موسسه علمی پژوهشی فری تز

مکانیک حرارت و سیالات

مکانیک حرارت و سیالاتReviewed by Admin on Sep 13Rating:

حرارت و سیالات در رشته مهندسی مکانیک.

مهندسي مکانيک حرارت گرايش سيالات يعني چه ؟

مهندسي مکانيک گرايش سيالات و حرارت

مهندسين سيالات کارهاي مهندسين جامدات را مي توانند انجام دهند در حالي که اين گرايش بيشتر مربوط به موارد زير مي باشد 

نقل و انتقال مايعات صنعتي ، عمل احتراق داخل ( مثلاًً در يک موتور )، ايروديناميک يک وسيله مانند خودرو .

مهندسي مکانيک گرايش حرارت و سيالات چه کاربردهايي دارد ؟

تخصص اصلي سيالاتي ها بيشتر در طراحي تاسيسات و مسايل گرمايشي و سرمايشي ساختمانها و کارخانجات است و در نهايت در بعضي از مسايل ايروديناميکي مي توانند کار کنند که در اين قسمت با مهندس هوا و فضا گرايش ايروديناميک مشترک هستند همچنين انتقال مايعات صنعتي از نقطه اي به نقطه ديگر در اين گرايش از علم مکانيک بحث مي شود .

از مهندس مکانيک حرارت و سيالات چه انتظاراتي وجود دارد و دانشجويان در مدت کارشناسي چه چيزهايي ياد مي گيرند ؟
طراحي قطعات جامد ، طراحي خطوط لوله ، طراحي انتقال مايعات و نيروهاي وارد شده از طرف مايعات و گازها ( موارد بالا با گرايش جامدات مشترک است )
و در گرايش حرارت و سيالات ، انتقال حرارت بيشتري نسبت به جامدات مي خوانند و در زمينه ماشين هاي دوار مانند توربين ها و پمپ ها مطالعات بيشتري مي کنند و بطور کلي مطالعات بيشتري در زمينه دروسي که با سيال (مايع و گاز ) در ارتباط است دارند .

محيط کار مهندسي مکانيک گرايش حرارت و سيالات چگونه است ؟
سيالاتي ها نيز مانند جامداتيها مي توانند در کارخانجات يا در شرکتهاي مشاور کار کنند در صورتي که شانس جذب فارغ التحصيلان حرارت و سيالات در شرکتهاي مشاور کمي بيشتر از جامداتي هاست و دليل اين امر اين است که رشته حرارت و سيالات به رشته مهندسي شيمي نزديک است و غالباًً شرکتهاي مشاور ترجيح مي دهند يک مهندس مکانيک حرارت و سيالات استخدام کنند که هم مهندس شيمي و هم مهندس مکانيک شرکت باشند و چون در کشور ما نفت ، گاز و پتروشيمي اهميت خاصي دارند و شرکتهايي که در اين زمينه کار مي کنند زياد هستند پس فارغ التحصيلان حرارت و سيالات شانس بيشتري نسبت به مهندسين مکانيک جامدات براي کار در شرکتهاي مهندسي مشاور دارن

يخچال نفتي بر خلاف يخچال برقي و کولر هاي گازي که بر اساس فرئون فشرده و کمپرسور کار مي کنند دارا ي هيچ قسمت متحرکي نيست و نيروي محرکه خود را مستقيما از شعله آتش نفت مي گيرد اساس کار يخچال نفتي بر پايه جذب و دفع آمونياک در آب مي باشد. سازوکار يخچال نفتي به صورت مرحله به مرحله به اين شکل مي باشد.
۱- در دماي معمولي آمونياک در آب حل مي شود ولي اگر به مخلوط آمونياک و آب گرما بدهيم چون آمونياک بسيار جوشنده تر از آب مي باشد آمونياک آغاز به جوشيدن نموده و از مخلوط آب و آمونياک به صورت گاز بخار آمونياک گرم متصاعد شده و مقداري بخار اب نيز با خود همراه کرده تبخير مي کند.
۲-در سر راه اين بخار گرم يک جدا کننده قرار دارد که قطره هاي آب را از بخار آمونياک جدا کرده و درون مخزن مخلوط آب و آمونياک بر مي گرداند.( اين قسمت را داشته باشيد تا بعد زيرا در راه بازگشت اين آب جدا شده به مخزن يک اتفاق ديگر هم مي افتد.

۳- سپس بخار آمونياک درون يک سري لوله هاي پره دار به نام چگالنده شده و گرماي خود را از دست مي دهد و به صورت آمونياک مايع در مي آيد.( توجه اين قسمت همانند يخچال هاي برقي در پشت يخچال قرار دارد)

۴-سپس اين آمونياک مايع سرد تر شده ( داراي دمايي بالاتر از دماي محيط) وارد محفظه و لوله هاي پره دار ديگري مي شود که درون يخچال جاي دارد و در معرض گاز هيدروژني که درون اين محفظه قرار دارد واقع مي شود و به سرعت بخار شده و جهت تبخير گرماي محيط درون يخچال را جذب مي کند.( در نتيجه درون يخچال سرد مي شود.
۵-سپس مخلوط آمونياک و هيدروژني که به صورت مخلوط گازي سردي است وارد جذب کننده مي گردد درون جذب کننده مخلوط آمونياک و هيدروژن با آبي که در مرحله دوم از گاز داغ آمونياک جدا شده بود تماس داده مي شوند.در اين جا آمونياک که درون آب بسيار حل شونده تر از هيدروژن است درون اب حل مي شود و هيدروژن جدا شده دوباره به درون محفظه بخارنده ( اواپراتور – که همان محفظه درون يخچال باشد ) باز مي گردد.
۶- مخلوط آب و آمونياک دوباره به درون مخزن مخلوط آب و آمونياک بازگشته و توسط گرماي شعله نفت دوباره بخار شده و مراحل ۱ تا ۶ به صورت چرخه دوباره تکرار مي شود.
دليل تبخير آمونياک در هيدروژن چيست؟
براي پاسخ به اين پرسش بايد به ترموديناميک محلول ها نگاهي بيندازيم. مي کوشم با يک مثال ساده پاسخ پرسشتان را بدهم.ببينيد . آب خالص در ۱۰۰ درجه مي جوشد و در صفر درجه يخ مي زند ولي اگر به آب مقداري نمک بيفزاييم ديگر در ۱۰۰ درجه نمي جوشد بلکه در دمايي بالاتر از ۱۰۰ درجه مي جوشد.اگر به آب مايعي مانند الکل بيفزاييم در صفر درجه يخ نمي زند بلکه در دمايي پايينتر يخ مي زند و در دمايي پايين تر از ۱۰۰ درجه نيز تبخير مي شود . همين جريان در باره آمونياک و گاز هيدروژن اتفاق مي افتد.
آمونياک خالص در دما و فشار اتاق به صورت گاز است ولي آمونياکي که از کندانسور بيرون مي آيد داراي دماي بالاتر از اتاق و فشاري به مراتب بيشتر از اتاق مي باشد.( اين فشار از طريق بخارهاي متصاعد شده از روي چراغ نفتي تامين مي شود) پس دقيقا در درلحظه پيش از واردشدن امونياک به اواپراتور آمونياک خالص به صورت مايع مي باشد.اين آمونياک وقتي درون اواپراتور با هيدروژن در هم حل بشوند نقطه جوش محلول آمونياک هيدروژن بسيار بسيار پايين تر از نقطه جوش آمونيک خالص مي باشد بنابراين آمونياک با هر دمايي هم که وارد اواپراتور شده باشد محلول آمونياک و هيدروژن فورا تبخير مي شو د حتي اگر دماي اواپراتور –دماي درون يخچال -خيلي پايين تر از صفر درجه باشد.
روشن است اين محلول براي تبخير شدن دماي محيط اطرافش را جذب مي کند.
آيا مي دانستيد چرخه يخچال نفتي را چه کسي اختراع کرده است؟.
” آلبرت انشتين ” به همرا يک دانشمند ديگر بنام Leo Szilard
تصوير اين دو دانشمند در بالا ديده مي شود.

يخچال نفتي
يخچالهاي نفتي
يخچالهاي نفتي يکي از جالبترين سيستمهاي تبريد هستند که در دوران قديم مورد استفاده قرار ميگرفتند. برخلاف تصور عامه مردم، نفت هيچ نقش مستقيمي در سيکل تبريد ايفا نميکرد بلکه تنها براي توليد حرارت درژنراتور استفاده مي شد.

به طور کلي يخچال نفتي يک سيکل تبريد جذبي آب-آمونياک است که در آن آمونياک نقش مبرد و آب نقش جاذب را بازي مي کنند. در ادامه به طور مختصر مراحل مختلف سيکل را بررسي مي کنيم.

حرارت و سیالات

قسمتهاي اصلي سيستم:

۱- ژنراتور (Generator)

۲- پمپ حباب (Bubble Pump)

۳- کندانسور (Condenser)

۴- اواپراتور (Evaporator)

۵- ابزربر (Absorber)

در شکل زير ميتوانيد روند انجام سيکل تبريد را به صورت انيميشن مشاهده کنيد :

يخچال نفتي بر خلاف يخچال برقي و کولر هاي گازي که بر اساس فرئون فشرده و کمپرسور کار مي کنند دارا ي هيچ قسمت متحرکي نيست و نيروي محرکه خود را مستقيما از شعله آتش نفت مي گيرد اساس کار يخچال نفتي بر پايه جذب و دفع آمونياک در آب مي باشد. سازوکار يخچال نفتي به صورت مرحله به مرحله به اين شکل مي باشد.
۱- در دماي معمولي آمونياک در آب حل مي شود ولي اگر به مخلوط آمونياک و آب گرما بدهيم چون آمونياک بسيار جوشنده تر از آب مي باشد آمونياک آغاز به جوشيدن نموده و از مخلوط آب و آمونياک به صورت گاز بخار آمونياک گرم متصاعد شده و مقداري بخار آب نيز با خود همراه کرده تبخير مي کند.
۲-در سر راه اين بخار گرم يک جدا کننده قرار دارد که قطره هاي آب را از بخار آمونياک جدا کرده و درون مخزن مخلوط آب و آمونياک بر مي گرداند.( اين قسمت را داشته باشيد تا بعد زيرا در راه بازگشت اين آب جدا شده به مخزن يک اتفاق ديگر هم مي افتد.
۳-سپس اين آمونياک مايع سرد تر شده ( داراي دمايي بالاتر از دماي محيط) وارد محفظه و لوله هاي پره دار ديگري مي شود که درون يخچال جاي دارد و در معرض گاز هيدروژني که درون اين محفظه قرار دارد واقع مي شود و به سرعت بخار شده و جهت تبخير گرماي محيط درون يخچال را جذب مي کند.( در نتيجه درون يخچال سرد مي شود.
?-سپس مخلوط آمونياک و هيدروژني که به صورت مخلوط گازي سردي است وارد جذب کننده مي گردد درون جذب کننده مخلوط آمونياک و هيدروژن با آبي که در مرحله دوم از گاز داغ آمونياک جدا شده بود تماس داده مي شوند.در اين جا آمونياک که درون آب بسيار حل شونده تر از هيدروژن است درون آب حل مي شود و هيدروژن جدا شده دوباره به درون محفظه بخارنده ( اواپراتور – که همان محفظه درون يخچال باشد ) باز مي گردد.

دیدگاه شما

( الزامي )

(الزامي)