| تبليغات | X |
پمپ ها با جا به جايي غير مثبت :
توانايي مقاومت در فشار هاي بالا را ندارند و به ندرت در صنعت هيدروليک مورد استفاده قرار مي گيرند و معمولا به عنوان انتقال اوليه سيال از نقطه اي به نقطه ديگر بکار گرفته مي شوند. بطور کلي اين پمپ ها براي سيستم هاي فشار پايين و جريان بالا که حداکثر ظرفيت فشاري آنها به 250psi تا3000si محدود مي گردد مناسب است. پمپ هاي گريز از مرکز (سانتريفوژ) و محوري نمونه کاربردي پمپ هاي با جابجايي غير مثبت مي باشد.
پمپ هاي با جابجايي مثبت :
در اين پمپ ها به ازاي هر دور چرخش محور مقدار معيني از سيال به سمت خروجي فرستاده مي شود و توانايي غلبه بر فشار خروجي و اصطکاک را دارد . اين پمپ ها مزيت هاي بسياري نسبت به پمپ هاي با جابه جايي غير مثبت دارند مانند مانند ابعاد کوچکتر ، بازده حجمي بالا ، انعطاف پذيري مناسب و توانايي کار در فشار هاي بالا ( حتي بيشتر از psi)
پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ساختمان :
1- پمپ های دنده ای
2 - پمپ های پره ای
3- پمپ های پيستونی
پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ميزان جابه جايي :
1- پمپ ها با جا به جايي ثابت
2- پمپ های با جابه جايي متغيير
در يک پمپ با جابه جايي ثابت (Fixed Displacement) ميزان سيال پمپ شده به ازاي هر يک دور چرخش محور ثابت است در صورتيکه در پمپ هاي با جابه جايي متغير (Variable Displacement) مقدار فوق بواسطه تغيير در ارتباط بين اجزاء پمپ قابل کم يا زياد کردن است. به اين پمپ ها ، پمپ ها ي دبي متغير نيز مي گويند.
بايد بدانيم که پمپ ها ايجاد فشار نمي کنند بلکه توليد جريان مي نمايند. در واقع در يک سيستم هيدروليک فشار بيانگر ميزان مقاومت در مقابل خروجي پمپ است اگر خروجي در فشار يک اتمسفر باشد به هيچ وجه فشار خروجي پمپ بيش از يک اتمسفر نخواهد شد .همچنين اگر خروجي در فشار 100 اتمسفر باشد براي به جريان افتادن سيال فشاري معادل 100 اتمسفر در سيال بوجود مي آيد.
اين پمپ ها به دليل طراحي آسان ، هزينه ساخت پايين و جثه کوچک و جمع و جور در صنعت کاربرد زيادي پيدا کرده اند . ولي از معايب اين پمپ ها مي توان به کاهش بازده آنها در اثر فرسايش قطعات به دليل اصطکاک و خوردگي و در نتيجه نشت روغن در قسمت هاي داخلي آن اشاره کرد. اين افت فشار بيشتر در نواحي بين دنده ها و پوسته و بين دنده ها قابل مشاهده است.
پمپ ها ي دنده اي :
1- دنده خارجی External Gear Pumps
2– دنده داخلی Internal Gear Pumps
3- گوشواره ای Lobe Pumps
4- پيچی Screw Pumps
5- ژيروتور Gerotor Pumps
1- دنده خارجي External Gear Pumps
در اين پمپ ها يکي از چرخ دنده ها به محرک متصل بوده و چرخ دنده ديگر هرزگرد مي باشد. با چرخش محور محرک و دور شدن دنده هاي چرخ دنده ها از هم با ايجاد خلاء نسبي روغن به فضاي بين چرخ دنده ها و پوسته کشيده شده و به سمت خروجي رانده مي شود.
لقي بين پوسته و دنده ها در اينگونه پمپ ها حدود ( (0.025 mm مي باشد)
افت داخلي جريان به خاطر نشست روغن در فضاي موجود بين پوسته و چرخ دنده است که لغزش پمپ (Volumetric efficiency ) نام دارد.
با توجه به دور هاي بالاي پمپ که تا rpm 2700 مي رسد پمپاژ بسيار سريع انجام مي شود، اين مقدار در پمپ ها ي دنده اي با جابه جايي متغيير مي تواند از 750 rpm تا 1750 rpm متغيير باشد. پمپ ها ي دنده اي براي فشارهاي تا (كيلوگرم بر سانتي متر مربع200 ) 3000 psi طراحي شده اند که البته اندازه متداول آن 1000 psi است.
اين پمپ ها بيشتر به منظور روغنکاري و تغذيه در فشار هاي کمتر از 1000 psi استفاده مي شود ولي در انواع چند مرحله اي دسترسي به محدوده ي فشاري در حدود 4000 psi نيز امکان پذير است. کاهش بازدهي در اثر سايش در پمپ هاي دنده اي داخلي بيشتر از پمپ هاي دنده اي خارجي است.
اين پمپ ها از خانواده پمپ هاي دنده اي هستند که آرامتر و بي صداتر از ديگر پمپ هاي اين خانواده عمل مي نمايد زيرا هر دو دنده آن داراي محرک خارجي بوده و دنده ها با يکديگر درگير نمي شوند. اما به خاطر داشتن دندانه هاي کمتر خروجي ضربان بيشتري دارد ولي جابه جايي حجمي بيشتري نسبت به ساير پمپ هاي دنده اي خواهد داشت.
(ادامه دارد..)
انرژي خورشيدي
بشر در طول تاريخ خواسته و يا ناخواسته, همواره از انرژي خورشيدي استفاده کرده است. چرا که اکثر انرژيهاي مورد استفاده بشر, مشتق از انرژي خورشيدي است. در عصر جديد نياز مبرم به استفاده از سوختهاي مختلف و آلودگي محيط زيست که ناشي از استفاده نادرست و بيرويه از اين منابع سوختي بود او را به چاره انديشي براي حل اين مشکل قبل از پايان يافتن ذخاير انرژي واداشت. در حال حاضر قسمت عمده انرژي مورد استفاده را سوختهاي فسيلي تشکيل ميدهند. مصرف اين نوع سوختها باعث توليد گازهاي سمي و آلوده، بارش بارانهاي اسيدي و در نتيجه آلودگي رودخانهها، درياچهها و آبهاي زيرزميني، افزايش ميزان گازکربنيک موجود در اتمسفر زمين و اثرات گلخانهاي ميشود. ادامه روند مصرف سوختهاي فسيلي علاوه بر تشديد آلودگي هوا، آب و زمين، افزايش دماي کره زمين را نيز به دليل افزايش ميزان دي اکسيد کربن در اتمسفر به دنبال دارد. براي کاهش آلودگيهاي مختلف ناشي از مصرف سوختهاي فسيلي، اولين و بهترين راهي که به نظر ميرسد استفاده از انرژي خورشيدي است.
در پي يافتن راه حل مناسب براي استفاده از انرژي خورشيدي در سالهاي اخير، تلاش زيادي توسط محققين انجام شده است که اميد است با ادامه اين تلاشها بتوانيم مشکل کمبود انرژي آينده را حل کنيم و از اين انرژي ارزان, قابل دسترسي آسان و قابل تجديد استفاده نماييم.
شکل زیر هندسه کلي زمين و خورشيد را نشان ميدهد. خارج از مرکز بودن مدار زمين باعث ميشود که فاصله زمين تا خورشيد تغييراتي در حدود 7/1% داشته باشد. فاصله زياد خورشيد تا زمين و زاويه ديد کوچک خورشيد ۳۲ دقیقه باعث می شود شدت تابش خورشيد در نزديکي جو زمين مقدار ثابتي داشته باشد. ثابت خورشيدي انرژيي است که در واحد زمان بر واحد متر مربع سطح عمود بر راستاي انتشار تابش خورشيد، در فاصله متوسط زمين تا خورشيد، بيرون از جو زمين دريافت ميشود. مقدار اين ثابت توسط مرکز تابش جهاني ۱۳۶۷ با۱ درصد خطابرآورد می شود.
استفاده از انرژي خورشيدي در زندگي بشر مقولهاي جديد نيست چرا که از ديرباز به شکلهاي گوناگون مورد استفاده قرار گرفته است. سادهترين شکل استفاده از اين منبع بينهايت در ساخت بناهاي قديمي ديده ميشود. همانطور که در شکل زبر ديده ميشود، براي استفاده حداکثر از انرژي گرمايي خورشيد، بنا به صورت چهارضلعي طراحي شده است که در هر فصل از سال گوشهاي از ساختمان آفتابگير است.
در عصر جديد همراه با پيشرفت علوم و تکنولوژي روشهايي پيشرفتهتر براي استفاده از انرژي خورشيدي به وجود آمد. از جمله اين روشها ميتوان به ابداع روشهاي گوناگون براي ساخت نيروگاههاي خورشيدي براي توليد برق اشاره کرد. هماکنون تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الکتريکي به روشهاي گوناگوني امکانپذير است که ميتوان به استفاده از کلکتورهاي سهموي خطي، کلکتورهاي تخت و پانلهاي خورشيدي براي توليد برق اشاره کرد. امروزه استفاده از کلکتور براي توليد انرژي الکتريکي در نيروگاهها مورد توجه فراوان قرار گرفته است. اما به دليل هزينه سنگين ساخت اين نيروگاهها، براي توليد الکتريسيته در واحدهاي کوچک مانند پمپ و يخچال خورشيدي از پانلهاي خورشيدي استفاده ميشود.
نمونهاي از پانلهاي خورشيدي را در شکل زير مشاهده مي كنيد.
تاريخچه سلولهاي خورشيدي
نخستين مشاهده علمي پديده فتوولتاييک در سال 1838 به وسيله جوان نوزده سالهاي به نام بکورل (Edmund Becqurel) انجام شد. او مشاهده کرد که در محلول الکتروليت، سلولهاي الکتروليتي که شامل فلزات خاصي هستند هنگاميکه در معرض نور قرار ميگيرند به مقدار کمي جريان الکتريکي توليد ميکنند. اين کشف در جامعه علمي آن زمان تاثيري چندان قوي مانند کشف باتري نداشت. دليل اين امر احتمالا کم بودن مقدار جريان توليدي بوده است.
به نظر ميرسد که پديده فتوولتاييک بايد بيشتر به وسيله تصادف کشف ميشده چون پس از اتفاق ذکر شده، هيچ اتفاق مهمي نيفتاد تا اينکه در سال 1873 اسميت (Willoghby Smith) دريافت که سيمهاي سلنيوم وقتي در معرض نور قرار ميگيرند، مقاومتشان کم ميشود. او قبلا روي روشهايي براي شناخت بهتر هاديهاي مورد استفاده در خطوط طولاتي تلفن کار کرده بود. اسميت کشف خود را براي جامعه مهندسين تلگراف فرستاد اما کار بر روي فتوولتاييک در اين زمان ادامه پيدا نکرد.
در سال 1877 فريتز (Charles Fritts) ساخت يک اتصال سلول خورشيدي را توضيح داد. او از سلنيوم استفاده کرد که احتمالا از گزارشهاي کارهاي تجربي اسميت استفاده کرده بود. اين سيليکون با لايهاي شفاف از طلا پوشانده شده بود که اجازه ميداد نور به اتصال بين دو فلز نفوذ کند. بازده اين سلول کمتر از 1% بود اما روشي اساسي براي آزمايشات بعدي بنيانگذاري شد.
در اين زمان فهم فيزيکي اين پديده در حال شکل گرفتن بود. ماکسول (Maxwell) تئوري الکترومغناطيس را در سال 1865 ارائه داد که نتيجهاش اين بود که نور شکلي از امواج الکترومغناطيس است. اثبات تجربي تئوري ماکسول با آزمايشات هرتز (Heintrich Hertz) در سال 1886 بسيار قويتر شد. هرتز تابش منتشر شده ناشي از جرقه را 50 فوت دورتر رديابي کرد و متوجه شد که اگر جرقه در معرض اشعه ماوراي بنفش قرار گيرد قويتر ميشود. هرتز در مورد اين پديده توضيحي نداد اما در سال بعد هالواچ(Wilhem Hallwatchs) در اين مورد توضيحاتي را ارائه داد و آزمايشي انجام داد تا نشان دهد که هدايت بار الکتريکي به اشعه ماوراي بنفش که به صفحه قلع برخورد کند وابسته است. در سال 1899 تامسون (J.J.Thompson) دريافت که اشعه ماوراي بنفش که به سطح فلز برخورد ميکند موجب گسيل الکترونها ميشود.
سه سال بعد در سال 1902 لنارد (Lenard) نشان داد که هدايت الکترونها در خلا با برخورد نور آبي به صفحه گسيلکننده بيشتر ميشود. او نشان داد افزايش نور موجب افزايش تعداد الکترونهاي گسيل شده ميشود اما تاثيري بر انرژي الکترونهاي گسيل شده ندارد.
انيشتين (Albert Einstein) به اين نتيجه رسيد که تابش ورودي به غير از موجي بودن بايد به صورت سطوح انرژي مجزا فرض شود. بنابراين هنگاميکه الکترون انرژي حاصل از برخورد نور را دريافت ميکند انرژي بالاتري به دست ميآورد که به آن اجازه ميدهد در يک مدار الکتريکي حرکت کند. پيشبيني مجزاسازي انيشتين بيان ميکند که فرکانس بيشتر، نه شدت تابش بيشتر، انرژي بيشتري توليد ميکند اما نور با طول موج کمتر از فرکانس مينيمم باعث صدور الکترون نخواهد شد. انيشتين با ارائه اين کار علمي برنده جايزه نوبل در سال 1921 شد.
در سال 1940 دانشمندي به نام اهل(Russel ohl) سعي داشت راه بهتري براي ساخت گيرنده راديو بدون لوله خلا بيايد چون لولههاي خلا که در گيرنده راديو به کار ميرفتند براي کارکرد در فرکانس هاي بالا مشکل داشتند.
اهل روي مزيتهاي گيرندههاي کريستال تمرکز کرده بود که به دليل فراواني و سادگي قبل از لولههاي خلا در روزهاي اوليه اختراع راديو مورد استفاده قرار ميگرفتند. در حين پيشرفت کار اهل به اين نتيجه رسيد که بهترين روش استفاده از مواد نيمههادي است که درصد خلوص بيشتري نسبت به کريستال دارند. به همين منظور نمونهاي از نيمههادي سيليکون تهيه کرد که به طور اتفاقي شکافي در ميان آن وجود داشت. هنگاميکه اين نمونه درمعرض نور قرار گرفت جرياني که از آن عبور ميکرد به مقدار قابل توجهي افزايش پيدا کرد. او کارکنان زيادي داشت که به فيزيک نيمههاديها آشنايي داشتند و تشخيص دادند که اين نيمههادي خاص حساس به نور داراي سيليکون نوع n در يک طرف شکاف و سيليکون نوع p در طرف ديگر شکاف است. اين گروه به اين نتيجه رسيد که انرژي يک فتون نور موجب افزايش انرژي الکترونهاي موجود در ماده نوع n نسبت به ماده نوع p در محل اتصال ميشود و بنابراين جرياني در مدار خارجي به وجود ميآيد. اين ايده اساسي پايه روش کار وسايل فتوولتاييک است که امروزه مورد استفاده قرار ميگيرند.
قابليتهاي برنامه
نرم افزار فلوئنت قابليت شبيه سازي و مدل کردن موارد زير را دارد:
- جريان در هندسه هاي پيچيده دو بعدي و سه بعدي
- جريان تراکم پذير و غير تراکم پذير
- جريانهاي دائمي و گذرا
- جريانهاي لزج آرام و متلاطم
- سيالهاي نيوتني و غير نيوتني
- انتقال حرارت جابجايي/هدايتي
- انتقال حرارت تشعشعي
- انتقال حرارت جابجايي، شامل جابجايي آزاد و اجباري
- مدل فريمهاي چرخان يا ساکن
- شبکه هاي لغزان و متحرک
- واکنشها و ترکيبات شيميايي شامل احتراق و مدلهاي واکنشي
- اضافه کردن ترمهاي اختياري حجمي از گرما، جرم، ممنتوم، اغتشاش و ترکيبات شيميايي
- جريانهاي درون ناحيه متخلخل
- مدلهاي مبدل/فين يک بعدي
- جريانهاي دو فازي ، شامل حباب سازي(cavitation)
- جريانهاي سطحي آزاد (Free Surface) يا اشکال سطوح پيچيده
فلوئنت مي تواند پديده ها و مدلهاي فيزيکي که در بالا نام برده شده را براي گستره وسيعي از رشته ها، کاربردها و فرايندها از قبيل شيمي و فرايندهاي طراحي مهندسي ، طراحي احتراق ، طراحي آيروديناميک ، توليد قدرت ، انتقال حرارت ، کنترل آلودگي ، طراحي توربو ماشينها و ... مدلسازي کند.فلوئنت از شبکه هاي بي سازمان براي کاهش زماني که براي حل شبکه مصرف مي شود , بهره مي برد و نيز مدل سازي هندسي و پروسه توليد شبکه را ساده ميکند و مي تواند مدلهاي پيچيده را نيز پياده کند.
استفاده از شبکه بي سازمان موجب کاهش زمان ساختن شبکه , با توجه به ساده سازي مدل هندسي , و فرايند توليد شبکه براي اين نرم افزار ميگردد و نيز اين روش ، پياده سازي شبکه هاي پيچيده تر را نسبت به روش قديمي(شبکه هاي چند بلوکي با سازمان) آسانتر ميکند. چنين قابليت انعطافي اين اجازه را به کاربران ميدهدکه يک توپولوژي شبکه بندي که مناسب کاربرد و مساله مورد نظر باشد را انتخاب نمايند. براي حل گراديانهاي بزرگ در ميدان جريان مي توان شبکه را در نرم افزار فلوئنت بهينه سازي کرد و بار ديگر مساله را حل نمود تا به نتايج مورد نظر دست يافت. اما بايد به اين نکته توجه کرد که بهتر است هندسه و شبکه اوليه (با هر نوع الماني که بکار گرفته شود) خارج از فلوئنت با بکار بردن نرم افزار Gambit يا Tgrid تهيه شود.
هنگامي که هدف ، حل مساله توسط بکارگيري نرم افزار فلوئنت باشد ، موارد زير بايد مورد توجه قرار يرد :
ü چه نتايج مشخصي از شبيه سازي مورد نياز مي باشد و چگونه اين نتايج بکار ميروند.
ü دقت مورد نياز در مدل کردن چقدر بايد باشد؟
انتخاب مدل محاسباتي:
ü چگونه سيستم فيزيکي بايد مدل شود؟
ü در کجا دامنه محاسباتي شروع و خاتمه مي يابد؟
ü چه نوع شرايط مرزي بايد در مرز فعال مدل بکار گرفته شود؟
ü مدل کردن مساله بايد در دو بعد يا سه بعد باشد؟
انتخاب مدل فيزيکي:
ü آيا جريان لزج، آرام يا مغشوش است؟
ü آيا جريان پايا است يا ناپايا؟
ü آيا انتقال حرارت مهم است يا خير؟
ü رفتار سيال چگونه است(تراکم پذير است يا تراکم ناپذير)؟
ü آيا مدلهاي فيزيکي ديگري نيز بايد لحاظ شوند يا خير؟
مشخص کردن رويه حل:
ü آيا مساله را مي توان به آساني حل کرد يا بايد فرمول بندي و شيوه محاسباتي خاصي را بکار برد؟
ü آيا شتاب همگرايي با انتخاب شيوه هاي ديگري از حل زياد مي شود يا خير؟
ü هنگام بکارگيري شيوه چند شبکه اي(multi grid) حافظه رايانه کافي خواهد بود يا خير؟
ü چقدر زمان براي همگرايي مساله در رايانه اي که با آن کار مي شود لازم است؟ دقت در جواب دادن به سوالات بالا, قبل از شروع تحليل يک مساله جريان با شيوه ديناميک سيالات محاسباتي افزار فلوئنت، در تسريع مدل کردن بسيار کمک خواهد کرد.
مراحل حل مساله
هنگامي که حل يک مساله مورد نظر باشد بايد مراحل زير رعايت شود:
1. توليد شکل (هندسه مساله)
2. شبکه بندي در نرم افزارهاي پيش پردازنده
3. اجراي برنامه با توجه به هندسه (دو بعدي يا سه بعدي)
4. انتقال شبکه از پيش پردازنده به نرم افزار محاسبه گر
5. بررسي شبکه توليد شده
6. انتخاب شيوه محاسباتي و فرمول بندي حل
7. انتخاب معادلات اصلي که بايستي حل شوند ، آرام يا مغشوش بودن (لزج يا غير لزج) ، اجزا شيميايي يا واکنشي ، انتقال حرارت و نيز بعضي مدلهاي مشخص ديگر از قبيل فنها ، مبدلها ، ناحيه متخلخل و غيره.
8. مشخص کردن خواص مواد
9. تعيين شرايط مرزي
10. تنظيم پارامترهاي کنترل کننده حل
11. مقدار دهي اوليه به ميدان جريان
12. شروع محاسبات
13. امتحان نتايج محاسبات
14. ذخيره نتايج
15. بهينه سازي شبکه، حل و مدل فيزيکي (اگر نياز باشد)
مقدمه اي بر فلوئنت
سوال:
براي پاسخ دادن به اين سوال مي دانيم كه خصوصيان فيزيكي جريان يك سيال به وسيله 3 اصل اساسي كنترل مي شود :
۱- بقاي جرم
۲- بقاي ممنتوم
۳- بقاي انرژي
اين سه اصل اساسي فيزيكي را مي توان بر حسب معادلات پايه رياضي بيان نمود كه در عمومي ترين حالت يا معادلات انتگرالي هستند يا معادلات جزئي.
هنر جايگزين كردن انتگرالها يا مشخصات جزئي در اين معادلات با عبارات ساده جبري است.اين معادلات در فرم جديد قابل حل بوده و جوابهاي عددي براي مشخصه هاي ميدان جريان در نقاط مشخصي از زمان يا فضا ارائه مي دهند. محصول نهايي دینامیک سیالات محاسباتی مجموعه اي از اعداد در حالي كه راه حل هاي تحليلي به فرم بسته اي منجر مي شوند.
به طور كلي ديناميك سيالات محاسباتي عبارت است از ، تحليل سيستمهاي شامل جريان سيال ، انتقال حرارت و پديده هاي همراه آن ، نظير واكنشهاي شيميايي بر اساس شبيه سازي كامپيوتري است. دینامیک سیالات محاسباتی روش بسيار توانايي مي باشد بطوريكه طيف وسيعي از كاربردهاي صنعتي و غير صنعتي را در بر مي گيرد.براي طراحي ، بهينه سازي يا اشكال زدايي يك سيستم سيالاتي هميشه نياز است تا رفتار سيال در داخل سيستم مشخص باشد.
هزينه يك كار تجربي براي مشخص كردن رفتار سيال اغلب بسيار زياد و در بعضي از موارداين كار بسيار سخت است. دینامیک سیالات محاسباتی در طراحي سيستمهاي سيالاتي چند مزيت منحصر به فرد نسبت به روشهاي تجربي دارد:
1. كاهش اساسي در زمان و قيمت طراحي هاي جديد
2. توانايي مطالعه سيستمهايي كه انجام آزمايشات كنترل شده روي آنها مشكل و يا غير ممكن مي باشد( نظير سيستمهاي خيلي بزرگ )
3. توانايي مطالعه سيستمها تحت شرايط تصادفي و بالاتر از حدود معمول آنها
4. عملا سطح جزئيات نتايج نامحدود است.
معرفي نرم افزار فلوئنت(Fluent)
نرم افزار فلوئنت يكي از نرم افزارهاي صنعتي مشهور در زمينه مي باشد كه داراي قابليت هاي فراواني است .اين نرم افزار قابليت مدلسازي جريانهاي دو و سه بعدي را داراست. براي استفاده از اين نرم افزار ابتدا توسط يك نرم افزار كمكي مانند گمبیت یا مکانیکال دسکتاب هندسه جريان مشخص مي گردد و عمل مش بندي نيز صورت مي گيرد.
نرم افزار فلوئنت از خروجي نرم افزار گمبیت استفاده مينمايد به شكل زير توجه كنيد
اين نرم افزار قابليت انجام محاسبات با دقت معمولي و دقت مضاعف را دارد و به عنوان يك اختيار ،كاربر مي تواند هر كدام را انتخاب نمايد.
اين نرم افزار بر پايه روش حجم محدود كه يك روش بسيار قوي و مناسب در روش هاي دینامیک سیالات محاسباتی مي باشد ، بنا شده است.قابليتهاي فراواني نظير مدلسازي جريانهاي دائم و غير دائم ، جريان لزج و غير لزج ، احتراق ، جريان مغشوش ، حركت ذرات جامد و قطرات مايع در يك فاز پيوسته و ده ها قابليت ديگر فلوئنت را تبديل به يك نرم افزار بسيار قوي و مشهور نموده است.آزمايشات عملي و محاسبات تئوري ، دو روش اصلي و مشخص براي پيش بيني ميزان انتقال حرارت وچگونگي جريان سيال در کاربردهاي مختلف صنعتي و تحقيقاتي مي باشند. در اندازه گيريهاي تجربي به دليل هزينه هاي زياد ترجيح داده مي شود که آزمايشها بر روي مدلي با مقياس کوچکتر از نسخه اصلي انجام پذيرد. حذف پيچيدگيها و ساده سازي آزمايشها , خطاي دستگاههاي اندازه گيري و بعضي موانع در راه اندازه گيري از جمله مشکلاتي هستند که روشهاي عملي با آنها رو به رو هستند و کارآيي اين حالتها را در بعضي موارد مورد سوال قرار مي دهند. مهمترين امتياز محاسبات تئوري در مقايسه با آزمايشهاي تجربي، هزينه کم آن است. گرچه در بسياري موارد ترجيح داده مي شود با استفاده از روشهاي محاسباتي، آناليز جريان و انتقال حرارت صورت گيرد ولي تاييد تحليلهاي عددي نياز به مقايسه با نتايج آزمايشگاهي و يا نتايج تاييد شده ديگري دارد. در ميان محققين، انجام پژوهشهاي تجربي ارزش بسياري دارد و اگر بتوان آزمايش مطلوبي انجام داد ، تحليلهاي زيادي را بر محور آنها مي توان گسترش داد و اطلاعات فراواني بدست آورد. در هر صورت با دسترسي به دستگاههاي محاسبه گر و رايانه هاي قوي , امروزه در بسياري از موارد آناليز ديناميک سيالات و انتقال حرارت با روشهاي عددي انجام ميپذيرد. هرچه پديده مورد بررسي پيچيدگي بيشتري داشته باشد, روشهاي عددي اهميت بيشتري پيدا مي کنند.
علاوه بر سرعت بيشتر محاسبات عددي , مي توان با اين روشها اطلاعات کامل با جزئيات بيشتر, از قبيل تغييرات سرعت , فشار , درجه حرارت و غيره را در سراسر حوزه مورد نظر به دست آورد. در مقابل, اغلب اوقات شبيه سازي آزمايشگاهي جهت بدست آوردن اين گونه اطلاعات مشکل و مستلزم صرف زمان زياد بوده و در بعضي شرايط غير ممکن است. در اکثر مسايل مربوط به مکانيک سيالات , به دليل پيچيدگي معادلات مربوطه ، استفاده از حل تحليلي امکان پذير نمي باشد. در اين تحقيق نيز به کمک نرم افزار و با استفاده از مدلسازي، به بررسي يک پديده فيزيکي اقدام کرده ايم. جهت انجام اين تحقيق نياز است تا معادلات ديفرانسيل پاره ايي را حل کنيم که اين عمل تنها با استفاده از روشهاي عددي امکان پذير است. حل عددي اين معادلات از طريق دانش مکانيک سيالات محاسباتي صورت مي گيرد. در اين تحقيق حل اين معادلات به کمک نرم افزار فلوئنت ، انجام مي شود که در ادامه به شرح قسمتي از کارايي هاي اين نرم افزار مي پردازيم :
فلوئنت يک نرم افزار کامپيوتري چند منظوره براي مدلسازي جريان سيال، انتقال حرارت و واکنش شيميايي در هندسه هاي پيچيده است ، که به زبان C نوشته شده است. با توجه به محيط مناسب اين نرم افزار جهت تعريف مساله و شرايط مرزي گوناگون ، مسايل پيچيده شامل اثرات مختلف به کمک اين نرم افزار قابل حل مي باشد.
فلوئنت براي آناليز و حل مسايل طراحي خاص ، روشهاي شبيه سازي کامپيوتري متفاوتي را بکار ميبرد. براي راحتي کار، تعريف مساله ، محاسبه و ديدن نتايج ، از طريق منوهاي مختلف ، اين امکان وجود دارد. وقتي نياز باشد، فلوئنت مي تواند مدل مورد نظر را از ديگر برنامه هاي (نرم افزارهاي) توليد مدل که با آنها سازگاري دارد وارد کند.اين نرم افزار امکان تغيير شبکه به صورت کامل و تحليل جريان با شبکه هاي بي سازمان براي هندسه هاي پيچيده را فراهم ميسازد. نوع شبکه هاي قابل توليد و دريافت توسط اين گروه نرم افزاري شامل شبکه هايي با المانهاي مثلثي و چهار ضلعي (براي هندسه هاي دو بعدي ) و چهار وجهي ، شش وجهي ، هرمي يا گوه اي(براي هندسه هاي سه بعدي) مي باشد.
همچنين فلوئنت به کاربر اجازه دستکاري شبکه(مثلا ريزکردن يا درشت کردن شبکه در مرز و مکانهاي لازم در هندسه) را ميدهد.اين بهينه سازي براي حل و شبکه ، قابليتي در اختيار کاربر قرار ميدهدکه نتايج را در ناحيه هايي که داراي گراديانهاي بزرگ (مثل لايه مرزي و...) باشند، دقيقتر سازد. اين قابليتها مدت زماني را که براي توليد يک شبکه خوب احتياج مي باشد در مقايسه با حل در شبکه هاي با سازمان به صورت قابل ملاحظه اي کاهش ميدهد.
همانطور كه گفته شد اين نرم افزار با زبان برنامه نويسي C نوشته شده است و از تمامي توان و قابليت انعطاف اين زبان بهره ميبرد. نتيجتا اين نرم افزار با استفاده از حافظه ديناميک ، ساختار مناسب داده ها و اطلاعات و کنترل انعطاف پذير محاسبات را ممکن مي سازد.(ادامه دارد...)
پلاستيكها و لاستيكها
لاستيكها
از ويژگي برجسته لاستيكها مدول الاستيسيته پايين آنها است همچنين مقاومت شيميايي و سايشي و خاصيت عايق بودن آنها باعث كاربردهاي بسيار در زمينه خوردگي ميگردد . مثلا لاستيكها با اسيد كلريدريك سازگارند و به همين دليل لوله ها و تانكهاي فولادي با روكش لاستيكي سالهاست مورد استفاده قرار ميگيرند .
نرمي لاستيكها نيز يكي ديگر از دلايل كاربرد فراوان اين مواد ميباشد مانند شيلنگها، نوارها و تسمه ها ، تاير ماشين و …
لاستيكها به دو دسته تقسيم ميشوند :
1. لاستيكهاي طبيعي 2. لاستيكها ي مصنوعي
بطور كلي لاستيكهاي طبيعي داراي خواص مكانيكي بهتري هستند مانند مدول الاستيسيته پايينتر ، مقاومت در برابر بريدگي ها و توسعه آنها اما در مو رد مقاومت خوردگي لاستيكهاي مصنوعي داراي شرايط بهتري هستند.
لاستيكها ي طبيعي
لاستيك داراي مولكولهاي از ايزوپرن ( پلي ايزوپرن ) مي باشد و به صورت يك شيره مايع از درخت گرفته مي شود ، ساختمان كويل شكل آن باعث الاستيسيته بالاي اين ماده مي شود (100 تا 1000 درصد انعطاف پذيري).
محدوديت حرارتي لاستيك نرم حدود 160 درجه فارنهايت است ، اين محدوديت با آلياژ سازي تا حدود 180 درجه فارنهايت افزايش مي يابد. با افزايش گوگرد و حرارت دادن لاستيك سخت تر و ترد تر مي شود. اولين بار در 1839 چارلز گودير اين روش را كشف كرد و آن را ولكا نيزه كردن ناميد ، حود 50% گوگرد باعث جسم سختي بنام ابونيت ميگردد كه براي ساخت توپ بولينگ مورد استفاده قرار مي گيرد . مقاومت خوردگي معمولا با سختي نسبت مستقيم دارد .
مدول الاستيسيته براي لاستيكها ي نرم و سخت بين 500 تا 500000 پوند بر اينچ متغير است.
لاستيكها ي مصنوعي
در جنگ جهاني دوم وقتي منابع اصلي لاستيكها بدست دشمن افتاد نيـاز شديدي براي جايگزيني آن توسط يك ماده مصنوعي احساس مي شد. در اوايل دهه 1930 نئوپرن توسط دوپنت بدست آمد ،اين ماده پنجمين ماده استراتژيك در جنگ جهاني بود.
امروزه لاستيكها ي مصنوعي زيادي شامل تركيباتي با پلاستيكها وجود دارند.
فيلرهاي نرم كننده و سخت كننده مختلفي براي بدست آوردن خواصي چون الاستيسيته ، مقاومت در برابر خوردگي و مقاومت در برابر حرارت با هم تركيب مي شوند كه در ادامه به معرفي چند تا از اين مواد ميپردازيم :
1 . نئوپرن و لاستيك نيتريل در مقابل نفت و گاز مقاومند. يكي از اولين كاربردهاي آن در شيلنگهاي پمپ بنزين است .
2 . لاستيك بوتيل : خاصيت برجسته اين لاستيك عدم نفوذ پذيري در مقابل گازهاست اين خاصيت باعث استفاده آن در لوله هاي داخلي و تجهيزات كارخانجات مواد شيميايي مثلا آبندي تانكرهاي حمل گاز مي باشد. همچنين اين لاستيك مقاومت خوبي در برابر محيطهاي اكسيد كننده مانند هوا و اسيد نيتريك رقيق دارد .
3 . لاستيك سيليكون : مقاومت حرارتي اين لاستيك در حدود 580 درجه فارنهايت مي باشد .
4 . پلي اتيلن كلرو سولفاته شده : داراي مقاومت عالي در محيطهاي اكسيد كننده مثل 90% اسيد نيتريك در درجه حرارت محيط ميباشد .
لاستيكهاي نرم در مقابل سايش بهتر عمل مي كنند . روكشها مي توانند از لايه هاي سخت و نرم تشكيل شوند.
در 15 سال اخير كاربرد پلاستيك ها بشدت افزايش يافته است . يكي از انگيزه هاي اوليه براي بدست آوردن اين مواد جايگزيني توپهاي عاجي بيليارد بوسيله يك ماده ارزانتر بود.
پلاستيك ها توسط ريختن در قالب ، فرم دادن ، اكستروژن و نورد توليد مي شود و به صورت قطعات توپر، روكش، پوشش، اسفنج، الياف و لايه هاي نازك وجود دارند . پلاستيك ها مواد آلي با وزن مولكولي بالا هستند كه مي توانند به شكلهاي مختلف در آيند .بعضي از آنها به صورت طبيعي يافت مي شوند ولي اكثر آنها به صورت مصنوعي به دست مي آيند .
بطور كلي پلاستيك ها در مقايسه با فلزات و آلياژها خيلي ضعيفتر ، نرمتر ، مقاومتر در برابر يونهاي كلر و اسيد كلريدريك ، مقاومت كمتر در برابر يونهاي اكسيد كننده مثل اسيد نيتريك ، مقاومت كمتر در برابر حلالها و داراي محدوديت حرارتي پايينتر مي باشد . خزش در درجه حرارتهاي محيط يا سيلان سرد از نقطه ضعفهاي پلاستيك ها بويژه ترموپلاستها مي باشد.
پلاستيك ها :
ترموست ها , ترموپلاست ها
ترموپلاست ها با افزايش درجه حرارت نرم مي شوند و موقعي كه سرد مي شوند به سختي اوليه باز مي گردند . اكثر آنها را مي توان ذوب نمود .
ترموست ها با افزايش درجه حرارت سخت مي شوند و با سرد شدن سختي خود را حفظ مي كنند و با حرارت دادن تحت فشار شكل مي گيرند و تغيير شكل مجدد آنها ممكن نيست ( قراضه آن قابل استفاده نيست ) .
خواص پلاستيكها را مي توان با افزودن مواد نرم كننده ، سخت كننده و فيلر بطور قابل ملاحظه اي تغيير داد . پلاستيكها مانند فلزات خورده نمي شوند .
در جداول زير به مقايسه ترموپلاست ها و ترموست ها از نظر خواص فيزيكي و مكانيكي ميپردازيم.
|
وزن مخصوص |
مدول الاستيسيته |
سختي راكول |
انعطاف پذيري % |
استحكام كششي |
نام ماده |
|
4/1 |
400 |
110 |
20 - 2 |
6000 |
Pvc سخت |
|
14/1 |
400 |
110 |
45 |
10000 |
نايلون |
|
13/2 |
60 |
70 |
250-100 |
2500 |
فلورو كربنها |
|
19/1 |
420 |
220 |
5 |
8000 |
متيل متا اكرپلات |
|
91/0 |
200 |
90 |
700-10 |
5000 |
پلي پروپيلن |
ترمو پلاستها
|
وزن مخصوص |
مدول الاستيسيته |
سختي راكول |
انعطاف پذيري % |
استحكام كششي |
نام ماده |
|
1/1 |
1000 |
90 |
0 |
10000 |
اپوكسي |
|
4/1 |
1000 |
125 |
0 |
7500 |
فئوليكها |
|
1/1 |
1000 |
100 |
0 |
4000 |
پلي استر ها |
|
25/1 |
1200 |
89 |
0 |
3500 |
سيليكونها |
|
48/1 |
1500 |
115 |
0 |
7000 |
اوره |
ترموستها
1 . ترمو پلاستها
1. فلورو كربنها :
تفلون و كل اف و فلورو كربنها فلزات نجيب پلاستيكها هستند به اين معني كه تقريبا در تمام محيطهاي خورنده تا دماي 550 درجه فارنهايت مقاوم هستند . اينها از كربن و فلور ساخته شده اند اولين تترا فلوراتيلن توسط دوپنت توليد شد و تفلون نام گرفت .تفلون علاوه بر مقاومت خوردگي ، داراي ضريب اصطكاك كمي است كه مي تواند مانند يك روغن كار سطح فلزاتي كه بر روي هم سايش دارند از خورده شدن در اثر اصطكاك (خوردگي فيزيكي) محافظت كند.
2. پلي ونيل كلرايد(پي .وي .سي ) :
اين ماده اساسا سخت است ولي با اضافه كردن مواد نرم كننده و وينيل استات ميتوان آنرا نرم نمود . كاربرد اين ماده در لوله ها و اتصالات ، دودكشها ، هواكشها، مخازن و روكشها مي باشد .
3. پلي پروپيلن :
پلي پروپيلن ، پرو فاكس و اسكان براي اولين بار در ايتاليا بوجود آمدند و داراي مقاومت حرارتي و خوردگي بهتري نسبت به پلي اتيل بوده و همچنين از آن سخت تر هستند .براي ساخت والو ها ، بطريهايي كه توسط حرارت استريل مي شوند و لوله و اتصالات به كار مي رود.
2 . ترموستها
4. سيليكونها :
سيليكونها داراي مقاومت حرارتي بسيار خوبي هستند . خواص مكانيكي با تغيير درجه حرارت تغيير كمي ميكند .يكي از مواد تشكيل دهنده اين ماده سيليسيم است كه ديگر پلاستيكها چنين نيستند. سيليكونها بعنوان تركيبات قالبگيري ، رزينهاي ورقه اي و بعنوان عايق در موتورهاي برقي استفاده مي شود اما مقاومت آنها در مقابل مواد شيميايي كم است.
5. پلي استرها :
پلاستيكهاي پلي استر ، داكرون ، ديپلون و ويبرين داراي مقاومت خوردگي شيميايي ضعيفي هستند .مورد استفاده اصلي پلي استر ها در كامپوزيتها بصورت الياف مي باشد . مثلا كامپوزيت پلي استر تقويت شده و شيشه داراي چنا ن مقاومتي ميشود كه در بدنه اتومبيل و قايق مورد استفاده مي گردد.
6. فنوليكها :
مواد فنوليكي(باكليت) ،دارز ، رزينوكس از قديمي ترين و معروفترين پلاستيكها هستند .اين مواد عمدتا بر اساس فنول فرم آلدئيدها هستند.
كاربردهاي آن عبارتند از : بدنه راديو ، تلفن ، پريز ، پمپ ، سر دلكو و غلطكها.
تاريخچه اتومبيل
صنعت اتومبيل سازي در ابتدا به صورت اتفاقي به وسيله چند مخترع صورت گرفت ولي به طور پيوسته روي آن کار کردند تا آن که به صورت کنوني درآمده اتومبيل وسيله اي است که در طول دهه هاي طولاني به وسيله افراد مبتکر و مخترم زيادي تکميل گرديده و کار شخص خاصي نمي باشد.
اتومبيل ابتدا از نيروي بخار استفاده مي نمود و شباهت زيادي به درشکه داشت، ولي به مرور گذشت زمان، توسط طراحان و مهندسان به شکل امروزي در آمد و به حداکثر ايمني و رفاه رسيد، که تقريبا جزء اصلي زندگي انسان ها گرديده است.
اين صنعت با اختراع موتور احتراقي در سال 1860 ميلادي به وسيله يک بلژيکي به نام اتين لونوار اختراع گرديد و سپس به صورت خيلي سريع تغييرات عمده اي نمود. با پي بردن به نيروي موتور احتراقي روند تکامل اين صنعت تداوم يافت و در بين سال هاي 1860 تا 1970 ميلادي در اروپا اختراعات مختلفي به وسيله چند تن از مهندسين انجام گرفت.
ابتدا ساخت يک موتور کوچک و نصب آن به روي يک گاري کوچک بود که توسط زيگفرد مارکوس در سال 1874 ميلادي در شهر وين انجام گرفت. موتور اين وسيله نقليه بخاري يا موتورهاي برونسوز مي گويند. به تدريج موتورهاي برونسوز تبديل به موتورهاي درونسوز گرديد که مخلوط هوا و گاز در داخل سيلندر به وسيله جرقه محترق مي گردد. نمونه تکميل شده موتور احتراق داخلي که موتور هاي امروزي شبيه به آن است توسط يک مهندس آلماني به نام نيکلاس اتو با موفقيت ساخته شد و به همين جهت است که رشته تعميرات اتومبيل هاي بنزيني را اتومکانيک گويند. در اين سيستم عمل تراکم سوخت از احتراق در داخل سيلندر صورت مي گرفت و راندمان بسيار بالايي داشت. دو نفر ديگري که نامشان در صنعت اتومبيل سازي بسيار معروف است عبارت بودند از گات ليب دايمر و کارل بنز که در يک زمان به صورت جدا گانه کار مي کردند ولي جهت فعاليتشان يکي بود.
دايملر که در سال 1834 در آلمان متولد شد ابتدا براي اتو کار مي کرد ولي در سال 1882 فعاليت خود را با داير کودن کارگاهي در شهر اشتوتکارت آلمان به طور جداگانه ادامه داد و در اين شهر با شخصي به نام ويلهم ماي باخ که او نيز از شاگردان اتو بود شريک شد و در مدت يک سال اولين موتور خود را وارد بازار نمودند. موتور آنها نوعي موتور سبک با سرعت بالا در حدود RPM 900 بود که نسبت به موتورهاي احتراق داخلي آن زمان که حداکثر دورشان RPM 200 بود قابل مقايسه نبود اين موتور کم کم کاملتر شد و به موتور دو سيلندر V شکل تبديل شد، مجهز به کاربراتور بود که اين کاربراتور را آقاي ماي باخ طراحي نموده بود. اولين سيستم جرقه زني الکتريکي را بنز طراحي نمود و از سوپاپ قارچي شکل و سيستم خنک کننده توسط آب استفاده نمود.
اولين موتوري که در اتومبيل در جلوي وسيله نقليه قرار داشت در سال 1891 ميلادي ساخته شد.
جوشكاري
تاريخچه ي مختصراز جوشکاري دستي قوس برقي(S.M.A.W)
قوس برقي در سال 1807توسط سرهمفري ديوي کشف شد ولي استفاده از آن در جوشکاري فلزات به يکديگر هشتاد سال بعد از ين کشف ، يعني در سال 1881 اتفاق افتاد. فردي به نام آگوست ديمري تنز در ين سال توانست با استفاده از قوس برقي و الکترود ذغالي صفحات نگهدارنده انباره باطري را به هم متصل نميد.بعد از آن يک روسي به نام نيکولاس دي بارنادوس با يک ميله کربني که دسته ي عيق داشت توانست قطعاتي را به هم جوش دهد. وي در سال 1887 اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.ين قديمي ترين اختراع به ثبت رسيده در عرصه جوشکاري دستي قوسي برقي مي باشد.فريند جوشکاري با الکترود کربني در سالهي 1880و1890در اروپا و آمريکا رواج داشت ولي استفاده از ولت زياد (100 تا 300ولت)و آمپر زياد (600تا 1000آمپر)در ين فريند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصيهي کربني شکننده بود همه باعث مي شد ين فريند با اقبال صنعت مواجه نشود.
جهش از ين مرحله به مرحله فريند جوشکاري با الکترود فلزي در سال 1889 صورت گرفت.در ين سال يک محقق روس به نام اسلاويانوف و يک آمريکيي به نام چارلز کافين(بنيانگذار شرکت جنرال الکتريک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزي در جوشکاري با قوس برقي را ابداع نمودند.
در آغاز قرن بيستم جوشکاري دستي با قوس برقي مورد قبول صنعت واقع شد. عليرغم يرادهي فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمريکااز مفتول لخت که داري روکش نازکي از اکسيد آهن که ماحصل زنگ خوردگي طبيعي و يا بخاطر پاشيدن عمدي آب بر روي کلافهي مفتول قبل از کشيده شدن نهيي بود استفاده مي شد و گاهي ين مفتول لخت با آب آهک آغشته مي شد تا در هر دو وضعيت بتواند ثبات قوس برقي را بهتر فراهم آورد.آقي اسکار کجل برگ سوئدي را بيد پدر الکترودهي روکش دار مدرن شناخت وي نخستين شخصي بود که مخلوطي از مواد معدني و آلي را به منظور کنترل قوس برقي و خصوصيات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقيت به کار برد.وي اختراع خود را در سال 1907 به ثبت رساند.ماشينهي جوشکاري با فعاليت هي فوق الذکر به روند تکاملي خود ادامه مي دادند.در سالهي 1880 مجموعه ي از باطري پر شده به عنوان منبع نيرو در ماشين هي جوشکاري به کار گرفته شد.تا ينکه در سال 1907 نخستين دستگاه Generator جوشکاري به بازار آمريکا عرضه شد.
جوشکاري با گاز يا شعله يکي ازاولين روشهي جوشکاري معمول در قطعات آلومينيومي بوده و هنوز هم در کارگاههي کوچک در صنيع ظروف آشپزخانه و دکوراسيون و تعميرات بکارميرود. در ين روش فلاکس يا روانساز يا تنه کار بري برطرف کردن ليه اکسيدي بکار ميرود.
مزيا:سادگي فريند و ارزاني و قابل حمل و نقل بودن وسيل
محدوده کاربرد:ورقهي نازک 8/0تا 5/1ميليمتر
محدوديتها:باقي ماندن روانساز لابلي درزها و تسريع خوردگي - سرعت کم – منطقه H.A.Zوسيع است .
قطعات بالاتر از 5/2ميليمتر را به دليل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بين روش جوش نميدهند.
حرارت لازم در ين روش از واکنش شيمييي گاز با اکسيژن بوجود مي يد.
حرارت توسط جابجيي و تشعشع به كار منتقل مي شود. قدرت جابجيي به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگي دارد. لذا تغيير اندکي در درجه حرارت شعله مي تواند ميزان حرارت تشعشعي و شدت آنرا بمقدار زيادي تغيير دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشي از احتراق و حجم اکسيژن لازم بري احتراق و گرمي ويژه و حجم محصول احتراق(گازهي توليد شده) بستگي دارد. اگر از هوا بري احتراق استفاده شود مقدار ازتي که وارد واکنش سوختن نمي شود قسمتي از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله مي شود.بنابرين تنظيم کامل گاز سوختني و اکسيژن لازمه يجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهي سوختني نظير استيلن يا پروپان يا هيدروژن و گاز طبيعي نيز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و در نتيجه درجه حرارت شعله نيز متفاوت خواهد بود. در عين حال معمولترين گاز سوختني گاز استيلن است.
تجهيزات و وسيل اوليه ين روش شامل سيلندر گاز اکسيژن و سيلندر گاز استيلن يا مولد گاز استيلن و رگولاتور تنظيم فشار بري گاز و لوله لاستيکي انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاري است.
استيلن با فرمول C2H2 و بوي بد در فشار بالا ناپيدار و قابل انفجار است و نگهداري و حمل و نقل آن نيازبه رعيت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سيلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها ين فشار را تا زير psi 15 پيين مي آورند.و به سمت مشعل هديت مي شود.(در فشارهي بالا يمني کافي وجود ندارد).توجه به ين نکته نيز ضروري است که اگر بيش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستيلن استفاده شود از سيلندر استن بيرون خواند زد که خطرناک است.
بعضي اوقات از مولدهي استيلن بري توليد گاز استفاده مي شود. بر اساس ترکيب سنگ کاربيد با آب گاز استيلن توليد ميشود.
CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2
روش توليد گاز با سنگ کاربيد به دو نوع کلي تفسيم ميشود.
1-روشي که آب بر روي کاربيد ريخته ميشود.
2-روشي که کاربيد با سطح آب تماس حاصل ميکند و باکم و زياد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغييرمي کند.
رگولاتورها(تنظيم کننده هي فشار) هم داري انواع گوناگوني هستند و بري فشارهي مختلف ورودي و خروجي مختلف طراحي شده اند.رگولاتورها داري دو فشارسنج هستند که يکي فشار داخل مخزن و ديگري فشار گاز خروجي را نشان ميدهند. رگولاتورها در دو نوع کلي يک مرحله ي و دو مرحله ي تقسيم ميشوند که ين تقسيم بندي همان مکانيزم تقليل فشار است. ذکر جزييات دقيق رگولاتورها در ينجا ميسر نيست اما اطلاع از فريند تنظيم فشار بري هر مهندسي لازم است(حتما پيگير باشيد).
اجزا مشعل:
الف-شيرهي تنظيم گاز سوختني و اکسيژن
ب-دسته مشعل
ج-لوله اختلاط
د-نازل
قابل ذکر ينکه طرحهي مختلفي درقسمت ورودي گاز به لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزيمم حرکت اغتشاشي به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسير در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ي آرام بوجود يد.
در انتها يادآور مي شود مطالب بسيار زيادي در ين خصوص وجود داشت که بدليل عدم امکان نميش تصاوير که عمدتا اسکن هم نشده اند بيش از ين به شرح و توضيح آنها نپرداختم.از جمله ين مطالب شناسيي نوع شعله(از لحاظ قدرت و کاربرد) بود.يا نشان دادن چند نوع رگولاتور از نمي شماتيک و ... .
پيچيدگي و تغيير ابعاد يکي ازمشکلاتي است که در اثر اشتباه طراحي و تکنيک عمليات جوشکاري ناشي ميشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوريک تنها به ين مورد اشاره ميکنيم که حين عمليات جوشکاري به دليل عدم فرصت کافي بري توزيع يکنواخت بار حرارتي داده شده به موضع جوش و سرد شدن سريع محل جوش انقباضي که ميبيست در تمام قطعه پخش ميشد به ناچار در همان محدوده خلاصه ميشود و ين انقباض اگر در محلي باشد که از نظر هندسي قطعه زاويه دار باشد منجر به اعوجاج زاويه ي(Angular distortion) ميشود.در نظر بگيريد تغيير زاويه ي هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طويل چه يراد اساسي در قطعه نهيي يجاد مي کند.
حال اگر خط جوش در راستي طولي و يا عرضي قطعه باشد اعوجاج طولي و عرضي(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نميان ميشود. اعوجاج طولي و عرضي همان کاهش طول قطعه نهيي ميباشد. ين موارد هم بسيار حساس و مهم هستند.
نوع ديگري از اعوجاج تاول زدن يا طبله کردن و يا قپه Bowing)) ميباشد.
ذکر يکي از تجربيات در ين زمينه شيد مفيد باشد. قطعه ي به طول 20 متر آماده ارسال بري نصب بود که بنا به خواسته ناظرميبيست چند پاس ديگر در تمام طول قطعه جوش داده ميشد.تا ساق جوش 2-3ميليمتر بيشتر شود.بعد از انجام ينکارکاهش 27ميليمتري در قطعه بوجود آمد. وين يعني فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذير نيست و اگر هم با روشهي کارگاهي کلکي سوار کنيم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده يم و چه بسا حين استفاده از قطعه آن وصله کاري توان تحمل بارهي وارده را نداشته باشد ويرادات بعدي نميان شود.
بهترين راه بري رفع ين يراد جلوگيري ازبروز Distortion است. و(طراح يا سرپرست جوشکاري خوب) کسي که بتواند پيچيدگي قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگيري از آن راهم پيشنهاد بدهد.
1- اندازه ابعاد را کمي بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاريم هر چقدر که ميخواهد در ضمن عمليات تغيير ابعاد و پيچيدگي در آن يجاد شود.پس از خاتمه جوشکاري عمليات خاص نظير ماشين کاري...حرارت دادن موضعي و يا پرسکاري بري برطرف کردن تاب برداشتن و تصحيح ابعاد انجام ميگيرد.
2- حين طراحي و ساخت قطعه با تدابير خاصي اعوجاج را خنثي کنيم.
3- از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر بري بدست آوردن استحکام مورد نياز استفاده شود.
4-تشديد حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در ينصورت نفوذ بهتري داريم و نيازي به جوش اضافه نيست.
5- ازدياد سرعت جوشکاري که باعث کمتر حرارت ديدن قطعه ميشود.
6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بيشتر نمود دارد.
7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثي
8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحيح طراحي شده باشد ميتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثي پخش کند و تاحد زيادي از ميزان اعوجاج بکاهد.
9- بکار بردن گيره و بست و نگهدارنده باري مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه
1- حرارت داده شده موضعي , طبيعت و شدت منبع حرارتي و روشي که ين حرارت به کار رفته و همچنين نحوه سرد شدن
2- درجه آزادي يا ممانعت بکار رفته بري جلوگيري از تغييرات انبساطي و انقباظي. ين ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و يا از طريق مکانيکي (گيره يا بست يا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود.
3- تنش هي پسماند قبلي در قطعات و اجزا مورد جوش گاهي اوقات موجب تشديد تنش هي ناشي از جوشکاري شده و در مواردي مقداري از ين تنش ها را خنثي ميکند.
4- خواص فلز قطعه کار واضح است که در شريط مساوي طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاري مواردي مانند ميزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگي نرخ انتقال حرارت و ضريب انبساط حرارتي و قابليت تغيير فرم پذيري و استحکام و بعضي خواص ديگر فلز مورد جوش تاثير قابل توجهي در ميزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنيتي زنگ نزن مشکل پيچيدگي به مراتب بيشتر از فولاد کم کربن معمولي ميباشد.