سلول های سوختی و مزایای آن

   سلول‌های سوختی بسیار کمتر از سوخت‌های فسیلی باعث آلودگی هوا می‌شوند، چون تنها خروجی آن‌ها آب خالص است (درصورتی‌که از متانول به عنوان سوخت استفاده شود، آلاینده‌های خروجی مقدار بسیار ناچیزی منوکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن هستند که در حین تبدیل سوخت حاصل می‌شوند. توضیح اینکه، سلول‌های سوختی برحسب نوع شرایط از انواع مختلفی از سوخت‌ها مانند گاز طبیعی، سوخت‌های مایع و جامد می‌توانند استفاده کنند که لازمه آن انجام فرآیندهایی بر روی سوخت است تا هیدروژن آن را جدا کند که این فرآیند مقداری آلاینده تولید می‌کند).

   بازدهی سلول‌های سوختی حدود سه برابر موتورهای احتراق داخلی است (بازدهی سلول سوختی 40 تا 60 درصد است. در حالی که بازدهی خودروهای دارای موتور احتراق داخلی، کمتر از 17 درصد است). سلول‌های سوختی دارای قسمت یا قسمت‌های متحرک نیستند بنابراین به تعمیر یا تعویض قطعات احتیاج ندارند. صدای ناشی از کار ‌ سلول‌های سوختی بسیار کمتر از صدای موتور خودروهای احتراق داخلی است و احتمال انتقال سلول سوختی از یک خودرو از کار افتاده به خودرو دیگر وجود دارد.

   ابعاد استفاده از سلول سوختی بسیار گسترده است، به عنوان مثال می‌توان از آن‌ها در زیردریایی‌ها،کشتی‌ها، هواپیماها و انواع و اقسام تجهیزات انرژی بر و تولیدکننده انرژی استفاده کرد که قابلیتی بزرگ و مهم به این فناوری داده است.

• مزایای سلول‌های سوختی

   مزایای سلول‌های سوختی از لحاظ کاربردی عبارت‌اند از:

بازدهی بالا

   سلول‌های سوختی از قوانین حاکم بر ماشین‌های گرمایی تبعیت نمی‌کنند، ازاین‌رو بازدهی آن‌ها به سه برابر ماشین‌های گرمایی می‌رسد. براساس نوع و طراحی، بازدهی الکتریکی ‌ سلول‌های سوختی حدود 40 تا 60 درصد (براساس کمترین ارزش گرمایی LHV) است. بازدهی ‌سلول‌های سوختی ثابت و مستقل از اندازه آن‌ها است. وقتی که از گرمای خروجی آن‌ها نیز استفاده شود بازدهی تقریباً 85 درصد می‌شود.

تنظیم سیستم برحسب نیاز ‌

   سلول‌های سوختی بسیار انعطاف‌پذیر هستند یعنی می‌توان در هر لحظه یک یا چند توده سلول را به کار گرفت و یا از کار انداخت. توان خروجی آن‌ها بسیار متغیر است (گسترده توان خروجی از 100 مگاوات برای سوخت زغال‌سنگ تا بیش از 500 مگاوات برای سوخت گاز طبیعی در تغییر است) ارزش تمام‌ شده توده سلول به ازای هر کیلووات برای یک نیروگاه بزرگ و یا کوچک یکسان است، چرا که بازدهی الکتریکی به‌طور منفرد محاسبه می‌شود و تعداد سلول‌ها روی بازدهی کلی کم اثر است.

سازگاری با قوانین زیست‌محیطی‌

   سلول‌های سوختی دارای بازدهی بالا می‌باشند و در هر توان خروجی، دی‌اکسید کربن تولید شده کم است. مقدار اکسیـد گوگرد تولید شده ^3-10×36/1 کیلوگرم بر مگاوات - ساعت است و مقدار اکسیدهای نیتروژن نیز در نمودار زیر مشخص است که از سیستم‌های دیگر آلایندگی کمتری دارد.
ادامه مطلب

استفاده از آب در صنعت و مزایای کاهش مصرف آن

  

آب یکی از مهم‌ترین مواد در صنایع بوده و استفاده از آن امری رایج است. بسیاری از فرآیندهای صنعتی بدون آب امکان‌پذیر نیستند. برخی از کاربردهای آب در صنایع عبارت‌اند از:

1. تولید محصول (مانند کاغذ، منسوجات و مواد غذایی)
2. انتقال مواد اولیه (مانند شستشوی خاکستر و رسوبات زائد کوره های بلند ذوب آهن)
3. آب کشی و شستشو در صنایع (مانند لبنیات، نوشابه سازی و دارو سازی)
4. سرد کردن محصولات
5. تهویه مطبوع

   در صنایع مختلف، با توجه به نوع فرآیند مقدار آبی که مصرف می‌شود، متفاوت است، موارد اصلی استفاده از آب در فرآیندها عبارت‌اند از:

1. تولید محصول
2. فعالیت‌های مکانیکی تولید انرژی از طریق تهیه بخار
   
3. انتقال حرارت
   
4. انتقال و جابه‌جا کردن مواد خام با محصولات زائد
   

   با بحرانی شدن وضعیت تأمین آب در کشور و درخواست مسئولان وزارت نیرو مبنی بر ضرورت مدیریت مصرف آب در تمام بخش‌های مصرفی (اعم از خانگی، تجاری، صنعتی و کشاورزی) وزارت صنعت، معدن و تجارت پیشتازان مصرف آب در بخش صنعت را معرفی کرد. در این گزارش که از سوی دفتر آمار و فرآوری داده‌های معاونت برنامه‌ریزی وزارتخانه منتشرشده، اطلاعات کارگاه‌های بالاتر از 10 نفر کارکن حاصل از سرشماری مرکز آمار ایران مورد تحلیل قرارگرفته است. بر اساس این گزارش، ارزش آب مصرفی کارگاه‌های بالاتر از 10 نفر کارکن در سال‌های گذشته صعودی بوده و همین روند برای میزان مصرف نیز صادق است. نکته قابل تأمل آن است که رشد میزان مصرف آب همواره کمتر از رشد ارزش مصرف است که این مربوط به افزایش قیمت آب است. با در نظر گرفتن شروع قانون هدفمند کردن یارانه‌ها، در سال 90 کاهش چشمگیر مصرف آب در صنعت مشهود است.

   در تحقیقی که در این زمینه انجام شده است، صنایع تولید مواد و محصولات شیمیایی بیشترین میزان مصرف آب را دارند. همچنین گروه تولید کاغذ و محصولات کاغذی در جایگاه دوم و صنایع تولید زغال کک - پالایشگاه‌های نفت و سوخت هسته‌ای در رده سوم قرار دارند. البته شایان ذکر است که مقدار مصرف در صنایع مختلف، بعد از سال 90 کاهش قابل توجهی داشته است.

مزایای حاصل از کاهش مصرف آب

   کاهش مصرف آب در صنایع مختلف، مزایای بسیاری دارد. برای مثال با کاهش مصرف آب در صنعت به خصوصی:

1. آب بیشتری برای استفاده شرب و کشاورزی در دسترس خواهد بود.
2. هزینه‌های برق مصرفی جهت پمپاژ آب و تصفیه‌خانه ( واحدهای اختلاط مواد شیمیایی و پمپ‌ها ) و همچنین میزان مواد شیمیایی مصرف‌شده ( مثلاً آلوم ) برای تصفیه آب کاهش خواهد یافت.
3. از حجم فاضلاب تولید شده ( ناشی از تبدیل آب به فاضلاب ) نیز کاسته شده، در نتیجه هزینه تصفیه فاضلاب کاهش خواهد یافت.
4. با کاهش تخلیه فاضلاب آلوده صنایع منابع آبی در برابر ورود انواع آلودگی محافظت شده و در نتیجه کیفیت خود را برای بهترین مصرف حفظ خواهد کرد.

روغن کاری کمپرسورها

 

اگر دو قطعه فلزی را روی هم حرکت دهیم، بر اثر تناوب و تکرار حرکت قطعات داغشده و نهایتاً سبب فرسودگی یک یا هردو قطعه می شود، یا اینکه بر اثر حرارت به وجود آمده در اثر حرارت به وجود آمده در اثر اصطکاک قطعات به یکدیگر می چسبند. جهت جلوگیری از فرسایش قطعات فلزی و روان‌تر کار کردن قطعات متحرکی که با یکدیگر در تماس هستند،در صنایع از روغن استفاده می‌کنند.روغن در صنایع مختلف نظیر موتور اتومبیل ها، هواپیماها، کشتی‌ها و نیز در بسیاری از صنایع بخصوص صنعتکمپرسور کاربرد فراوانی دارد و می توان گفت بدون استفاده از روغن‌کاری دست یافتن به صنعت کنونی امکان پذیر نبود. روغن علاوه بر خاصیت کاهش اصطکاک بین قطعات ونیز روان کاری کردن و روان کار کردن قطعات متحرک که باهم در تماس هستند، خواص دیگری نیز دارد که عبارت‌اند از:

کاهش درجه حرارت:

   اصطکاک باعث افزایش درجه حرارت می گردد. مادامی‌که بین دو قطعه متحرک که باهم در تماس هستند روغن تزریق شود، علاوه بر روان کاری مقداری از درجه حرارت توسط روغن جذب می شود.

تمیز کردن:

   مادامی‌که دو قطعه باهم در تماس باشند، بر اثر حرکت و نیز وجود روغن در محل‌های تماس مقداری رسوبات به وجود می‌آید که روغن کار برده شده در سیستم با حرکت خود از مجراها مسیرهای تعبیه شده، رسوبات را با خود حمل نموده و از محل تجمع رسوبات خارج و نهایتاً به سیستم تصفیه منتقل می‌نماید.بطور کلی می توان گفت به 4 دلیل عمده از روغن در صنایع ونیز کمپرسورها استفاده می گردد:

1. روغن‌کاری و روان‌تر کار کردن قطعات متحرک (LUBRICATION)
2. کاهش درجه حرارت قطعات متحرک Cooling))
3. تمیز کردن سیستم و خارج نمودن رسوبات با براده‌های ناشی از کارکرد قطعات متحرک Cleaning))
4. آب بندی

   در کمپرسورهای پیستونی معمولاً روغن در پوسته کمپرسور که به‌صورت یک مخزن است وجود دارد. مجرای بخصوصی روی بدنه تعبیه گردیده که روغن از مجرا به درون پوسته ریخته می شود. روی بدنه پوسته کمپرسور یک شیشه دید(Sight glass)  قرار دارد که با توجه به آن می توان سطح روغن را دید. معمولاً به‌صورت یک دایره شیشه‌ای که یک نقطه در وسط آن قرار دارد که بهترین حالت پر کردن روغن تا حد وسط است. یعنی تا مرکز دایره ومماس با نقطه. در بعضی از موارد شیشه دید به‌صورت مدرج است. در کمپرسورهای پیستونی معمولاً میل لنگ دارای قاشقک هایی است که در زمان کاربرد کمپرسور که میل لنگ می چرخد قاشقک ها در روغن فرو رفته و مادامی‌که بالا می آیند، بر اثر حرکت سریع و در انتهای حرکت خود که دوباره به پایین بر می گردند، روغن را به سمت بالا می پاشند که جداره داخلی سیلندر و رینگ‌های پیستون و پیستون پین را روغن‌کاری می‌کنند. ضمناً خود میل لنگ نیز درون روغن قرار دارد و برینگ ساده یا یاتاقان میل لنگ در روغن حرکت می کند و روغن‌کاری می گردد.قابل ذکر است تعویض به‌موقع روغن در کمپرسورهای پیستونی باعث افزایش طول عمر کلیه قطعات متحرک داخلی بخصوص رینگ‌های آب بندی کننده پیستون می شوند. در صورت فرسودگی رینگ های پیستون مقداری از روغن به درون هوای فشرده راه می یابد که از عوامل مخرب فیلتراسیون سیستم هوای فشرده و نیز نهایتاً خرابی سیستم‌های پنیوماتیک می گردد. جهت تخلیه روغن معمولاً زمانی که کمپرسور داغ است، یعنی بعد از اتمام یک دوره کاری کمپرسور خاموش شده و عمل تخلیه روغن انجام می پذیرد. بدین علت که حرارت بدنه کمپرسور باعث رقیق تر شدن روغن گشته و روغن آلوده بهتر تخلیه می گردد.

سیستم‌های روان‌سازی

   تجربه نشان داده است که تنها سیستم‌های معینی برای روان‌سازی انواع مختلف کمپرسورها مناسب هستند هرچند که معمولاً تنها انتخاب یکی از آن‌ها برای طراح ممکن است. در این رابطه متداول‌ترین سیستم‌هایی که بکار برده می شوند عبارت‌اند از:

1. روان‌سازی ترشحی یا پخشی
2. روان‌سازی جاذبه‌ای
3. روان‌سازی تغذیه اجباری
4. روان‌سازی تزریقی

   در کمپرسورهای رفت و برگشتی، ساده‌ترین سیستم روان‌سازی ترشحی (splash) است که در آن با اعمال نیروی رانشی بر میل شاتون، انتهای بزرگ آن به درون روغنی که در کارتر نگهداری می شود فرو می رود. کارتر به‌عنوان یک منبع روغن عمل می کند که باید کاملاً بسته باشد. روان‌ساز اساساً به‌صورت ذرات ریز روغن به یاتاقان‌ها، سطوح و سیلندرها می‌رسد. به‌منظور کنترل بهتر، روغن می بایست از یک مخزن گرفته شود در غیر این صورت می بایست تمهیداتی به‌منظور ثابت نگه‌داشتن سطح روغن در کارتر اختیار شود. در ضمن آبی که در انتهای کارتر جمع می شود باید در فواصل منظمی تخلیه شود. شیوه روان‌سازی ترشحی، بطور گسترده‌ای تنها به کمپرسورهای رفت و برگشتی یک‌کاره (یک طرفه) محدود می شود. این روش معایبی نیز دارد که عبارت‌اند از:

1. در این روش روان‌ساز فیلتر نمی شود و عمر مفید روان‌ساز محدود است.
2. هنگام راه‌اندازی دستگاه ممکن است روان‌سازی ناقص و کم انجام شود.
3. ضخامت فیلم روان‌ساز کم است و تحت فشار فیلم روان‌ساز تشکیل نمی شود.

   روان‌سازی جاذبه‌ای بطور گسترده‌ای در کمپرسورهای افقی و به‌منظور روان‌سازی یاتاقان‌ها و مقاطع انتهایی میل لنگ بکار برده می شود. در این روش پس از اینکه روغن توسط سیستم بالا برده شد، به یک مخزن با لوله‌های تقسیم و یا بالاترین قسمت سیستم می ریزد، سپس جریان روغن تحت تأثیر وزن خود جاری می شود. اساساً در این روش نسبت به روش ترشحی، کنترل بیشتری بر روی مقدار روغن توزیع شده اعمال می شود اما در این روش توسعه فشار بسیار کند است و غالباً برای کمپرسورهای با سرعت بالا کافی نیست.

   روان‌سازی با تغذیه اجباری، به‌کارگیری یک سیستم گردشی است که معمولاً (بر سایر روش‌ها) ترجیح داده می شود. تغذیه سیستم از یک منبع روغن و به‌وسیله یک پمپ چرخنده‌ای و یا یک پلانجر و پیستون غوطه‌ور صورت می گیرد. گردش یا سیرکولاسیون واقعی ممکن است تحت اثر نیروی جاذبه و هنگامی‌که روغن به یک منبع روغن بالادست پمپ شد و در سیستم گردش فشار سازی کمی انجام شد، صورت گیرد.همچنین ممکن است روغن تحت فشار، مستقیماً از پمپ و از طریق لوله‌هایی به نقاط مختلف، جریان یابد. فشار روغن توسط یک فنر که بر روی یک سوپاپ نیرو اعمال می کند، ثابت نگه‌داشته می شود. در کمپرسورها فشار روغن توسط یک فنر که بر روی یک سوپاپ نیرو اعمال می کند، ثابت نگه‌داشته می شود. در کمپرسورهای کراس هد (crosshead) معمولاً برای روان‌سازی سیلندر از دستگاه‌های روغن زن پیستونی، استفاده می شود.

   روغن‌دان‌های با تغذیه قطره‌ای معمولاً برای روان‌سازی قطعات کوچک بکار می‌روند. این روغن‌دان‌ها شبیه روغن زن‌های سیلندری هستند و در صورت نگهداری در شرایط مناسب می توانند برای محدوده مشخصی کار کنند. در مواردی که باید از تغییرات بی مورد سطح روغن در مخزن اجتناب شود، ممکن است از روغن‌دان‌های فتیله‌ای سیفونی (siphon wick) استفاده شود. روان‌سازی با گریس هم ممکن است در نقاط معینی اعمال شود. در اینجا تنظیم نقطه مورد نظر توسط گریس خورها و یا پیاله‌های پیچی گریس تغذیه می شود.در سیلندرها تغذیه صحیح و ایده آل روغن، همراه با آب بندی کامل پیستون، باعث روان‌سازی کافی و مؤثر با حداقل مقدار روغن می شود ضمن اینکه وجود مقادیر اضافی روغن مطلوب نیست. یکی از بازرسی‌ها و مراقبت‌ها سرویس کردن سوپاپ‌ها و شیرهای تخلیه در زمانه‌ای متناوب و بررسی ظاهر آن‌هاست این سوپاپ‌ها نباید خشک باشند و یا علائمی از زنگ‌زدگی آن‌ها باشد (مقدار روغن کافی نیست) همچنین این سوپاپ‌ها نباید بیش از حد مرطوب باشند (مقدار روغن کافی نیست). آن‌ها باید ظاهری مرطوب و روغنی داشته باشند که وجود روغن با لمس کردن حس شود. ظاهر شدن توده‌ای از قلیاب‌های روغن در سیلندرها و یا روغن اضافی در شاتون، هشداری مبنی بر وجود روغن اضافی در سیستم است.