انتقال حرارت به کمک نانو ذارت

انتقال حرارت به کمک نانو ذارت

تحقیقات مختلف نشان داده اند که ضریب انتقال جرم و حرارت نانوسیالات در مقایسه با سیالات پایه بیشتر هستند و این سبب کاربرد این نوع سیالات در زمینه های گوناگون از جمله صنعتی و پزشکی می شود. اگرچه به صورت دقیق تر مشخص نشده است که مکانیسم افزایش انتقال جرم و انتقال حرارت بوسیله نانوسیالات چگونه است اما با بررسی خواص نانوسیالات از جمله ضریب هدایت حرارتی، چگالی، ویسکوزیته و ضریب نفوذ نظریه هایی بیان شده اند. در این مقاله خواص نانوسیالات و کاربرد های عمده آنها بحث می شود.

انتقال گرما در سیالات ساکن

خواص استثنایی نانو سیالات شامل هدایت گرمای بیشتر نسبت به سوسپانسیون های معمولی،رابطه غیر خطی بین هدایت به دما و افزایش شدید فلاکس گرمای در منطقه جوشش است.این خواص استثنایی، به همراه پایداری،روش تهیه نسبتا آسان و ویسکوزیته قابل قبول باعث شده تا این سیالات به عنوان یکی از مناسب ترین و قوی ترین انتخاب ها در زمینه سیالات خنک کننده مطرح شوند.

بیشترین تحقیقات روی هدایت گرمای نانوسیالات ، در زمینه سیالات حاوی نانوذرات اکسید فلزی انجام شده است.

ماسودا افزایش ۳۰ درصدی هدایت گرما را با اضافه کردن ۴.۳ درصد حجمی آلومینا به آب گزارش کرده است.لی افزایش ۱۵% درصدی را برای همین نوع نانوسیال با همین درصد حجمی گزارش کرده است که تفاوت این نتایج را ناشی از تفاوت در اندازه نانوذرات به کار رفته در این دو تحقیق می داند.قطر متوسط ذرات آلومینای به کار رفته در آزمایش اول ۱۳ نانومتر و در آزمایش دوم۳۳ نانو متر بوده است.زای و همکاران افزایش ۲۰ درصدی را برای ۵۰ درصد حجمی از همین نانو ذرات گزارش کرده اند.گروه مشابهی برای نانوذرات کاربید سیلیکون نیز به نتایج مشابهی رسیده اند.لی بهبود نسبتا کمتری را در هدایت گرمای نانو سیالات حاوی نانوذرات اکسید مس،نسبت به نانوذرات آلومینا مشاهده کرد;در حالیکه ونگ ۱۷ درصد افزایش هدایت گرما را برای فقط ۴% درصد حجمی از نانوذرات اکسید مس در آب گزارش کرده است.برای نانو سیال با پایه اتیلن گلیکول، افزایش بالای ۴۰ درصد برای ۳%درصدحجمی مس با متوسط قطر ده نانومتر گزارش شده است.پتل افزایش بالای ۲۱% برای سوسپانسیون ۱۱% حجمی از نانو ذرات طلا و نقره که به ترتیب در آب تولوئن پراکنده شده بودند را مشاهده کرد.در مواردی هم هیچ افزایش قابل توجهی در هدایت مشاهده نشده است.

اخیرا تحقیقات دیگری روی وابستگی هدایت به دما برای غلظتهای بالای نانوذرات اکسید فلزات و غلظتهای پایین نانوذرات فلزی در حال انجام است که در هر دو مورد در محدوده دمای ۲۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد افزایش ۲ تا ۴ برابری در هدایت مشاهده شده است و در صورت تایید این خواص برای دماهای بالاتر می توان نانوسیال را در سیستمهای گرمایشی نیز استفاده کرد.بیشترین افزایش هدایت در سوسپانسیون نانولوله های کربنی گزارش شده است که علاوه بر هدایت گرمای بالا ، نسبت طول به قطر بالایی دارند.از آنجا که نانو لوله های کربنی ،تشکیل یک شبکه فیبری می دهند،سوسپانسیون آنها بیشتر شبیه کامپوزیتهای پلیمری عمل میکند.بیرکاک افزایش ۱۲۵ درصدی هدایت را در اپوکسی پلیمر-نانولوله حاوی یک درصد نانو لوله حاوی یک درصد نانولوله تک دیواره گزارش کرد،همچنین مشاهده کرد که با افزایش دما ،هدایت گرما افزایش می یابد.

چون برای سوسپانسیون یک درصد نانولوله های چند دیواره در روغن ۱۶ درصد افزایش هدایت گرما گزارش کرده است.گزارشها و تحقیقات مختلفی در زمینه افزایش هدایت گرمای سوسپانسیون نانو لوله کربنی ارائه شده است;زای افزایش ۱۰ تا ۲۰ درصدی هدایت گرما را در سوسپانسیون یک درصد حجمی با سیال آب گزارش کرده است.ون و دینگ نیز ۲۵ درصد افزایش هدایت را در سوسپانسیون ۸ درصد حجمی در آب گزارش کرده است.اسیل بیشترین افزایش را ۳۸ درصد برای سوسپانسیون ۶ درصد حجمی در آب گزارش کرده است.

ون و دینگ افزایش سریع هدایت در غلظتهای حدود ۲ درصد حجمی را گزارش کرده و نشان داده است که این افزایش از آن به بعد تقریبا ثابت می ماند. در تمامی گزارشها افزایش هدایت با دما مشاهده شده ;هر چند برای دماهای بالاتر از ۳۰ درجه سانتیگراد این افزایش تقریبا متوقف می شود.

جریان، جابجایی و جوشش

اخیرا ضریب انتقال گرما نانو سیال در جابجایی آزاد و اجباری اندازه گیری شده است.داس آزمایشهای تعیین خواص گرمای جوشش را برای نانوسیال شروع کرد.یو فلاکس گرمای بحرانی نانو سیال آلومینا_آب در حال جوشش را اندازه گیری کرد و افزایش سه برابری در فلاکس گرمای بحرانی (CHF) را نسبت به آب خالص گزارش کرد. در همین زمینه واسالو نانو سیال سیلیکا-آب را تهیه کرد و همان افزایش سه برابری در CHF را گزارش کرد.

ادامه مطلب

پکیج چگالشی چیست؟

پکیج چگالشی چیست؟

پکیج چگالشی یکی از جدیدترین سیستم های گرمایشی هستند که در بازار دنیا با نام Condensing boiler عرضه می شود. این نوع از پکیج ها یا بویلرها، با راندمان بالایی (معمولا بیش از %90) کار می کنند.

در سیستم بویلر چگالشی از انرژی دود حاصل از احتراق برای پیش گرمایش آب سرد ورودی به پکیج (بویلر) استفاده می شود و یا با طراحی و استفاده از جنس های ضد خوردگی، استفاده از مشعل های به خصوص خود بویلر توان توید حرارت با راندمان تا 98 درصد را خواهد داشت. آن ها ممکن است با گاز یا گازوییل کار کنند و از آنجایی که بخار آب تولید شده در طی سوختن در بویلر را به کندانسه تبدیل می کنند به آنها پکیج چگالشی می گویند.

بویلرهای چگالشی چگونه کار می کنند؟

وقتی گاز  می سوزد آب و کربن دی اکسید تولید می شود. در پکیج ها و بویلرهای قدیمی این گازها با دمای بالا (حدود 150 تا 300 درجه سانتی گراد) از دودکش خارج می شد. آب در این دما به حالت بخار است و این بخار وارد اتمسفر می شود، در این روش تقریبا تمامی حرارت تولید شده سوخت هدر می رود. بویلرچگالشی در تبادل حرارتی بسیار کارامد است زیرا می تواند حداکثر گرمای سوخت را استخراج کند.

در نتیجه گازهای خروجی در یک درجه حرارت پایین تر (بین 40 تا 70 درجه سانتی گراد) قرار می گیرند. در این دما، بخار آب تولید شده در فرایند سوخت به فاز مایع می رود و انرژی بیشتری بازیافت می شود.

مقایسه پکیج (بویلر) قدیمی و پکیج جدید

کنترل حرارت در خروجی بویلر چگالشی

بویلرهای قدیمی تر زمانی که به حرارت نیاز داشتند روشن شده و در زمان عدم نیاز خاموش می شدند. یعنی یک چرخه ثابت سرما و گرما نداشتند، در حالیکه سیستم های چگالشی جدید این گونه نیست. خروجی به طور خودکار (اتومات) با افزایش یا کاهش شعله گرمای خود را در خروجی کنترل می کند.

ادامه مطلب

موتورخانه چیست؟

موتورخانه  (Power House)

موتورخانه بخشی از ساختمان است که به عنوان قلب سیستم تهویه مطبوع یا حرارت مرکزی مورد استفاده قرار می گیرد لذا پرداختن به  موتور خانه به عنوان موتور محرکه و قلب این شریان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به طور قطع موتورخانه ی هر ساختمان مهم ترین بخش تاسیسات مکانیکی آن ساختمان به عنوان کنترل کننده سیستم های گرمایشی، سرمایشی و وسایل و تجهیزات الکتریکی ساختمان است که ممکن است در زیر زمین یا اتاقی خارج از ساختمان بنا شود و اصلی ترین تجهیزات تاسیساتی مانند دیگ و مشعل، منابع ذخیره، منابع کویلی و مبدل های حرارتی، پمپ ها، مخازن تحت فشار، چیلر، بویلر، لوله ها، برج خنک کن و .. را در خود جای داده است.

برای سیستم های تولید بخار (در نیروگاه ها ، بیمارستان ها ، هتل ها و ..) نیز موتورخانه تعبیه می شود که به آن موتورخانه بخار گفته می شود.

طراحی این فضا به علت تجهیزات و وسایلی که در آن قرار می گیرد بسیار مهم است و باید نکاتی را در طراحی آن مورد توجه قرار داد.

مزایای کلی استفاده از موتورخانه عبارتند از:

1-هزینه اولیه ی پایین تر

2- هزینه ی دوره ای کمتر

3- بازده انرژی بیشتر

4- رزرو حرارتی در گرمایش، تهیه آبگرم و سرمایش

5- شرایط مطلوب و آسایش بالا در سرمایش

6- امکان بهبود شرایط کلی ساختمان مانند فشار آب کلی

7- امکان تصفیه مجدد و بهداشتی سازی آب شرب

8- امکان جدا سازی آب شرب و آب بهداشتی در ساختمان هایی که دست رسی به قنات یا چاه دارند و بسیاری مزایای دیگر

موتور پنوماتیک

موتور پنوماتیک

  موتور پنوماتیک (موتور هوا) یا موتور هوای فشرده نوعی موتور است که با انبساط هوای فشرده کار انجام می‌دهد. موتورهای پنوماتیکی معمولا انرژی هوای فشرده را با یک حرکت خطی یا دوار به کار مکانیکی تبدیل می‌کنند. حرکت خطی از یک دیافراگم یا عملگر پیستون استفاده می‌کند، حرکت دورانی توسط موتور هوای پره‌ای، موتور هوای پیستونی، توربین هوا یا موتور دنده‌ای تامین می‌شود.

   موتورهای پنوماتیک در دو قرن گذشته به شکل‌های زیادی موجود بوده‌اند و از اندازه‌های دستی تا چند صد اسب بخاری گسترده هستند. برخی از آن‌ها پیستون‌ها و سیلندرها و تعدادی به روتورهای با پره (موتورهای پره‌ای) و تعدادی هم بر توربین‌ها وابسته هستند. بسیاری از موتورهای هوای فشرده توان خود را با گرم کردن هوای ورودی یا خود موتور بهبود می‌بخشند. موتورهای پنوماتیک، موفقیت گسترده‌ای در صنایع دستی کسب کرده‌اند. اما در بسیاری از کاربردها در صنعت هم به‌صورت ثابت استفاده می‌شوند. تلاش‌های پیوسته‌ای برای افزایش کارایی این موتورها در صنعت حمل‌ونقل بکار رفته است. ولیکن، موتورهای پنوماتیک می‌بایست قبل از بکار رفتن در صنعت حمل‌ونقل بر تمامی نقص‌های خود غلبه کنند.

• دسته‌بندی

   موتورهای پنوماتیکی به دو دسته خطی و پره دوار تقسیم‌بندی می‌شوند.

• خطی

......

ادامه مطلب

انواع کوره های دوار در ریخته گری

کوره های دوار برای ذوب چدن ساخته شد. این کوره ها شامل یک اسکلت فلزی می باشد که به شکل یک استوانه متصل به دو مخروط ناقص است و توسط فلنج روی استوانه و مخروط ها به یکدیگر متصل می شود. به طرف دهانه بزرگ مخروط ها و هر دو طرف استوانه فلنج نصب شده و روی استوانه دو غلطک وصل می شود. غلطک های محرک، کوره را با سرعت یک دور در دقیقه می چرخانند. در یک طرف مخروط ناقص مشعل و در طرف دیگر دودکش است، در بعضی از طرح کوره ها دود از سقف کارگاه با کانالی خارج می شود و در تعدادی از آنها نیز دود توسط کانالهائی به سیستم های بازیافت حرارت ارسال شده و از گرمای آن برای پیش گرم کردن هوای ورودی استفاده می کنند. تجربه نشان می دهد که به راحتی می توان با استفاده از گرمای دود، هوای ورودی را حدود 250- 350 درجه سانتیگراد گرم کرد. این عمل باعث می شود راندمان حرارتی کوره بالا رود.

   کوره های دوار مختلف با ظرفیت هایی بین 250 کیلوگرم تا 70 تن مذاب چدن و تا 12 تن مذاب آلومینیوم موجود می باشد. سوخت این نوع کوره ها با توجه به مواد اولیه ورودی گاز، گازوئیل و مازوت است. کوره هائی با ظرفیت کمتر با دست و کوره های با ظرفیت بیشتر به کمک جرثقیل شارژ می شوند. کوره روی جکهای مربوطه به اندازه 45 درجه بلند می شود و بعد از شارژ دوباره به جای خودش بر می گردد. جداره نسوز این کوره ها برای ذوب چدن خاک نسوز سیلیسی و برای ذوب آلیاژهای آلومینیوم خاک نسوز آلومینائی است. در اشکال زیر نمایی از کوره دوار آورده شده است.

 

 شکل(1). نمایی از کوره های دوار

   کوره های دواری را که بر اساس نوع سوخت مصرفی تقسیم بندی می کنند که به شرح ذیل می باشد:

• کوره دوار با سوخت جامد پودری شکل
• کوره دوار با سوخت مایع
• کوره دوار با سوخت گاز

   1)کوره دوار باسوخت جامد پودری شکل

   در این نوع کوره مخلوط پودر زغال و هوا توسط مشعلی به درون این محفظه وارد شده و حرارت حاصل از احتراق آن، با سرعت کمی به درون کوره دمیده می شود. این نوع کوره ها با پودر آنتراسیت کار کرده و به دلیل آن که اشتعال آنتراسیت در مراحل ابتدایی ذوب با مشکلاتی روبروست لذا شروع کار کوره با مصرف سوخت های بیتومینه و یا دیگر سوخت های شعله دراز آغاز می گردد. در کوره های مدرن محفظه احتراق توسط یک فیدر حلزونی انجام شده و هوای مصرف شده نیز توسط یک دمنده دوار که فشار دبی هوای خروجی قابل تنظیم است تامین می گردد، لذا نسبت هوا به سوخت مصرفی دقیقا کنترل می گردد. مشخصه شعله و راندمان حرارتی پودر زغال مصرفی بستگی به اندازه دانه های آن دارد.

   2)کوره دوار با سوخت مایع

ادامه مطلب