محدود مي كند. سيستم گرمايش از كف برخلاف رادياتور كه هواي محل سكونت را به دليل گرماي بيش ازحد خشك مي كند،رطوبت را درحد متعادل نگه مي دارد. همانطور كه مي دانيد بيشتر افراد از كثيف شدن ديوارها و محيط زندگي در اثر استفاده ازمنابع گرمايي همچون بخاري و رادياتور احساس نارضايتي مي كنند. از آنجا كه درسيستم گرمايش از كف جريان هوا به آرامي از پايين به بالا مي باشد بنابراين ديوار ها پاكيزه مي مانند. همين امر در مورد افرادي كه داراي آلرژي (حساسيت) هستند بسيار مورد اهميت است زيرا كه محيط زندگي عاري ازهرگونه محرك خواهد شد. استفاده از اين سيستم در مكانهايي همچون آشپزخانه و حمام كه كف آنها معمولاً خيس و مرطوب است مناسب بوده و باعث خشك شدن كف مي شود. مسئله مهم ديگر اينكه در اين روش رطوبت زمين كه دربعضي ازمنازل منجر به بروز بيماريهاي مفصلي مي شود از بين رفته و باعث كاهش درد بيماران مبتلا به ناراحتي هايي از قبيل رماتيسم خواهد شد. همچنين از رطوبت ديوارها و كپك زدن آن كه شكل خوشايندي ندارد جلوگيري مي شود و ديگر اينكه در اين سيستم جايي براي رشد و تكثير حشرات موزي وجود ندارد. يكي ديگر از فوايد سيستم گرمايش از كف اين است كه ديگر فضاي منزل يا محل كار توسط دستگاههاي رادياتور و بخاري اشغال نمي شود و به همين منظور آزادي بيشتري در تغيير دكوراسيون محل زندگي خواهيد داشت. شايد به نظر آيد كه به هنگام نصب سيستم كف خواب ديگر نمي توانيد پوشش مورد علاقه تان را براي كف انتخاب كنيد! ولي اين طور نيست. مطمئن باشيد كه شما مي توانيد براي پوشش كف منزل خود از هر نوع مصالحي ازجمله سنگ، سراميك، كاشي پاركت چوب وفرش نيز استفاده كنيد بدون اينكه تأثيري درگرماي مطلوب محيط شما بگذارد. يكي ديگر از مزاياي استفاده از سيستم گرمايش از كف در روشهاي ذوب برف مي باشد بطوريكه از اين روش براي ذوب يخ يا برف موجود در پياده روها، لنگرگاههاي بارگيري، جاده ها، ورودي ساختمانها و بيمارستانها، باند فرود هواپيما و زمينهاي ورزشي از جمله زمين فوتبال وغيره كه دسترسي آسان و سريع به محل الزامي است مي توان استفاده كرد. بطوريكه اين روش علاوه بركاهش هزينه هاي برف روبي و نمك پاشي، در حفظ ساختار موارد گفته شده بسيار موثر خواهد بود.

+ نوشته شده در دوشنبه 14 اسفند1385ساعت 9:10 بعد از ظهر

عنوان: اندازه گيری

 

سؤال: آيا تا به حال اين ضرب المثل را شنيد هايد که "فلان شخص گز نکرده پاره می کنه!!"؟ منظور از اين ضرب المثل چيست و ارتباط آن با مشاهده و تحليل مهندسی در کجاست؟

پاسخ: در يادداشت قبلی با عنوان مشاهده، برای آنکه مشاهده قابل اعتماد و مستدل گردد، پيشنهاد شد تا مشاهده را قانونمند ساخته تا بدين ترتيب مشاهده از حالت شخصی به حالت عمومی تغيير يابد و قابليت تکرار پذيری داشته باشد. بدين منظور بايستی با استفاده از ابزار، آنچه را که مشاهده می شود انداز هگيری نمود. از آنجا که نتيجه مشاهده اراية يک اظهار نظر است برای آنکه يک اظهار نظر از حالت سطحی و عاميانه به يک اظهار نظر دقيق و منطقی تبديل شود نياز به انداز ه گيری است ضرب المثل بالا نيز کنايه از پارچه فروشی است که قبل از آنکه پارچه را گز کند آنرا پاره می کند که نتيجه آن نارضايتی مشتری است زيرا از نظر مشتری آنچه که پارچه فروش دربارة اندازة پارچة پاره شده م یگويد قابل اطمينان نيست.

بطور کلی مفاهيم و تصورات به دو دسته کمی و کيفی تقسيم می گردند. برای آنکه بتوان اين مفاهيم را با يکديگر مقايسه کرد بايستی آنها را اندازه گيری نمود. اولين کاری که بشر برای اندازه گيری انجام داد آن بود که مفاهيم اوليه کمی را تبديل به عدد کرد مث ً لا طول، جرم، فشار، دما و... که کمي تهای مهندسی نيز از اين دسته م یباشند. مفاهيم کمي خود به دو دسته تقسيم م یشوند. دسته اول را می توان بصورت فيزيکی قسمت کرد که هر قسمت در نگاه مادی خود دارای مقداری است، چنين مفاهيمی را کمي تهای گسترده م ینامند مانند جرم يا طول که به صورت فيزيکی قابل قسمت شدن م یباشند. برای اندازه گيری اين دسته از کميتها، يک قسمت مشخص بعنوان مبنا در نظر گرفته می شود. دسته دوم کميت هايي هستند که از لحاظ فيزيکی نمی توان آنها را تقسيم نمود؛ چنين مفاهيمی را غير گسترده می نامند مانند دما. برای انداز هگيری کمي تهای غير گسترده، با استفاده از روشهايي آن را به يک کميت گسترده تبديل م ینمايند به عبارت ديگر يک دستگاه اندازه گيری معرفی می شود. برای معرفی دستگاه اندازه گيری حد بالا و پايين دستگاه مستقل از شرايط محيطی انتخاب می شود و ما بين حد بالا و پايين به صورت قراردادی تقسيم بندی م یگردد. بنابراين در روية انداز هگيری مفاهيم کمی، همواره مقايس های مبتنی بر منطق ارسطويي وجود دارد که به کمک استدلال قياسی دربارة مقادير کمی اظهار نظر می شود. حال اين سؤال مطرح می گردد که آيا مفاهيم کيفی نيز قابل اندازه گيری م یباشند؟ به عنوان مثال آيا م یتوان صداقت، مروت، خوبی يا بدی را اندازه گيری نمود؟ در تفکر مذهبی چنين مطرح می شود که در آخرت تمامی اين مفاهيم کيفی حتي نيت افراد نيز اندازه پذير شده و انداز هگيری م یگردد. آنچه که مسلم است در اين دنيا و با امکانات موجود نمی توان راجع به چنين مفاهيمی اظهار نظر نمود زيراتوانايي و ابزار انداز هگيری وجود ندارد و در نتيجه اظهار نظر در مورد کميت مفاهيم کيفی، غير علمی است زيرا از نظر علوم تجربی صحبت درباره هر مفهومی بايد همراه با انداز هگيری باشد. بسياری از مفاهيم کيفی که نمی شود آنها را اندازه گيری نمود، مفاهيم مبهم ناميده می شوند. برای چنين مفاهيمی ديگر منطق ارسطويي جوابگو نم یباشد زيرا موارد استدلال و تعاريف خود دچار ابهام به معنای کرکی و fuzzy) م یباشند. يکی از روشهای تکنيکی برخورد با چنين مسايلی، منطق فازی پشمالو) م یباشد؛ در اين منطق برخلاف منطق ارسطويي تنها دو ارزش درست يا نادرست وجود ندارد بلکه مجموع های از حالات ممکن بين ارزش درست يا نادرست مطرح می گردد که در واقع طيفی از ارزشها در آن مطرح است و حالت درست يا نادرست دو حالت خاص و حدی اين منطق م یباشد ولی به هيچ عنوان تنها ارزش ممکن برای اظهار نظر دربارة يک مسأله نيستند. به عنوان مثال در مقابل اين سؤال که چقدر از شرايط زندگی خود راضی هستيد در منطق ارسطويي رضايت از زندگی م یتواند به عنوان يک جواب در مقابل عدم رضايت از زندگی به عنوان جواب ديگر قرار گيرد. بنابراين جوابی مثل تا حدودی رضايت داشتن از زندگی در چنين منطقی مطرح نم یگردد به ناچار در منطق

ارسطويي شرايط محدود به ارزش گزار ههايي م یباشد که الزامًا درست يا نادرست هستند اما در منطقی همچون منطق فازی اينگونه نيست. يعنی رضايت داشتن از زندگی يا عدم رضايت فقط دو حالت ممکن از طيف وسيع جوابهای ممکن برای اين سؤال می باشد که حدود رضايت از زندگی در آنها متفاوت است. دريک جمله می توان اينچنين گفت که در منطق فازی نتيجه دارای ابهام است که میتواند ناشی از ابهام مفاهيم مورد نظر باشد. بنابراين در رويه های عملی که از منطق فازی استفاده می شود نمی توان از مقادير کمی انداز هگيری شده سخن گفت. بنيانگذار منطق فازی يک ايرانی به نام لطفی عسگرزاده است.

 بنابر آنچه که در اين يادداشت ذکر گرديد اظهار نظر قطعی درباره يک مفهوم تنها زمانی ممکن است که آن مفهوم از حالت مبهم به حالت قطعی برسد که چنين هدفی تنها هنگامی امکان پذير می باشد که بتوان آن مفهوم را انداز هگيری نمود. در مکانيک سيالات نيز همچون ديگر علوم نقش انداز هگيری در اراية يک تحليل بسيار مهم و اساسی است به گونه ای که هرگاه سخن از ويژگ يهای سيال و يا جريان سيال می شود نياز به کمی کردن آن ويژگی ها، ضرورت ساخت تجهيزاتی خاص را اجتناب ناپذير می کند .

+ نوشته شده در یکشنبه 13 اسفند1385ساعت 12:16 بعد از ظهر

مهندسي مكانيك

 

مهندسي مکانيک شاخه‌اي از مهندسي است که با طراحي، ساخت و راه‌اندازي دستگاه‌ها و ماشين‌ها سروکار دارد. مهندسي مکانيک نقش به سزايي در بالا بردن امنيت زندگي، بهبود کيفيت کلّي زندگي، و نيز ايجاد شور و نشاط اقتصادي ايفا مي‌کند. به جرئت مي‌توان گفت که مهندسي مکانيک، گسترده‌ترين رشتهٔ مهندسي از نظر دامنهٔ فعاليت‌ها و کاربردها است.مهندسان مکانيک، اصول اساسي نيرو، انرژي، حرکت و گرما را به کار برده و با دانش تخصصي خود، سيستم‌هاي مکانيکي و دستگاه‌ها و فرآيندهاي گرمايي را طراحي کرده و مي‌سازند. مهندسان مکانيک، گسترهٔ وسيعي از دستگاه‌ها، فرآورده‌ها و فرآيندها را توليد مي‌کنند؛ به عنوان نمونه:موتورها و سيستم‌هاي کنترل خودرو و هواپيما، نيروگاه‌هاي الکتريکي، دستگاه‌هاي پزشکي، اجزا و قطعه‌هاي گوناگون از موتورهاي با ابعاد ميکروسکوپي گرفته تا چرخ‌دنده‌هاي غول‌آسا، فناوري ليزر، طراحي و ساخت به کمک رايانه، ماشيني کردن يا خودکارسازي (اتوماسيون) و روباتيک، انواع گوناگوني از فرآورده‌هاي مصرفي از دستگاه‌هاي تهويهٔ مطبوع گرفته تا رايانه‌هاي شخصي و تجهيزات ورزشي، ماشين‌ها و دستگاه‌هايي که هر يک از فرآورده‌هاي بالا را به صورت انبوه توليد مي‌کنند.مي‌توان گفت تقريباً همهٔ جنبه‌هاي زندگي، در ارتباط با مهندسي مکانيک هستند. هر چيزي که حرکت کند يا انرژي مصرف نمايد، احتمالاً يک مهندس مکانيک در طراحي يا ساخت آن نقش داشته است.

مهندسان مکانيک معروف
چند تن از مهندسان مکانيک معروف که پيش
از اين مي‌زيسته‌اند، عبارت‌اند از:

کارل (فردريش) بنز (
۱۸۴۴-۱۹۲۹)
گوتليب ويلهلم دايملر (
۱۸۳۴-۱۹۰۰): ماشين‌هاي مرسدس بنز امروزي، حاصل کار او و کارل بنز است.
چستر کارل‌سون (
۱۹۰۶-۱۹۶۸): دستگاه زيراکس از نو‌آوري‌هاي اوست.
ساموئل کولت (
۱۸۱۴-۱۸۶۲): سازندهٔ اسلحهٔ کولت.
سويچيرو هوندا (
۱۹۰۶-۱۹۹۱): بنيان‌گذار شرکت معروف هوندا.
آيزاک سينگر (سينجر) (
۱۸۱۱-۱۸۷۵): سازندهٔ نخستين چرخ خياطي خانگي.
آلفرد برنارد نوبل: پايه‌گذار انديشهٔ جايزهٔ نوبل
.
رودولف ديزل: سازندهٔ موتورهاي معروف ديزل که با گازوئيل کار مي‌کنند
.

ماشين‌ها و دستگاه‌هايي که هر نوع محصولي را ساخته و بسته‌بندي مي‌کنند.
تجهيزات گردنده مانند پمپ‌ها، فشرده‌سازها (کمپرسورها)، دمنده‌ها،
توربوماشين‌ها (توربين‌ها و ...).
موتورهاي درون‌سوز (موتورهاي احتراق
داخلي)
مخزن‌هاي تحت فشار، رآکتورها، مبادله‌کن‌هاي گرمايي، ديگ‌هاي
بخار
سامانه‌هاي لوله‌کشي
وسيله‌هاي نقليه مانند خودرو (اتومبيل)، کاميون،
اتوبوس، هواپيما و ...
تجهيزات حمل مواد مانند تسمه نقّاله‌ها، روبات‌ها و
...
در زمينهٔ تحليل
:
شکست دستگاه‌ها

بهبود عملکرد و قابليت اطمينان

انتقال گرما

ارتعاشات مکانيکي

در زمينهٔ آزمايش
:
آزمايش کيفيت،
امنيت و قابليت اطمينانِ فرآورده‌ها، دستگاه‌ها و فرآيندها
همکاري با مهندسان
ديگر رشته‌ها (مانند مهندسي عمران، برق، شيمي و ...) به منظور طراحي واحدهاي توليدکنندهٔ انواع گوناگون فرآورده‌ها

روند تأثيرپذيري مهندسي مکانيک
ظهور رايانه‌ها و توسعهٔ
فن‌آوري رايانه‌اي، مهندسي مکانيک را تا حدّ زيادي تحت تأثير قرار داده است. تخته‌هاي ترسيم مهندسي جاي خود را به روش‌هاي طراحي به کمک رايانه (CAD) داده‌اند و نرم‌افزارهاي محاسباتي پيچيده و توانمند، مهندسان مکانيک را قادر ساخته‌اند تا بتوانند مسئله‌هاي تخصصي پيچيده را به گونه‌اي مطلوب و کارا حل نمايند. هم‌چنين، نگراني‌هايي فزاينده‌اي که در مورد محيط زيست و حفظ آن براي نسل‌هاي آينده وجود دارد، سبب شده است تا مهندسان مکانيک، در طراحي‌ها و فرآيندهاي ساخت خود، مسئلهٔ حفظ محيط زيست و بهره‌وري بهينه از انرژي‌ها و توليد فرآورده‌هاي قابل بازيافت و دوست‌دار محيط زيست را لحاظ کنند.

آيندهٔ شغلي مهندسي مکانيک
چشم‌انداز شغلي مهندسان مکانيک،
اميدبخش و بااستحکام است. براي مثال، در ايالات متحدهٔ امريکا، رشد شغل‌ها و حرفه‌هاي مربوط به مهندسي مکانيک، هر سال حدود ۱۶٪ (۳۵ هزار شغل) است و انتظار مي‌رود اين آهنگ رشد تا سال ۲۰۰۶ ميلادي حفظ شود. مهندسان مکانيک از روزگاران گذشته تا به امروز، اغلب در بخش‌هاي صنعتي زير نقش عمده‌اي ايفا مي‌کنند:
هوا فضا،
خودروسازي، واحدهاي شيميايي، رايانه و الکترونيک، ساختمان‌سازي، انواع فرآورده‌هاي مصرفي، انرژي، مشاورهٔ مهندسي و بخش‌هاي دولتي.
هم‌چنين صنعت پزشکي و داروسازي،
فرصت‌هاي شغلي هيجان‌انگيزي را براي مهندسان مکانيک به وجود آورده‌اند تا نيروها و دانش‌هاي زيستي را در هم بياميزند.

مباحث اساسي در مهندسي مکانيک
مبحث‌ها و موضوع‌هاي اساسي
مهندسي مکانيک عبارت‌اند از: ايستايي‌شناسي (استاتيک)، پويايي‌شناسي (ديناميک)، مکانيک ماده‌ها (مقاومت مصالح)، ترموديناميک مهندسي، مکانيک شاره‌ها (مکانيک سيالات)، ديناميک سيالات، انتقال گرما (انتقال حرارت)، نظريهٔ کنترل، سيستمهاي کنترلي شامل هيدروليک و پنوماتيک، ارتعاشات، مکاترونيک.هم‌چنين انتظار مي‌رود يک مهندس مکانيک بتواند مفاهيم اساسي شيمي و مهندسي برق را درک کرده و در طراحي به کار بندد.

+ نوشته شده در شنبه 12 اسفند1385ساعت 10:18 قبل از ظهر

مفهوم آنتروپی

 

والعصر، ان الانسان لفی خسر

قسم به زمان، انسان فی الواقع در خسران است. قرآن کريم

 

 

معناي لغوي "خسران" را می توان با مثال هاي زیر روشن نمود.در حالت اول می توان یک آهن فروش را فرض نمود که مقدار معینی آهن را به قیمت 300 تومان در هر کیلوگرم خریده، همان مقدار آهن را به قیمت 200 تومان در هر کیلوگرم می فروشد . در حالت دوم یک یخ فروش رادر نظر بگیرید که 1 تن یخ را به مبلغ 100 تومان در هر کیلوگرم خریده، به مبلغ 300 تومان در هر کیلوگ رم می فروشد . اما بدلیل آب شدن نیمی از یخ تنها موفق به فروش 500 کیلوگرم آن می شود. اکنون سؤال بدین ترتیب مطرح می گردد که فی الواقع خسران براي چه کسی اتفاق افتاده است؟ آهن فروش یا یخ فروش؟ "در خسران بودن " حالت کسی است که از مایه ضرر می دهد . مثلاً یخ فروش گرچه پولش  بیشتر شده است اما بدلیل آنکه از مایه که همان یخ است به میزان 500 کیلوگرم را از دست داده است، پس در واقع دچار خسران شده است . وقتی که صحبت از آنتروپی می شود هدف کمی نمودن مقدار خسران با توجه به تعریف ارائه شده می باشد . به عبارت دیگر در مورد یخ فروش ، گرچه از نظر مالی 50 هزار تومان سود برده است اما از نظر مقدار واقعی یخ ضرر نموده است و این خسران بایستی به نوعی اندازه پذیر گردد . درك معنی خسران آسان نیست زیرا آنرا نمی توان حس کرد . به همین ترتیب آنتروپی را نمی توان حس نمود . بعنوان مثال ممکنست گذشت روز و از دسترس خارج شدن زمان خسران محسوب نشود اما یک ضرر مالی و یا پاشیدن گل و آب بر روي لباس براحتی حس شده و بعنوان خسران شناخته شود . براي درك مفهوم آنتروپی بایستی آنرا با نگاه فیزیکی بررسی نمود . به عبارت دیگر تغی یرات در دنیاي مادي را کمی نمود . هنگامیکه یک قطعه یخ پس از ماندن در دماي بیرون آب می شود آنچه که قابل درك است پخش شدن مجموعه اي از مولکول ها یا میزان خاصی از انرژي است که در حالت اول بصورت متمرکز و به شکل یخ وجود

داشتند. در مورد یک سنگ که از ارتفاع بلندي سقوط می کند آنچه که اتفاق می افتد پخش مقداري انرژي د ر طول مسیر سقوط است که قبل از سقوط به صورت متمرکز در سنگ وجود داشته است . سنگ مذکور پس از سقوط در مقایسه با حالت قبل از سقوط چیزي از مایه از دست داده است زیرا انرژي دیگر در اختیار سنگ و بصورت متمرکز نیست، همانطور که مولکول هاي یخ هم دیگر متمرکز نیستند . به همین ترتیب انرژي متمرکز در یک استکان چاي داغ نیز پس از گذشت زمان در فضا پخش می گردد . مفهوم برگشت پذیري و برگشت ناپذیري نیز بدین معناست که آن "دستمایۀ" پخش شده را مجدداً نمی توان متمرکز نمود . این پدیده با آنتروپی تشری ح می گردد. به عبارت دیگر آنتروپی تفا وت حالت اول و دوم را بصورت کمی نشان می دهد .

آنچه که بر تمامی پدیده هاي هستی نیز حاکم است بیانگر این واقعیت می باشد که انرژي هاي متمرکز

می باشند همچون انرژي (Disperse) در حال تبدیل به انرژي هاي پخش شده (Localized) خورشید و یا جریان آبشار.

میوه دادن یک درخت به ظاهر متمرکز شدن انرژي است اما واقعیت آن پخش مجموعه اي از انرژي هاي متمرکز منابع اولیه در تعداد بیشماري میوه می باشد . هنگامی که انسان میوه اي را می خورد نیز انرژي درون میوه که خود حاصل پخش انرژي هاي متمرکز قبلی است مجدداً در بدن انسان گسترده می شود و با عث افزایش دوباره آنتروپی می گردد . پس ذکر این نکته که مفهوم آنتروپی در حال افزایش است به معناي افزایش آن در تمامی فرآیندهاي طبیعی و خود بخودي است چه تبدیل انرژي هاي اولیه به میوه باشد و چه مصرف میوه توسط انسان، در هر دو فرآیند آنتروپی افزایش یافته است.

قانون دوم ترمودینامیک نیز بیان دیگري از همین مطالب است که جهت گیري وقوع پدیده هاي طبیعی را نشان می دهد . طبق قانون دوم، چاي داغ بصورت خود بخود تمایل به خنک شد ن دارد و یا مخزنی با 80 % خلاء تمایل دارد تا خلاءاش را پر کند. نکته دیگر در قانون دوم آنست که تنها تمایل به شدن را نشان می دهد و صحبتی از زمان یا سرعت آن نمی کند مثلاً در م ورد لاستیک ماشین می گوید که باد آن خالی می شود اما زمان آن یا مدت آن ممکن است  سال ها به درازا بکشد.

بطور كلي بايد گفت آنتروپی مقداري کمی است که نشان می دهد چه مقدار از داشته هاي اولیه یا همان دستمایه اولیه از دست رفته است . آنتروپی همواره در جهان در حال افزایش است، به عبارت دیگر شرط اتفاق افتادن یک پدیده طبیعی افزایش آنتروپی در حین رخداد آن است که بیان قانون دوم ترمودینامیک نیز همین می باشد . گذر عمر، سرد شدن چاي داغ و جریان آبشار همگی درون خود افزایش آنتروپی را به همراه دارند.

 

+ نوشته شده در جمعه 11 اسفند1385ساعت 10:27 بعد از ظهر

دما:

دمای یک سیستم ویژگی است که تعیین می‌کند آیا یک سیستم با سیستم‌های دیگر در تعادل گرمایی قرار دارد یا خیر.



دید کلی

مفاهیم داغ و سرد برای انسان ، مانند هر موجود زنده دیگر ذاتی است و دمای محیط مجاور را بیلیونها عصبی که به سطح پوسته می‌رسند، به مغز خبر می‌دهند. اما پاسخ فیزیولوژیکی به دما اغلب گمراه کننده است و کسی که چشمش بسته است نمی‌تواند بگوید که آیا دستش با اتوی بسیار داغ ، سوخته یا به وسیله یک تکه یخ خشک شده است. در هر دو حالت احساسی پدید می‌آید، زیرا هر دو عینا پاسخ فیزیولوژیکی به آسیبی هستند که به نسج رسیده است.

یک آزمایش ساده

دو ظرف یکسان انتخاب کرده ، در یکی آب گرم و در دیگری آب سرد بریزید. حال یک دست خود را در آب گرم و دست دیگر را در آب سرد فرو برید. حال هر دو دست را در آب نیم‌گرم وارد کنید. احساس شما چیست؟

قطعا دستی که ابتدا در آب گرم بوده است، آب نیمگرم را سردتر و دست دیگر آن را گرمتر احساس خواهد کرد. بنابراین با این آزمایش ساده می‌توان نتیجه گرفت که قضاوت ما در مورد دما می‌تواند نسبتا گمراه کننده باشد. علاوه بر این گستره حس دمایی ما محدود است و ما به یک معیار معین و عددی برای تعیین دما نیاز داریم.

دماسنج‌های اولیه

نخستین وسیله واقعی علمی برای اندازه‌ گیری دما در سال 1592 توسط گالیله اختراع شد. وی برای این منظور یک بطری شیشه‌ای گردن‌باریک انتخاب کرده بود. بطری با آب رنگین تا نیمه پر شده و وارونه در یک ظرف محتوی آب رنگین قرار گرفته بود. با تغییر دما ، هوای محتوی شکم بطری منبسط یا منقبض می‌شد و ستون آب در گردن بطری بالا یا پایین می‌رفت. در این وسیله ، گالیله توجه نداشت که مقیاس برای سنجش دما بکار ببرد، بطوری که وسیله وی ، بیشتر جنبه دما نما داشت تا جنبه دماسنج.

در سال 1635 ، فردیناند توسکانی ، که به علوم علاقه‌مند بود، دماسنجی ساخت که درآن از الکل استفاده کرد و سر لوله را چنان محکم بست که الکل نتواند تبخیر شود. سرانجام ، در سال 1640 ، دانشمندان آکادمی لینچی ، در ایتالیا ، نمونه‌ای از دماسنج‌های جدیدی را ساختند که در آن جیوه به کار برده و هوا را دست کم تا حدودی ، از قسمت بالای لوله بسته خارج کرده بودند.

توجه به این نکته جالب است که در حدود نیم قرن طول کشید تا دماسنج کاملا تکامل یافت و حال آنکه میان کشف امواج الکترومغناطیسی و ساختن نخستین تلگراف بی‌سیم ، یا میان کشف اورانیوم و نخستین بمب اتمی چند سالی بیشتر طول نکشید.

اندازه‌ گیری دما

برای تعیین یک مقیاس تجربی دما ، سیستمی با مختصات xy را به عنوان استاندارد که ما آن را دماسنج می‌نامیم، انتخاب می‌کنیم و مجموعه قواعدی را برای نسبت دادن یک مقدار عددی به دمای وابسته به هر کدام از منحنیهای همدمای آن ، اختیار می‌کنیم. به هر سیستم دیگری که با دماسنج در تعادل گرمایی باشد، همین عدد را برای دما نسبت می‌دهیم.

قوانین گازها

همان وقت که اسحاق نیوتن در کمبریج درباره نور و جاذبه می‌اندیشید، یک نفر انگلیسی دیگر به نام رابرت بویل ، در آکسفورد سرگرم مطالعه در باب خواص مکانیکی و تراکم‌پذیری هوا و سایر گازها بود. بویل که خبر اختراع گلوله سربی اوتوفون گریکه را شنیده بود، طرح خویش را تکمیل کرد و دست
به کار آزمایشهایی برای اندازه ‌گیری حجم هوا در فشار کم و زیاد شد.نتیجه کارهای وی چیزی است که اکنون به قانون بویل-ماریوت معروف است و بیان می‌کند که حجم مقدار معینی از هر گاز در دمای معین با فشاری که بر آن گاز وارد می‌شود، بطور معکوس متناسب است با فشاری که بر آن گاز وارد می‌شود.
حدود یک قرن بعد ، ژوزف گیلوساک فرانسوی ، در ضمن مطالعه انبساط گازها ، قانون مهم دیگری پیدا کرد که بیان آن این است: فشار هر گاز محتوی در حجم معین به ازای هر یک درجه سانتیگراد افزایش دما ، به اندازه 273/1 حجم اولیه‌اش افزایش می‌یابد. همین قانون را یک فرانسوی دیگر به نام ژاک شارل ، دو سال پیش از آن کشف کرده بود و از این رو اغلب آن را قانون شارل-گیلوساک می‌نامند. این دو قانون مبنای
ساخت دماسنجهای گازی قرار گرفت.

انواع دماسنجها

دماسنج گازی

جنس ، ساختمان و ابعاد دماسنج در ادارات و موسسات مختلف سراسر دنیا که این دستگاه را بکار می‌برند، تفاوت دارد و به طبیعت گاز و گستره دمایی که دماسنج برای آن در نظر گرفته شده است، بستگی دارد. این دماسنج شامل حبابی از جنس شیشه ، چینی ، کوارتز ، پلاتین یا پلاتین ـ ایریدیم ، ( بسته به گستره دمایی که دماسنج در آن بکار می‌رود )، می‌باشد که به وسیله یک لوله موئین به فشارسنج جیوه‌ای متصل است. این دماسنج براساس دو قانون ذکر شده در مورد گاز کامل کار می‌کند.

دماسنج با مقاومت الکتریکی

دماسنج مقاومتی به صورت یک سیم بلند و ظریف است، معمولا آن را به دور یک قاب نازک می‌پیچند تا از فشار ناشی از تغییر طول سیم که در اثر انقباض آن در موقع سرد شدن پیش می‌آید، جلوگیری کند. در شرایط ویژه می‌توان سیم را به دور جسمی که منظور اندازه گیری دمای آن است پیچید یا در داخل آن قرار داد.در گستره دمای خیلی پایین ، دماسنجهای مقاومتی معمولا از مقاومتهای کوچک رادیویی با ترکیب کربن یا بلور ژرمانیوم که ناخالصی آن آرسنیک است و جسم حاصل در درون یک کپسول مسدود شده پر از هلیوم قرار دارد، تشکیل می‌شوند. این دماسنج را می‌توان بر روی سطح جسمی که بمنظور اندازه گیری دمای آن است سوار کرد یا در حفرهای که برای این منظور ایجاد شده است، قرار داد.
دماسنج مقاومتی پلاتین را می‌توان برای کارهای خیلی دقیق در گستره 253– تا 1200 درجه سانتیگراد بکار برد.

ترموکوپل

ترموکوپل وسیله دیگری است که برای اندازه‌ گیری دما مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوع دماسنج از خاصیت انبساط و انقباض اجسام جامد استفاده می‌گردد. گستره یک ترموکوپل بستگی به موادی دارد که ترموکوپل از آن ساخته شده است. گستره یک ترموکوپل پلاتنیوم ـ رودیوم که 10 درصد پلاتینیوم دارد، از صفر تا 1600 درجه سانتیگراد است.

مزیت ترموکوپل در این است که بخاطر جرم کوچک ، خیلی سریع با سیستمی که اندازه‌ گیری دمای آن مورد نظر است، به حال تعادل گرمایی در می‌آید. لذا تغییرات دما به آسانی بر آن اثر می‌کند، ولی دقت دماسنج مقاومتی پلاتین را ندارد.

واحد اندازه‌ گیری دما

  • کلوین: کلوین مقیاس بنیادی دما در علوم است که سایر مقیاسها بر حسب آن تعریف می‌شوند.
  • سلیسیوس یا سانتیگراد: مقیاس سلیسیوس بر اساس نقطه سه گانه آب می‌باشد. اگر t نشان‌دهنده دمای سلیسیوس و T نشان‌دهنده دمای کلوین باشد، در اینصورت داریم: 273.15 - t =T
  • فارنهایت: این مقیاس هنوز هم در بعضی از کشورهای انگلیسی‌زبان به کار می‌رود و در کارهای علمی استفاده نمی‌شود.
+ نوشته شده در پنجشنبه 10 اسفند1385ساعت 11:42 قبل از ظهر

     

    

چيلرهاي جذبي Absorption chiller  H2O/LiBr) (  : 

در چيلرهاي ابزرپشن مايع مبرد آب مي باشد. براي گرماي نهان تبخير[4] در 100 درجه سانتي گراد به  k g/Kcal 525 انرژي نياز داريم، يعني به ازاي هر يك كيلوگرم مايع Kcal 525 انرژي از محيط دريافت مي شود.

دماي جوش آب را مي توان با استفاده از كاهش يا افزايش فشار كم يا زياد كرد. بعنوان مثال اگر در مناطق مرتفع و كوهستاني با ماشين مسافرت كرده باشيد، متوجه خواهيد شد كه آب رادياتور ماشينتان زودتر به جوش آمده است. علت اين مسئله بنابر فرمول(سيالات)P  = - gh + P0 قابل تعميم مي‌‌باشد بطوريكه با افزايش h  مقدار كل P  كاهش مي يابد و بنابر اين نكته كه با كاهش فشار دماي به جوش آمدن آب نيز كم مي شود، پس اين مسئله منطقي است كه در ارتفاعات زياد آب زودتر به جوش آيد و برعكس هرچه ارتفاع از سطح دريا كمتر مي شود به نسبت فشار بيشتر مي گردد و دماي جوش آب بيشتر خواهد شد بعنوان مثال دماي جوش آب در ATM 5/3 برابر 147 درجه مي باشد.

در چيلرهاي جذبي مايع ديگري نيز بعنوان ابزوربر براي جذب كردن بخار آب وجود دارد كه در اين نوع چيلر ليتيم برمايد است.



[1] Burner

[2] Direct fire

[3] هر يك تن تبريد توانايي برودت 36 تا 50 متر مربع، بسته به تعداد افراد و نوع كار را دارد.

[4] Latent heat

 

علت انتخاب اين محلول نمكي قدرت جذب بسيار بالاي بخار آب مي باشد و چون از لحاظ زيست محيطي نيز سمي و قابل اشتعال[1] نمي باشد، در سطح گسترده اي رواج يافته است.

براي درك بهتر از چگونگي عملكرد اين نوع چيلر، مرحله به مرحله به تشريح آن مي پردازيم:

دو ظرف را درنظر بگيريد كه در يكي آب و در ديگري محلول ليتيم برمايد وجود دارد. ظرفي كه آب در آن مي باشد، اواپراتور و ظرف ديگر كه ليتيم برمايد در آن قرار دارد، ابزوربر مي باشد. كار مهمي كه نبايد از آن غفلت كرد، تخيله كامل محفظه از هوا مي باشد كه اين كار توسط پمپ خلاء[2] انجام مي شود(در غير اينصورت عمل جذب بخار توسط ليتيم برمايد دچار اختلال مي شود).

با جذب بخار آب توسط ليتيم برمايد سيكل آغاز مي شود. در نتيجه اين انتقال محيط اواپراتور سرد خواهد شد، زيرا آب گرماي نهان تبخير خود را از محيط مي گيرد و تبخير مي شود و به دليل اينكه محيط گرماي خود را از دست مي‌دهد خنك مي شود. در اين مرحله است كه ما مي توانيم با قرار دادن يك كوييل كه آب شهري در آن جريان دارد از سرماي ايجاد شده استفاده نماييم.

حال براي اينكه سيستم با افشنسي(راندمان) بالاتري كاركندو يك سيكل گردشي بوجود آيد، وجود چند جزء ديگر الزامي مي باشد.



[1] Unflammable

[2] vacum pomp

 

يكي از اجزاي اصلي، پمپهاي مبرد و ابزوربر مي باشد(كه لوله هاي هدر و افشانكها[1] جزء تكميلي اين پمپها مي باشند.). اگر آب بصورت افشانكي بر روي محيط اواپراتور پاشيده شود آب زودتر تبخير شده و عمل جذب آن سريعتر انجام مي گيرد. براي مايع جذب كننده نيز درصورت استفاده از پمپ و لوله‌هاي اصلي و افشانكها، قدرت جذب كنندگي افزايش خواهد يافت. تنها نكته‌اي كه در اينجا بايد توجه شود اين است كه انرژي الكتريكي مصرفي فقط در اين بخش براي چرخاندن الكتروموتور پمپ بكار مي رود كه مقدار اين مصرف نسبت به كمپرسورهاي چيلرهاي آبي خيلي ناچيز است.

اما استفاده از اين دو پمپ دو مشكل اساسي در سيكل بوجود مي آورد كه وجود چند جزء ديگر را در سيستم طلب مي كند:

1.    اينكه محلول ليتيم برمايدمرتبا آب را جذب مي كند و درنتيجه رقيقتر شده، پس از قدرت جذب كنندگي آن نسبت به حالت اوليه كاسته مي‌شود كه براي رفع اين مشكل از ژنراتور[2] استفاده مي كنند. ژنراتور دستگاهي است كه از كوييلي تشكيل شده و آب داغ و بخار در آن جريان مي يابد. گرماي ناشي از اين آب داغ محلول همراه با آب را تبخير كرده، باعث جدا شدن آب از آن مي‌شود. محلول غليظ شده و به سمت ابزوربر بر مي گردد.

2.    بعلت بوجود آمدن دوباره بخار آب در ژنراتور نتوانستيم سيكل را كامل كنيم. پس با گذاشتن يك كندانسور جهت تبديل بخار به مايع، با برگرداندن اين مايع به اواپراتور سيكل را تكميل مي كنيم. در كندانسور كه از آب برج تغذيه مي كند، دماي بخار آب گرفته شده و آنرا تقطير مي كند. آب گرم شده برج در اثر گرفتن گرماي بخار مجددا به برج برمي گردد تا خنك شود(حداكثر اختلاف دماي بين آب ورودي و خروجي برج 10 درجه فارنهايت يا حدود 50 درجه سانتي گراد در برج ايده آل مي باشد.).      (ادامه دارد...)                



[1] Header & nozzle

[2] generator

+ نوشته شده در پنجشنبه 10 اسفند1385ساعت 9:15 قبل از ظهر

هیدرولیک و پنوماتیک

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ساختمان :

1- پمپ های دنده ای

2 - پمپ های پره ای

3- پمپ های پيستونی

 

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

1- پمپ ها با جا به جايي ثابت

2- پمپ های با جابه جايي متغيير

 

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

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