تحقیق و پروژه رایگان - 1352

راهنمای سایت

سایت اقدام پژوهی -  گزارش تخصصی و فایل های مورد نیاز فرهنگیان

1 -با اطمینان خرید کنید ، پشتیبان سایت همیشه در خدمت شما می باشد .فایل ها بعد از خرید بصورت ورد و قابل ویرایش به دست شما خواهد رسید. پشتیبانی : بااسمس و واتساپ: 09159886819  -  صارمی

2- شما با هر کارت بانکی عضو شتاب (همه کارت های عضو شتاب ) و داشتن رمز دوم کارت خود و cvv2  و تاریخ انقاضاکارت ، می توانید بصورت آنلاین از سامانه پرداخت بانکی  (که کاملا مطمئن و محافظت شده می باشد ) خرید نمائید .

3 - درهنگام خرید اگر ایمیل ندارید ، در قسمت ایمیل ، ایمیل http://up.asemankafinet.ir/view/2488784/email.png  را بنویسید.

http://up.asemankafinet.ir/view/2518890/%D8%B1%D8%A7%D9%87%D9%86%D9%85%D8%A7%DB%8C%20%D8%AE%D8%B1%DB%8C%D8%AF%20%D8%A2%D9%86%D9%84%D8%A7%DB%8C%D9%86.jpghttp://up.asemankafinet.ir/view/2518891/%D8%B1%D8%A7%D9%87%D9%86%D9%85%D8%A7%DB%8C%20%D8%AE%D8%B1%DB%8C%D8%AF%20%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%AA%20%D8%A8%D9%87%20%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%AA.jpg

لیست گزارش تخصصی   لیست اقدام پژوهی     لیست کلیه طرح درس ها

پشتیبانی سایت

در صورت هر گونه مشکل در دریافت فایل بعد از خرید به شماره 09159886819 در شاد ، تلگرام و یا نرم افزار ایتا  پیام بدهید
آیدی ما در نرم افزار شاد : @asemankafinet

تحقیق درباره توزيع برق

بازديد: 227

 

تحقیق درباره توزيع برق

 

مقدمه

            در دهه 60 ظرفیت تولید انرژی الکتریسیته در آمریکا تقریبا دو برابر شد و میزان 175GW به 325GW رسید ( هر گیگاوات معادل 109 وات است . ) پس میزان در سال 1974 به 474GW و تا سال 1980 به 600GW رسیده بود . در پایان سال 1993 ، از 700GW نیز گذشت . پیش بینی می شود که تا سال 2010 تولید باید به میزان 210GW افزایش یابد که در نتیجه میزان مصرف برق آمریکا به یک TW می رسد ( هر تراوات 1012 وات است . ) . تنها 20% ظرفیت فوق در حال احداث است .

            مصرف رو به رشد الکتریسته معمولا بیشتر از تولید ناخالص داخلی است . با حرکت به سوی انحصار زدایی و رقابت فشرده این رشد باید به دقت پیش بینی شود . نظارت بر رعایت حریم خط انتقال و سرمایه گذاریهای کلان ایجاب می کند که رشد مصرف به دقت پیش بینی شود . از آنجایی که این عوامل هم در توزیع و هم در انتقال تاثیر گذارند ، در اینجا بین آنها تمایز قائل نمی شویم و به طور کلی صحبت می کنیم .

            قبل از بحران انرژی سال 1974 ، مصرف الکتریسیته در آمریکا و غرب اروپا در مدت نزیدک به 10 سال دو برابر شد که به معنی رشد سالانه 7% است . تا چند سال بعد از 1974 ، عوامل متعددی این میزان رشد را به 3% کاهش داد . در حال حاضر ، میانگین رشد مصرف خانگی در حدود 2% است . تا سال 2030 این میزان رشد در صورت افزایش مصرف از 30%  فعلی به 50% پیش بینی شده افزایش فوق العاده ای خواهد داشت . افزایش جمعیت و به تبع آن افزایش تراکم باعث افزایش تراکم باعث افزایش این میزان می شود زیرا انرژی الکتریکی کم هزینه ، امن ، و ارزان است . بالا رفتن سطح زندگی مردم نیز عامل موثری در رشد مصرف برق است .

 

پیشگفتار

توانمندی شرکتهای خصوصی برق در دو دهه آینده به طور خاص وابسته به بهبود سیستمهای قدرتشان است . می توان کابلهای هوشمندی ساخت که در یافتن مکان خطا مفید باشند و هم بتوانند در مراحل اولیه آن را شناسایی کنند . این باعث می شود رفع خطا در زمان بازبینی ادواری امکان پذیر شود ، پس از آنکه خسارات زیادی به بار آید . در صورتیکه سرمایه و تلاش لازم را برای توشعه و پیشرفت ترانسفورماتورها صرف کنیم می توانیم ترانسفورماتورهای کوچک تری بسازیم . نتیجه مستقیم این اقدام کاهش تلفات است . پیشرفتهای جدید در زمینه حل مشکل تجمع بارهای الکتریکی به دلیل حرکت روغن به مراحل موفقیت آمیزی رسیده است . قادر خواهیم بود الکتریسیته را با کیفیت بهتر به مشتریانی که به کیفیت بالا نیاز دارند برسانیم . محدود کننده های جریان ، نه تنها از سیستم محافظت می کنند بلکه فشار وارد بر کلیدها را کاهش می دهند .

مواد ابررسانا تلفات توان را کم می کنند و در نتیجه چگالی توان افزایش می یابد . در تولید این مواد دقت خاصی به کار می رود . همانطور که در تولید مواد نمیه رسانا به دلیل مسمومیت زایی شدید انجام می شود . حتی اگر بی خطر بودن این مواد ثابت شود ، همواره عموم مردم در پذیرفتن آن دچار تردیدند و شرکتها باید به موقع به سوالهای آنها پاسخ دهند . افزایش آگاهی مردم در مودر میدانهای الکترومغناطیسی نیز باید مورد توجه قرار گیرد . خودکارسازی در توزیع برق رایح می شود و باعث بهبود تحویل توان می گردد.

هر سیستم قدرتی در آینده باید قابلیتهای زیر را داشته باشد :

·        با راهبردهای مناسب در عرصه رقابت باقی بماند؛

·        خدمات بهتری عرضه کند ؛

·        مدیریت بهتری برای امکانات خود داشته باشد ؛

·        عمر مقید تجهیزات را افزایش دهد ؛

·        عیب یابی را بهبود بخشد ؛

·        با قابلیت اطمینان بالاتر از تجهیزات نگهداری کند .

حال به بررسی تغییراتی که تا سال 2020 به وقوع خواهند رسید ؛ موارد دارای احتمال کمتر را تعیین و بر تغییرات اساسی و محتمل تاکید می کنیم . بیست سال زمان کوتاهی برای مشخص شدن تاثیرات تولید الکتریسیته به صورت غیر متمرکز است ولی سعی می کنیم بعضی از آثار آن را بررسی کنیم .

 

 

انتقال و توزیع

            اگرچه سابقاً هزینه های هنگفتی برای خطوط انتقال فشار قوی دارای ولتاژ بالاتر از 35kv صرف می شد ، خطوط با ولتاژ کمتر از یا مساوی با 35kv قیمتی حدود 1 تا 2 دلار به ازای هر فوت ( 5000 تا 10000 دلار به ازای هر مایل ) کابل دارند . بنابراین کلیه طرحهایی که برای شروع به سرمایه گذاری زیاد احتیاج دارند حذف می شوند . ولی با افزایش تقاضا برای قابلیت اطمینان بیشتر ، اتلاف توان کمتر ، هزینه کار و نگهداری پایین و افزایش آگاهی از آثر زیست محیطی میدانهای الکترومغناطیسی و افزایش دوام و طول عمر کابل باید در انتظار طرحهای جدید بود . هر چند که این طرحها به هزینه اولیه زیادی نیاز دارند ، ناگزیر به اجرای آنهاییم .

            از حدود 20 تا 25 سال پیش که کابلهای ارزان قیمت به کار رفتند تجارب زیادی به دست آمده است ؛ مثلا اینکه هزینه تعمیر ونگهداری این کابلها نیز زیاد خواهد بود . در مواردی که مدت زمانی کوتاه مورد نیاز است ، هزینه کم اولیه عامل تعیین کننده است . ولی برای برنامه های دراز مدت مواردی مانند قابلیت اطمینان ، دوام ، نگهداری و نصب و هزینه اولیه در سیستم قدرت کاملا مدرن حرف اول را می زند .

            از ابتدای پیدایش صنعت برق عایق بندی اهمیت خاص داشته است و رساناهای خوبی مثل مس یا آلومینیوم ستون اصلی تحویل توان بوده اند . در مقیاس کوچک از سدیم استفاده شده است ولی به دلیل اشتعال آن در مجاورت هوا چندان مناسب نیست . ویژگیهای لازم عایق خوب عبارت اند از چگالی کم ، رسانایی نسبتا خوب ، هزینه کم و پایداری شیمیایی . به عبارت مطلوب است که خارج قسمت رسانایی بر چگالی حداکثر باشد . این عدد را می توان بر هزینه تقسیم کرد تا مقایسه ای از لحاظ قیمت نیز انجام شود . در این مقایسه سدیم مناسب به نظر می رسد البته اگر اکسید نمی شد زیرا رسانایی آن 3/1 مس و چگالی آن 9/1 مس و عدد مورد بحث برای آن 3 برابر مس است . از آنجایی که برای کابلهای هوایی دی الکتریک اصلی هواست ، قدرت مکانیکی نیز با اهمیت است . در اینجا پلیمرهای رسانا مناسب به نظر می رسند البته از نظر شیمیایی ناپایدارند . در این باره بحث خواهیم کرد .

            تحویل توان در بهره وری نقش مهمی دارد که رفته رفته اهمیت آن افزایش می یابد . در نیمه اول قرن حاضر ، افزایش ظرفیت خط انتقال مستقیما متناسب با ظرفیت محدود ژنراتور و نیروگاه بود . به دلیل مسائل اقتصادی و افزایش تقاضا ژنراتورهای دور بالا از ظرفیت و ولتاژ 1MVA و 10KV در دهه 1900 به 1500MVA و 25KV تغییر کرده اند . با افزایش ظرفیت ژنراتورها و نیروگاهها ظرفیت خطوط انتقال نیز افزایش پیدا کرد . برای کاهش تلفات در خطوطی که اکنون توان بیشتری منتقل می کردند لازم شد که سطوح ولتاژ افزایش یابند . این ولتاژها در آمریکا از 10KV به 765KV رسید . لازمه این کار استفاده از ترانسفورماتورهای ظرفیت بالا برای اتصال ژنراتورها به شبکه انتقال بود . در کمتر از یک قرن ، ظرفیت خطوط انتقال از 1MVA به بیش از 1500MVA رسید . این حد بالاترین توانی است که به دلیل محدودیت ناشی از قابلیت اطمینان ، روی یک خط می توان انتقال داد . خطر قطع این توان در صورت خرابی خط به همراه مسائل دیگر از مشکلات بزرگ شرکتهای برق است .

مقایسه سیستم انتقال هوایی و زیرزمینی

            صرف نظر از هزینه های حریم خط انتقال ، هزینه احداث و نگهداری خطوط هوایی همواره کمتر از خطوط زیرزمینی است . در نواحی پرجمعیت به دلیل پیچیدگی مسئله حریم خطوط انتقال هزینه احداث خطوط هوایی به اندازه خطوط زیرزمینی است . ولی خطوط هوایی منبع اصلی انتقال توان نیستند . انواع کابلهای انتقال ظرفیت بالا به خصوص کابلهای زیرزمینی باید با صرف هزینه زیاد خنک شوند . خطوط هوایی به میزان کافی با هوای اطراف خود که نقش دی الکتریک نیز دارند خنک می شوند . بر خلاف هزینه کم خطوط هوایی ، به دلیل مسائل علمی ، زیست محیطی و زیبایی شناختی در آینده درصد کمتری از توان با خطوط هوایی منتقل خواهد شد . بنابراین ، به جز بهینه سازی خطوط هوایی موجود ، بیشتر توان انتقالی در آینده به صورت زیرزمینی خواهد بود .

            به دلیل سادگی نصب و کم هزینگی و سهولت تعمیر ، خطوط انتقال هوایی از ابتدا تا کنون انتخاب غالب برای انتقال الکتریسیته بوده است . با این همه خطوط زیرزمینی به دلیل قابلیت اطمینان بالا کاربردهای زیادی در امریکا داشته است . اما این قابلیت اطمینان بالاتر به قیمت هزینه بالاتر به  دست می آید . در خطوط هوایی احتمال وقوع خطا بیشتر است ، در عوض یافتن محل آن و تعمیر آن راحت تر است . مقایسه تعداد دفعات بروز نقص و مدت آن هزینه تعمیر خطوط هوایی و زیرزمینی مانند مقایسه سیب و پرتقال است در شرایط آب و هوایی متفاوت ؛ طبیعی است که بسته به شرایط محل یکی از این دو مناسب تر خواهد بود .

            خطاهای خطوط هوایی بسته به عامل ایجاد آن از چند ثانیه تا چند روز طول می کشد . در خطوط دارای ولتاژ 138KV و کمتر ، 4 تا 6 خطا در سال هر 100 مایل باعث قطع برق می شوند . در حالت ایده آل تعداد خطاها در خطوط هوایی دارای ولتاژبالاتر ، در هر 100 مایل نباید از یک قطع برق به دلیل صاعقه و یک قطع برق به دلیل اضافه ولتاژ ناشی از کلید زنی فراتر رود . در هر دو حالت ، قطع کننده یک طرف خطا عمل می کند و خط به طور کامل از شبکه خارج نمی شود . معمولا در مورد دفعات بروز نقص و مدت زمان و هزینه آنها اطلاعات کمی منتشر می شود .

            با توجه به آمار تام رونباو در EPRI در خطوط هوایی حدود 100 برابر خطوط زیرزمینی خطا رخ می دهد ، که بیشتر به دلیل بادهای شدید ، صاعقه ، و ضعیف شدن عایقها به دلیل گرد و غبار است . پخش شدن نمک در نواحی ساحلی علت عمده این خطاهاست . بیشتر اشکالات خطوط هوایی یک یا دو ثانیه طول می کشد و با محدود کننده ها و رله ها شناسایی و رفع می شوند . در خطوط زیرزمینی در هر سال در مسیری به طول 1000 مایل یک نقص رخ می دهد . این آمار در ولتاژهای بالای 138KV صادق است ، در حالی که در خطوط 46 و 69 و 155KV تعداد خطاها بیشتر است ، به دلیل اینکه کابلهای فوق یا مستقیما در زمین دفن می شوند یا با کابلهای توزیع در یک کانال قرار می گیرند . در این کابلها دفعات بروز خطا در هر سال در 500 مایل یکبار است . برای مقایسه لازم به ذکر است که در کابلهای توزیع در هر 100 مایل در هر سال یک خطا رخ می دهد .

            آمار EPRI نشان داد خطوط زیرزمینی برای تعمیر به مدت زمانی بسیار بیشتر از زمان معمول یک هفته نیاز دارد و هزینه بسیار بیشتری می برد . این وضع بیشتر به دلیل سخت پیدا شدن محل خطا و نیاز به حفاری و همچنین نیاز به گروه با تجربه تعمیرات است که ممکن است در دسترس نباشد . به طور تخمینی ، هر خطای تکفاز بسته به شدت خرابی از 15000 تا 50000 دلار هزینه دارد .

 

مزایا و معایب خطوط انتقال زیرزمینی

            خطوط انتقال زیرزمینی خود خنک کننده یا دارای خنک کننده جداگانه معمولا مشکلات زیست محیطی و زیبایی شناسی خطوط هوایی را ندارد ولی دارای معایب دیگری است . هزینه زیاد ساخت ، نصب و راه اندازی کابلهای زیرزمینی عمدتا به دلیل پیچیدگی فنی عایقهای فشار قوی لزوم خنک کردن ن است ( نشت روغن خنک کننده نیز یکی از مشکلات زیست محیطی این کابلهاست ) . هزینه نگهداری زیاد عمدتا به دلیل جریان عبوری زیاد در ولتاژهای بالا و خاصیت خازنی زیاد و بازده کم سیستمهای خنک کننده است . حفاری در زمین ، لوازم مخصوص و شناسایی مواد رسانای حرارت ، هزینه نصب خطوط انتقال زیرزمینی را تا حد قیمت کابل افزایش می دهد . کاهش چگالی توان توزیع در خطوط زیرزمینی به میزان فابل توجهی قیمت نصب را در مقایسه با خطوط انتقال کاهش می دهد .

            با افزایش توان انتقالی تونلهای موجود انباشته یم شوند و توان تلفی نیز افزایش می یابد و نیاز به ماده پر کننده و جاذب رطوبت و سبک وزن احساس می شود . EPRI به تازگی واکس رقیقی تولید نموده که هدایت حرارت در درون خاک را یکنواخت می کند . در فصول بسیار گرم ، رطوبت داخل ماده پرکننده تبخیر می شود و فواصل هوایی باقی می گذارد که مقاومت حرارتی زیادی دارند . واکس رقیق شده درون حفره ها را پرمی کند و پلی ارتباطی برای انتقال حرارت ایجاد می کند . واکس رقیق محصول جانبی ارزان قیمت در فرایند پالایش نفت است و علاوه بر پایدار بودن ، همه جا در دسترس است . این روغن را می توان هم به صورت امولسیون و هم با حرارت دادن به ماده پر کننده افزود .

به دلیل اینکه خطوط زیرزمینی بر اثر عوامل مختلف اتلاف توان بیشتری نسبت به خطوط هوایی دارند ، ممکن است برای انتقال توان مساوی به سطح مقطعی حدود پنج برابر خطوط هوایی نیاز داشته باشند . در مجموع بسیاری از خطوط زیرزمینی تلفات کمتری نسبت به خطوط هوایی دارند . مقدار میانگین اتلاف در خط هوایی 345 کیلو ولتی در هر 100 مایل 4/4% و در خط زیرزمینی 5/3% است . ولی در 500KV اتلاف خط هوایی در هر 100 مایل 5/2% است . اتلاف خط هوایی 400 کیلو ولت DC در هر 100 مایل کمتر از 1% است .

انتقال با خطوط ابررسانا

            رسانای خوب عنصری اصلی در تحویل توان است و بهترین رسانای ابررساناهایند . تا اواخر سال 1986 ، پدیده ابررسانایی در دمایی بسیار نزدیک صفر مطلق اتفاق می افتاد . بالاترین دمای قابل قبول در آن ماده ابررسانا می شد برای ماده Nb3 Ge در سال 1973 در 2/23 درجه کلوین ( دمای بحرانی ) به دست آمد و تا 13 سال بالاترین دمای موجود بود . از سال 1973 تا 1986 ، گزارشهای متعددی از پدیده ابررسانایی ثبت شده ولی هیچ یک با آزمایش مجدد تایید نشده است . بنابراین دمای بحرانی در طول 75 سال تنها 19 درجه کلوین افزایش یافت . تقریب خطی نشان می دهد که تا رسیدن TICaBACuO به دمای 125 درجه کلوین چهار قرن زمان لازم است ولی برخلاف انتظار جامعه علمی در سالهای 1986 و اوایل 1987 ، به فاصله چند ماه ، دمای بحرانی 70 درجه افزایش یافت ؛ چنین انقلابهای علمی زیاد اتفاق نمی افتند ولی به موقع پیش می آیند .

            ابررساناها تنها برای ولتاژ DC و چگالی جریان کمتر از حد معینی رسانایی بی نهایت دارند . ابررساناهای دما بالا در حالت عادی رساناهای ضعیفی اند و در هر دو حالت رسانایی حرارتی خوبی ندارند . در حالت AC ، در هر چگالی جرایان اتلاف توان در ابررسانا وجود دارد . در خطوط انتقال با کابلهای هم محور ، توان تلف شده بسیار کم است . جالب توجه اینکه این توان تلف شده با چگالی جریان نسبت عکس دارد . پس لازم است که هم در حالت AC و هم DC چگالی جریان تا حد امکان زیاد باشد . با این همه در مورد چگالی جریان ابررساناهای حجیم به اندازه دمای بحرانی آنها پیشرفت صورت نگرفته است ، زیرا ابررساناها در دمای عادی رساناهای ضعیفی اند و این مسئله استفاده آنها در مصارف فشار قوی را بیش از پیش مشکل می سازد .

            حال ببینیم در آینده نزدیک ابررساناها چگونه پاسخگوی نیازهای صنعت تحویل توان خواهند بود . استفاده از خطوط ابررسانای دما پایین کاملا امکان پذیر است . ولی هنوز صرفه اقتصادی آنها مبهم است . در کاربردی اساسی مانند یک خط تغذیه ، بازده سیستم خنک کننده بسیار مهم است . به ازای هر وات تلف شده در این خط ، سیستم خنک کننده 700 وات توان مصرف می کند و در نتیجه از رقابت کنار می رود . ورشن است که هر قدر دمای بحرانی ابررسانا بالاتر باشد ، دمای کار کابل نیز بیشتر است و هزینه های خنک سازی کابل کاهش می یابد . مزیتی کوچک در دمای کار بالاتر این است که ظرفیت حرارتی کابل با توان سوم دمای مطلق متناسب است . در نتیجه ، ابررساناهای دما بالا که در دمای 77 درجه کلوین به ازای هر وات تلف شده 77 وات مصرف می کنند ، انتخاب مناسبی برای تحویل توان در برابر خطوط انتقال زیرزمینی معمول به نظر می رسند .

            به مواد با نام BSCCO ( دارای فرمول Bi1/6Pb0/4Sr2Ca2Cu3O10) با دمای بحرانی حدود 107 درجه کلوین ابررسانای دما بالا (HTS) گویند . به دلیل انتقال حرارت و رسانایی ضعیف این مواد در دمای عادی ، اجزای ابررسانا در درون بلورهای نقره قرار داده می شوند و حجم نقره حدود 4 برابر خود ابررساناست . در عمل برای تحویل توان به کار گرفتن HTS کمترین دردسر و زحمت دارد . ( اگر چه خطوط ابررسانا دارای جریانهای زیاد و ولتاژ کم اند ، برای استفاده از آنها در سطح توزیع به دلیل هزینه زیاد تقاضایی وجود ندارد . ) . با این همه مشکلات فنی به قوت خود باقی است و ممکن است سیستم تحویل توان مطمئن تا 20 سال دیگر به واقعیت نپیوندد .

            عوامل مهم و قابل ذکر در انتخاب ماده مناسب HTS ولتاژمناسب عبارت اند از : میزان شکنندگی ، اتلاف توان و چگالی جریان بحرانی . تا کنون همه موارد HTS کاملا شکننده بوده اند . حتی اگر این مواد به کشل کابل بتوانند چگالی جریان زیادی ( در حدود 105 آمپر در هر سانتی متر مربع ) را از خود عبور دهند . اتلاف توان آنقدر زیاد است که برای جبران آن باید شکل کابل را عوض کرد . در صورتی که میدان مغناطیسی که کابل هم محور می بیند میدان ناشی از جریان درون کابل است که بر آن مماس است . پس در کابل هم محور ، توان اتلافی سه فاز سه برابر میزان اتلاف مربوط به یک فاز است زیرا فازها بر هم اثر متقابل ندارند .

            در طراحی کابل به شکل غیر هم محور ، به دلیل اثر مقابل فازها برهم ، توان تلف شده بسیار بیشتر از سه برابر توان تلف شده در یک فاز است . قسمتهای ابررسانای درون نوار دور کابل به تلفات اضافه می کنند . حتی اگر کابلها به شکل هم محور باشند . میدان مغناطیسی و جریان گردابی زیادی درون روکش نقره ای ایجاد می کنند ، زیرا ابررساناها روکش نقره ای را در برابر میدان مغناطیسی حفاظت نمی کنند . رساناهای تابیده شده بیشتر از رساناهای معمولی و صاف توان تلف می کنند . استفاده از تعداد زیادی ابررسانا یک مزیت کوچک و یک اشکال بزرگ به همراه دارد . مزیت آن این است که در صورت خرابی ابررسانا جریان از مسیرهای متعددی راه عبور دارد . ولی در عوض جریان گردابی بیشتری نیز تولید می شود . در صورت حضور دو یا تعداد بیشتری از ابررساناها ، جریان گردابی در صورت عبور از نوار نقره ای توان بسیار کمتری تلف می کند زیرا مقاومت آن محدود می کند . استفاده از چند ابررسانا برای ولتاژDC  مناسب است نه برای AC . زیرا اجرای این طرح اولیه که با هدف کاهش اتلاف توان طراحی شده است بسیار مشکل خواهد بود به خصوص که بخواهیم با آن توان بیشتری نسبت به کابلهای معمولی منتقل کنیم .

            برخلاف ضعفهای بسیار کابلهای غیر هم محور ، طرح آنها یک مزیت دارد . عایق آنها در دمای محیط قرار دارد . این واقعیت ، نصب انشعابات در مسیر خط را آسان می کند . ولی مشکل اتلاق توان بالای آن است که استفاده از آن را محدود می کند . کابل کشی سه فاز ابررسانای در درون لوله ها مشکل است به خصوص در محل انحنای لوله .

            باید تحقیقات زیادی صرف نمونه های اولیه شود . ولی تا زمانی که مزیت ابررساناهای نسبت به کابلهای معمولی به ثبات نرسیده شروع این تحقیقات غیر ضروری به نظر می رسد .

            در صورتیکه تنها کاهش تلفات مورد نظر باشد ، با کابلهای معمولی نیز امکان پذیر است زیرا با افزایش ولتاژ یا تعداد رساناها یا خطوط تلفات کاهش می یابند . ولی چگالی توان ، قابلیت اطمینان و هزینه تمام شده اولویت دارند . بنابراین ابررسانا باید به همان میزان که پیچیده تر می شود مطمئن تر نیز باشد و در عین حالی گران تر از کابلهای موجود نباشد ، دارای چگالی توان بیشتر و حتی اتلاف توان بیشتری دارد ولی لزوما دارای تلفات کمتر نیست . در حالی که خطوط کم مقاومت که درباره آن بحث خواهیم کرد بسیار ارزان است .

توزیع توان با خطوط کم مقاومت

خطوط رایج کم مقاومت

            رسانایی الکتریکی با تعداد مسیرهای آزاد عبور الکترون در رسانا متناسب است که با کاهش دما به دلیل کاهش بی نظمی الکترونها افزایش می یابد . در طی رسیدن از دمای 300 درجه کلوین به 77 درجه کلوین تعداد مسیرهای عبور الکترونها در بیشتر مواد 10 برابر می شود . که تقریبا به میزان ناخالصی و دیگر اشکالات ساختار ماده بستگی ندارد . ( البته در ادامه خواهیم دید که یک استثنا نیز وجود دارد .) . نیتروژن مایع که در 77 درجه کلوین به جوش می آید خنک کننده سیستم های تحویل توان HTSL و سیستم های کم مقاومت است .

            ده برابر شدن رسانایی اجازه عبور توانی معادل 10 برابر را می دهد بدون اینکه توان تلف شده زیاد شود . علاوه بر تلفات مقاومتی و دی الکتریکی ، تلفات دیگری ناشی از نشت حرارت نیز وجود دارد . افزایش توان تلف شده در کل به دلیل توان تلف شده در سیستم خنک کننده است که به ازای هر وات تلفات در 77 درجه کلوین 10 وات مصرف می کند .

            همه طرحهای تحقیقاتی سیستم های کم مقاومت تا به امروز با ولتاژ متناوب در نیتروژن مایع انجام شده اند . مهم ترین آن در ژاپن بوده است . در امریکا ، شرکت جنرال الکتریک و شرکت توان زیرزمینی در این زمینه فعالیت کرده اند ولی به دلیل مشکلات فنی و اقتصادی این طرح به صورت نیمه تمام رها شده است . طرحهای مشابه در کشورهای دیگر نیز به همین سرنوشت دچار شده اند . معمولا از رساناهای آلومینومی استفاده می شود ولی مس نیز کاربرد دارد . رسانایی هر دو فلز در دمای 77 درجه کلوین ده برابر می شود . حال به بررسی سیستم دیگر می پردازیم که در بررسی مواد کم مقاومت در نظر گرفته نشده اند .

ابررسانایی

            یکی از عناصری که در دمای 77 درجه کلوین دارای بالاترین رسانایی نسبت به مواد دیگر است بریلیم نام دارد . این عنصر در دمای اتاق رسانایی ای در حد آلومینیوم دارد ولی در دمای 77 درجه کلوین رسانایی آن 100 برابر می شود . پس در دمای فوق بریلیم رسانایی حدود 10 برابر مس یا آلومینیوم دارد . این کشف را رابینویتز در سال 1977 انجام داد . در سال 1990 ، مولر و همکارانش ابراز داشتند : « علی رغم سمی بودن بریلیم باید از آن در تحویل توان استفاده کرد . » آنها خاطر نشان ساختند که بریلیم تنها به صورت ذرات ریز معلق خطرناک است و وقتی در وسیله برقی به کار برود تقریبا بی خطر است .

            چگالی کم بریلیم که در حدود 1/8gr/cm3 است نیز دلیل دیگر استفاده از آن به عنوان رسانا است . چگالی آن کمتر از چگالی آلومینیوم 2/7gr/cm3 و 5 برابر کمتر از چگالی مس 8/9gr/cm3 ، همچنین کمتر از 2 برابر چگالی سدیم 0/97gr/cm3 است و در هوا نمی سوزد . رسانایی بریلیم در دمای اتاق 2 برابر رسانایی سدیم است . بنابراین در دمای 77 درجه کلوین به قدری رسانایی آن بیشتر از بقیه موارد می شود که باید با دقت زیادی در سیستمهای انتقال کم مقاومت به کار رود و هزینه و میزان مسمومیت آن را در نظر گرفت . سمی بودن مشکلی است که تنها در زمان تولید وجود دارد و با تمهیدات پیش بینی شده برآن فائق آمده اند . هزینه تولید بریلیم در صورت ایجاد بازار برای تامین آن به شدت پایین خواهد آمد .

هنوز بررسی جدی در مورد این عنصر به عمل نیامده است .

فیبرهای گرافیک با پوشش فلزی

          با رسیدن به دمای 2/4 درجه کلوین از دمای 300 درجه کلوین رسانایی بیشتر مواد 100 الی 1000 برابر می شود . این افزایش به میزان خلوص و نحوه ساخت ماده بستگی دارد . هزار برابر شدن رسانایی به مفهوم افزایش قابل توجهی در انتقال DC  است . در مورد AC مشکلات دیگری وجود دارد . از آنجائیکه ضخامت رسانا با معکوس ریشه دوم رسانندگی متناسب است جریان عبوری با ریشه دوم مقاومت منتاسب می شود مگر اینکه رسانا بسیار نازک ساخته شود . مشکل دیگر این است که درجه خلوص بالای ماده که برای رسانایی زیاد در دمای پایین لازم است باعث کاهش استحکام رسانا می شود و علاوه بر هزینه لازم برای ساخت باید آن را از لحاظ مکانیکی تقویت کرد .

            آلومینیوم خاص همواره در دسترس است ، آلومینیوم و دیگر عناصر مانند مس در 4 درجه کلوین رسانایی ای معادل 10000 برابر دمای عادی دارند . برای مستحکم ساختن فلزات نیز روشهایی ابداع شده است . فلزات مس ، برنج ، نقره ، طلا ونیکل را به صورت صفحه ای روی فیبرهای گرافیت قرار می دهند . این روش را می توان برای فلزات دیگر نیز به کار برد ولی کارایی آلومینیوم و بریلیم هنوز نایید نشده است و به احتمال زیاد آنها نیز قابل استفاده خواهند بود . فیبرهای گرافیت به سبک وزنی و استحکام مکانیکی فوق العاده شهرت دارند . فیبرهای با قطر 8 میکرون با لایه ای از فلز به ضخامت 5/0 میکرون پوشیده می شوند و در مجموع دارای چگالی 2/5gr/cm3 تا 3gr/cm3 اند و قدرت کششی معادل 450000psi دارند . این مقادیر تنها 8 تا 10 درصد کمتر از فیبر گرافیت خالص است . این در حالی است که فولاد دارای قدرت کشش 40000 تا 330000psi است . بهترین سیم فولادی موجود تا 460000psi قدرت کشش دارد . پس اکنون امکان استفاده مستقیم از فیبرهای فوق یا قرار دادن آنها درون رساناها به منظور افزایش استحکام مانند آلومینیوم را ترجیح دهند . این فلز در دمای پایین ابررسانایی به عنوان پایدار کننده و به عنوان رسانا در سیستمهای کم مقاومت استفاده می شود . در دمای پایین در سیستمهای AC  از فیبرهای گرافیتی که با دی الکتریکهای نازک پوشیده شده اند نیز برای پایین نگه داشتن خاصیت القایی خط استفاده می شود .

            اگر افزایش چگالی تواند هدف اصلی باشد ، پس دمای پایین تر از 77 درجه کلوین کاربردهای فراگیر پیدا خواهد کرد . فیبرهای گرافیتی با پوشش فلزی هم در سیستم های کم مقاومت کاربرد دارد و هم در خطوط هوایی که وزن کم و قدرت کشش زیاد عوامل کلیدی اند . فیبرهای گرافیتی به دلیل وزن کم و پایداری مکانیکی زیاد در اتومبیل سازی و صنایع دیگر به کار می روند .

            جالب تر از رساناهای تقویت شده با فیبرهای کرافیتی ، نانولوله های کربنی اند که قدرت کشش فوق العاده ای دارند و روزی جایگزین فیبرهای گرافیتی ضخیم در دوچرخه های بسیار سبک ، راکتهای تنیس و احتمالا تقویت کردن رسانا های برق خواهند شد . نانولوله ها را به سبب اندازه کوچک در حدود 10 آنگستروم و دیواره هایی به ضخامت یک اتم به این نام می خوانند . قدرت جذب بالای نانولوله ها که ناشی از اثر موئینگی آنهاست باعث تلفیق آسان آنها با رساناهای الکتریکی و تقویت مکانیکی آنها می شود . نانولوله ها در ساخت سیم نیز کاربرد دارند و با آنها سیمهای نازکی می توان ساخت که در مدارهای میکروسکپی کاربرد دارند . هزینه ساخت نانولوله ها پایین و تولید آنها اقتصادی است .

FACTS

مبانی FACTS

          خطوط انتقال انعطاف پذیر ولتاژمتناوب ( FACTS ) فناوری پیشرفته و جدیدی است که با آن می توان ظرفیت کنونی سیستم های انتقال و توزیع را افزایش داد و در ضمن امپدانس خطوط را بسته به مقدار توانی که از این خطوط عبور می کند تغییر داد . با وجود روشهای مشابه کنونی مانند جبران کننده های توان راکتیو ، EPRI به گسترش نظریه FACTS کمک زیادی کرد . با پیشرفتهای اخیر در زمینه الکترونیک قدرت ، نرم افزارهای مخصوص شرکتهای برقی و ریز کامپیوترها و فیبرهای نوری که انتقال اطلاعات خوانده شده سیستم های فشار قوی را انجام  می دهند . FACTS به صورت عملی در آمد . نکته مهم در FACTS توانایی قطع و وصل سریع دقیق بانک ها ی خازنی بزرگ است که با پیشرفت های در زمینه کلیدهای حالت جامد امکان پذیر است . تایر یستورها ، که از معادل مکانیکی خود بسیار سریع تر ، دقیق تر و قابل اطمینان ترند : همچنین از سیستم تخلیه گاز نیز بهتر عمل می کنند . قطع و وصل با سیستم های دارای تایریستور زاویه فاز ، امپدانس و لتاژ و جریان را به نحوی کنترل می کند که با کلیدها و قطع کننده های مکانیکی ممکن نیست .این پیشرفت بزرگی است که به شرکت های برق امکان می دهیم بی دغدغه محدودیت دسترسی به خطوط انتقال و احداث خطوط انتقال بار خط را افزایش دهند . در قدرت های بالا نمی توان از توان اتلافی تایریستور وقتی در جهت مثبت جریان را عبور می دهد صرف نظر کرد . با این همه نیمه رساناهای با فاصله پهن باند ممکن است این مشکل را حل کنند . مطالعات دامنه دار نشان می دهد که با استفاده از FACTS می توان در هزینه ها صرفه جویی کرد . گزارشهای EPRI جلد اول و دوم EL 6943 مقالات کنفرانسهای FACTS و گزارشهای TR100504 از آن جمله اند .

            حال به روشهای که FACTS را عملی می کنند اشاره می کنیم . اتصال بانکهای خازنی به صورت سری به خطوط انتقال هوایی باعث کاهش امتیاز این خطوط می شود . بدیهی است که در این فرایند راکتانس خازنی از راکتانس سلفی مدار سری منها می شود و در نتیجه امپدانس کل مدار کاهش می یابد . سلف بین خط و زمین قرار می گیرد تا از شدت ولتاژهای ضربه ای بکاهد . جبران کننده ثابت توان راکتیو در زمانی که افت ولتاژ پایداری سیستم را تهدید می کند سطح ولتاژ را افزایش می دهد . در اینجا تایریستور خازن را بین خط و زمین قرار می دهد . ممکن است به نظر برسد که اضافه کردن این خازن باعث کاهش ولتاژ خطو می شود ولی استفاده صحیح از خازن فوق باعث افزایش ضریب توان و در نتیجه افزایش ولتاژ می گردد . البته ولتاژ فوق به حدود 20% بیشتر از میزان میانگین محدود می شود و در بعضی موارد خاص به 50% بیشتر می رسد . وقتی افت ولتاژ خط به بیشتر از 80% میانگین برسد کلید جدیدی به نام GTOخازن DC را وارد خط می کند که به صورت منظم ضربه های ولتاژ را به خط انتقال می فرستد تا اینکه به حد صحیح برسد .

            FACTS می تواند امپدانس خط را عوض کند و در نتیجه بر توان ارسالی داخل سیستم یا بین چند سیستم تاثیر می گذارد و به طور عملی شبکه ملی می سازد . در این کاربرد لازم است تا ادوات FACTS به صورت کاملا منسجم کار کنند . با گسترش و پیچیده شدن سیستم ، تنظیم آن به حدی سریع و دقیق می شود که تنها کامپیوتر قادر به انجام آن است . در حال حاضر ، توزیع بار در خطوط DC ب االکترونیک قدرت انجام می شود زیرا هم ولتاژ و هم جریان را ایستگاه های یکسو ساز و معکوس کننده در دو طرف خط اندازه گیری می کنند . وقتی خط انتقال DC در شبکه AC قرار گیرد ، پایداری شبکه افزایش می یابد . FACTS هنچنین با فراهم کردن حالت گذرای میرا شونده مناسب باعث پایداری سیستم AC می شود . با استفاده از FACTS ، هارمونیکها که هم برای مصرف کننده و هم برای سیستم تولید برق خطرناک اند به شدت کاهش می یابند .

سیستمهای عامل FACTS

          حال باید دید که چه سیستم هایی از FACTS  استفاده کرده اند . در 1991 ، AEP کلید زنی یک سری بانک خازنی را روی خط 345 کیلو ولت ویرجینیای غربی آزمایش کرد . به دنبال آن WAPA سیستم مشابهی را روی خط 230 کیلو ولتی آریزونا نصب کرد که باعث افزایش توان انتقالی از 300 مگاوات به 400 مگاوات شد . اولین FACTS در ابعاد بزرگ روی خط 500 کیلو ولت و 2500 مگاوات واقع در اورگون در 1993 به کار رفت که سیستم خازن سری بود و با تایریستور کنترل می شد . در 1995 تی وی ای مدل های GTO را معرفی کرد که قادر بودند حدود 100 مگاوات را کنترل و جریان را در زمان دلخواه قطع کنند . با این همه بسیاری از شرکت های برق در به کارگیری این فناوری محتاط عمل کرده اند و در انتظار تولید وسایلی با هزینه کمتر و قابلیت اطمینان بالاترند و از سرمایه گذاریهای کلان در این زمینه خودداری می کنند .

توان الکتریکی سفارشی

            در سال 2020 شرکتهای برق در زمینه توزیع انرژی الکتریکی با مشکلات فنی و تجاری مواجه خواهند شد . ماهیت روبه تغییر سیستمهای توزیع و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی ، شرکتهای برق را وادار می کند که برای بقا در عرصه پررقابت امروزی اقدامهای متعددی انجام دهند . مشتریان خواهان خدمات مختلف و گسترده ای اند . شرکتها برای جلب رضایت مشتری و همچنین کسب سود کافی از نرم افزارهای مناسب استفاده می کنند . راهبردهای بازارهای غیر متمرکز در تحویل توان به اندازه وسایل مورد نیاز و تولید و انتقال توان سهم به سزایی دارند .

            شمار رو به افزایشی از مصرف کنندگان وسایلی دارند که به کیفیت توان و بدتر از آن به قطع برق حساس اند . در آمریکا این خسارت حدود 26 میلیارد دلار در سال است . علاوه بر این ، بسیاری از این وسایل باعث اغتشاش در سیستم قدرت می شوند . تا کنون رگولاتورها فضای بازار را به نفع فورش بیشتر الکتریسیته تغییر داده اند . ممکن است با تعیین جریمه برای کیفیت بد توان یا قابلیت اطمینان مجددا چنین کاری را انجام دهند .

            استفاده گسترده از کنترلها و وسایل الکترونیک قدرت هم خوب است و هم بد . جنبه خوب آن بهبود سطح کیفی است . ولی باعث اضافه ولتاژهای زیاد با خاصیت سلفی می شود که هم برای مشتریان و هم برای تولید کنندگان مشکل زا است . همچنین ، موتورهایی با بازده بالا درایوهایی با قابلیت تنظیم سرعت و سیستم روشنایی جدید که محبوبیت زیادی به دست آورده اند باعث مشکلات مضاعف شده اند .

            برای رفع این مشکل مدل جدیدی از اداوات حالت جامد که در آینده نزدیک آماده می شوند ، برای بهبود کیفیت عملکرد سیستم های قدرت طراحی شده است . قطعات الکترونیک قدرت قادرند در زمانی حدود چند میکروثانیه خاموش یا روشن شوند . در صورت بروز اغتشاش در یک فاز از سیستم سه فاز با انتقال توان از فازهای سالم به فاز آسیب دیده می توان بر مشکل غلبه کرد . همچنین توان را به وسایل ذخیره انرژی انتقال داد تا وقتی که سیستم از وضعیت نامناسب خود خارج شود . وسایل تولید کننده توان راکتیو این مشکل را رفع کرد . البته ژنراتورهای ابررسانا که به حالت کندانسور کار می کنند هیچ هارمونیکی منتشر نمی سازد .

خازنهای پیشرفته

            وسایل قطع و وصل شونده سریع و توان بالا در قلب FACTS نهفته اند . خازنها موتورهای قوی FACTS اند . خازنهای قدیمی با کاغذ گرافیت جای خود را به خازنهای پیشرفته پلی پروپیلن (XLPE) داده اند و از آنجا که به سرمایه گذاری عظیمی محتاج اند و هزینه پستها به دلیل اندازه بزرگ آنها زیاد می شود ، مسئله طراحی خازنهایی با ابعاد کوچک ولی توان بالا و با کیفیت برتر در خور توجه است . شاید تصور کنید از زمانیکه لیدن ، خازن خود را درون پارچ طراحی کرد تا کنون پیشرفتهای زیادی در زمینه خازن انجام شده و اکنون جای زیادی برای پیشرفت نمانده است . ولی طراحی های جدیدی که در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس انجام شده نشان می دهد که ظرفیت خازنهای کوچکتیتانات سرب زیرکونیم ( PZT ) تولید شده است که 36/7j/cm3 انرژی ذخیره می کند . این رقم 183 برابر خازنهای معمولی است که فقط 0/2j/cm3انرژی ذخیره می کنند . خازنهای فوق در طور آزمایش 100 میلیون بار با فرکانس 1000Hz پر و خالی شدند و هیچ گونه خرابی یا فرسودگی در آنها مشاهده نشد .

احتمال زیادی وجود دارد که عملکرد خارق العاده این خازنهای کوچک در ظرفیت و سطح ولتاژ بالاتر کاهش یابد . با این همه حتی اگر این ظریب 183 برابر به 10 کاهش یابد هزینه های استفاده از FACTS است . استفاده از خازنهای جبران ساز در کنار خط نیز باعث صرفه جویی زیادی می شود .

عایق های الکتریکی

          عایق دی الکتریک خوب باید دو خاصیت داشته باشد . اول اینکه مقاومت الکتریکی و قدرت دی الکتریکی مناسب را برای کاربرد مورد نظر داشته باشد . دوم ، از خواص حرارتی و مکانیکی مناسب برخوردار باشد . معمولا خاصیت سومی مربوط به میزان تلفات دی الکتریکی و ثابت دی الکتریک نیز مورد توجه است . در سیستمهای قدرت بسیار حیاتی است که خواص بالا در طول عمر مورد نظر و در شرایط محیط کاهش نیابند . توطیع توان به شدت به نحوه عملکرد این قطعات بستگی دارد .

            هر عایقی با قدرت دی الکتریکی 40 تا 120KV/cm مناسب است . معمولا در عمل به دو دلیل از عایق هایی استفاده می کنند که قدرت الکتریکی شان به مراتب بیش از این باشد . دلیل اول اینکه قدرت دی الکتریکی با افزایش ضخامت ماده کاهش می یابد .( در بعضی موارد بیشتر و در بعضی دیگر کمتر ) .

دلیل دوم اینکه عدم یکنواختی در ساخت و مواردی نظیری ترک خوردگی و وجود حفره در زمان ساخت عایقهای بزرگ بیشتر پیش می آید . قدرت دی الکتریکی ماده میزان فشار الکتریکی است که بر روی سطح یا در درون دی الکتریک به وجود می آید . مواردی نظیر نم کشیدن و افزایش دما باعث ضعیف شدن آن می شود .

          زمانی که دو دی الکتریک به صورت سری در میدان الکتریکی قرار گیرند ، فشار الکتریکی به نسبت ضرایب دی الکتریکی می یابد : E2/E1=K1/K2 . بنابراین ، میدان الکتریکی به نسبت ضرایب دی الکتریکی درون حفره معمولا ثابت دی الکتریکی واحد دارد ، 2 تا 3 برابر میدان دورن دی الکتریک است . به علاوه همان طور که در جدول 1 می بینید ، قدرت دی الکتریکی درون حفره بسیار کمتر از مقدار آن در درون عایق است . پس بیشترین فشار به نقطه ضعیف که همان حفره است وارد می گردد . روشهایی نظیر تزریق روغن که بتواند حفره ها و شکافها را پر کند باعث افزایش ثابت دی الکتریک و همچنین قدرت دی الکتریکی آنها می شود .   

            یک حد نظری برای قدرت دی الکتریک زمانی روی می دهد که میزان تولید حرارت که به دلیل شتاب گرفتن و برخوردهای الکترونها پیش می آید از توان حرارتی عایق فراتر رود . به دنبال آن دی الکتریک بر اثر واپاشی حرارتی از کار می افتد . سازو کارهای دیگر باعث می شوند این حد نظری زودتر از زمان پیش بینی شده روی می دهد . ولی به دلیل وجود حفره ها ، به نظر یم رسد تمام فشار به نقطه ای وارد می شود که تحمل کمتری دارد . به دست آوردن دی الکتریک با قدرتهای بالا در آینده سخت خواهد بود ، زیرا ساخت فطعات بزرگ عایق بدون وجود حفره مشکل است . حتی اگر عایقها را از ابتدا بدون حفره بسازیم ، در دمای معمولی حفره هایی در آن ظاهر می شود . بلورهای کامل در بالاتر از دماهای بسیار پایین وجود ندارند ، زیرا با کاهش انرژی درونی ماده حفره هایی در آن به وجود می آید . با کاهش ضریب ایمنی و کار کردن در حوالی حد قدرت دی الکتریک می توان قدرت آن را افزایش داد . این عمل با استفاده از عایق بندی نازک تر و به همان نسبت افزایش طول عایق امکان پذیر است .

کابلهای توزیع

کابلهای کششی

          کابلهای کششی تولید شده از مس یا آلومینیوم بخش اعظم سیستم های توزیع را تشکیل می دهند . این کابل ها به مواد عایق نظیر روغن نیاز ندارند که نشست و وارد شدن آن به محیط زیست مشکل آفرین باشد . در ولتاژهای 138 و 239 کیلوولت گرایش زیادی برای استفاده بیشتر از این کابل ها در سیستم های توزیع وجود داشت تا اینکه کابل های نسبتا جدید از جنیس کاغذ پلی پروپلین کاغذ و روغن برای ولتاژهای 115 کیلوولت تا 345 کیلوولت رایج شد . بنابراین تحقیقات گسترده ای در زمینه تولید کابل های کششی تا سطح ولتاژ 345 کیولولت آغاز شد زیرا این کابل ها در مقایسه با کابل های دارای عایق نوار سلولز با روغن فشار پایین و فشار بالا هزینه ساخت کمتری دارند و نصب و نگهداری آنها آسان تر است . ولی دشواری ساخت رشته های به هم تابیده تولید این کابل ها را در سطوح ولتاژ بالا کند کرده است . اما استفاده از آنها در ولتاژهای پایین تر چنین دشواری در پی ندارد . تولید حقیقی عایقها به شکل رشته های کشیده شده ، در کابل های که متحمل دمای کمی اند کاربرد دارد زیرا از شدت میدان الکتریکی در ضریب دی الکتریک کمی دارد جلوگیری می کند .

            از سه نوع دی الکتریکی که معولا استفاده می شود پلی اتیلن اتصال عرضی در مقایسه با اتیلن پروپیلن قدرت دی الکتریک بیشتری دارد و XLPE نسبت به پلی اتیلن ارجحیت دارد زیرا پلی اتیلن زودتر از XLPE خاصیت کشسانی خود را از دست می دهد . برخی اوقات اتیلن پروپیلن به دلیل انعطاف پذیری بیشتر در نواحی سردسیر کاربرد دارد . نفوذ آب به طور خاص و نفوذ میدان الکتریکی به طور کلی همچنان مشکل زاست . مواد جدیدی که بتوانند جلوی نفوذ آب را بگیرند ، همچنین کابل های ضد آب در دست مطالعه اند . کابل ها با تزریق سیلیسیم یا مواد دیگر قادرند در مقابل نفوذ آب بهتر مقاومت می کنند . یکی از پروژه های EPRI مطالعه تاثیر اضافه کردن گاز فشرده SF6 به کابل هایی است که تحت نفوذ آب قرار گرفته اند تا بتوان با این روش عمر مفید کابل ها را افزایش داد . مشکل دیگر کابل های زیرزمینی این است که به دلیل نامعلوم منفجر می شوند . یکی از روشهای رفع این مشکل عایق بندی کابل ها به طرق مختلف است که در بخش بعدی آمده است .

عایق های پیشرفته پلیمری

            از زمان تولید کابل های پلی اتیلن و پلی پروپیلن شاهد پیشرفت چندانی در زمینه کابل های قدرت نبوده ایم . آیا دلیل آن این است که بهترین دی الکتریکها را در 25 سال پیش کشف کرده ایم و در حال حاضر جایی برای پیشرفت نیست ؟ این دلیل چندان هم بی ربط نیست چرا که به راستی نیز چنین بوده است و تیتانات باریم ثابت دی الکتریکی فوق العاده زیاد و خواص فروالکتریکی قابل توجهی دارد . یا شاید هم دلیل آن این باشد که تولید کننده هرگز حاضر نمی شود محصول جدیدی را وارد بازار پایدار محصولات قبلی خود کند و برای خود رقیب ایجاد کند ؟

            عایق های پیشرفته با قدرت دی الکتریک بهتر باعث نازک تر شدن کابل های دیواری می شوند که از دو جهت مفید است . اول اینکه نازکی آنها باعث می شود از درون کانال های فعلی کابل های بیشتری عبور کنند و ظرفیت آنها افزایش یابد . به علاوه ، نازک تر شدن کابل ها باعث انعطاف پذیرتر شدن آنها می شود و کابل ها راحت تر از درون کانال ها عبور می کنند . با این همه این عمل جنبه منفی نیز دارد . در قدرت دی الکتریک بالاتر ، افت ولتاژ درون کابل تغییر نمی کند ولی میدان الکتریکی قوی تر باعث تشدید نفوذ آب و میدان الکتریکی به درون کابل می شود مگر اینکه خود ماده در برابر آن مقاوم باشد .

            پلیمرهای مورد استفاده در کابل های کششی ، متیل پنتین ، پلی مید و سندیوتاکتیک پلی استیرن است . روش دیگر استفاده از پلیمرهای غیر ترموپلاستیک به صورت ورقه ای است . پلی کونیولین یا ایساریل 25 را نیز می توان به صورت ورقه ای به کار برد . به منظور بهبود خواص دی الکتریک از سیلیسیمهای قابل اتصال یا رزینهای پلی بوتادین برای پر کردن حفره های درون عایق کابل استفاده می شود . همه مواد فوق تحت آزمایشهای تسریع شده برای تعیین طول عمر عایق انجام می شود . در انتها ، باید هزینه تولید کابل کمتر از 1 تا 2 دلار به ازای هر فوت کابل است . البته خواص دی الکتریکها تفاوت اساسی ندارد ولی هزینه ساخت آنها کمتر است .

            ثابت دی الکتریک به سه دلیل باید کوچک باشد . اول اینکه میدان الکتریکی در داخل حفره ها حداقل شود . دوم ، تلفات دی الکتریکی که با ثابت دی الکتریک متناسب است کاهش یابد . سوم ، ظرفیت خازنی کابل پایین بیاید و جریانهای نشتی به حداقل برسند . اگر چه مقایسه اطلاعات دی الکتریکی که به دلیل متفاوت بودن شرایط آزمایش دشوار است ، رعایت چهار مورد زیر در انتخاب ماده عایقی جدید باعث افزایش 25 درصدی ظرفیت کابل می شود :

·        قدرت دی الکتریکی بیشتر از 24.105V/cm  ؛

·        ثابت دی الکتریکی کوچک تر از 5/3 ؛

·        حداکثر تلفات کمتر از 10-3؛

·        دمای عایق در زمان کار بیشتر از

انفجارهای زیرزمینی

            یافتن محل و رفع علل انفجارهای زیرزمینی در نقاط توزیع و انتقال بسیار ضروری است . این حوادث از این لحاظ اهمیت دارند که باید طوری جلوی وقوعشان را قبل از گسترش گرفت . می دانیم که در محل قوس ، هیدروکربنهای بزرگ به هیدروکربنهای کوچک شکسته می شوند که قابل انفجارند . معمولا ، به دلیل اتصالات ضعیف ، موادی نظیر پلی اتیلن و پلی پروپلن گازهای بی نظیر استیلن ، متان ، اتیلن ، پروپیلن و جز آن تولید می شوند که در محیط های بسته تولید انفجار می کنند . در نتیجه انتقال توان در آینده نزدیک دچار مشکل خواهد شد . مگر اینکه اتصالات ضعیف کاملا برطرف شوند . در بدترین حالت از عایق جدید کاملا عاری از هیدروژن استفاده می گردد . مثل تفلون ، کاپتون یا Kel-F ( جدول 1 ) .

جدول 1- خواص عایق های مختلف

ماده عایقی

قدرت دی الکتریکی ( 104V/mil )

ثابت دی الکتریک

استحکام مکانیکی

( 104Ib/in2)

اشتعال پذیری

Lexan

8-16

3

8

خود خاموش کن

Kaptan H

3-8

3

22

خود خاموش کن

Kel-F

2-6

2-3

5

ندارد

Mylar

4-16

3

20

دارد

Parylene

6-10

2-3

10

دارد

Polyethylene

1-17

2

4-6

دارد

Teflon

1-7

2

4-5

خیلی پایین

Air(1 atm.amm)

0/1

1

0

ندارد

 

·        قدرت اشتغال شامل مواد حاصل از قوس الکتریکی نمی شود .

·        هر هزار ولت بر میلی متر برابر با چهل هزار ولت بر سانتی متر است .

·        هر هزار پوند بر اینچ معادل 9/6 میلیون پاسکال است .

حل مشکل انفجارهای زیرزمینی

            در اجزای مختلف سیستم های تحویل توان ، گازها و مواد سمی قابل اشتعال و انفجار تولید می شود . بعد از وقوع انفجار ، تعیین نوع گاز بسیار مشکل و در مواردی غیر ممکن است . مثلا ، انفجارهای شدیدی در نقاط تقسیم و تونلهای زیرزمینی در نزدیکی درپوشهای کانال رخ داده است . حادثه ای تلخ باعث مرگ زنی گشت که در نزدیکی درپوش مشغول رانندگی بود .

مایعات ، گازها و ذرات قابل انفجار و اشتعال به روشهای مختلف به وجود می آیند . این گازها برخی اوقات به دلیل شکست بر اثر قوس الکتریکی ، هیدرولیز یا شکست بر اثر حرارت پدید می آیند . دلیل تشکیل این گازها به اندازه تشخیص حجم گاز و جلوگیری از تجمع بیش از حد آن ، در جلوگیری از این انفجارها موثر است . برای رفع این مشکل انفجار زیرزمینی روشهای زیر به کار می رود .

·        جلوگیری از تجمع گازها و مواد آتش زا و نگه داشتن آن زیر حد خطرناک ؛

·        علت یابی انفجار ( انفجار تصادفی بوده است یا عمدی ) ؛

·        تشخیص نوع گازهای تولید شده قبل و بعد از انفجار ، اولین قدم برای جلوگیری از تکرار این وقایع .

تا زمان تحقق و بررسی روشهای فوق باید با تقویت مصالح تونلها از آثار این انفجارها کاست .

یافتن محل خطا

          یافتن محل خطا در سیستم پیچیده توزیع شهری کاری سخت و وقت گیر است . یکی از روشهای پر استفاده تخلیه خازن درون کابل است . افراد متخصص با استفاده از گوشیهای دقیق آوای ناشی از قوس را شناسایی می کنند . این روش به روش صوتی معروف است . از آنجا که در این روش برای یافتن محل خطا به تشکیل قوس نیاز نیاز است ، باید ولتاژ و جریان شدیدی به کابل اعمال شود که احتمالا باعث صدمه بیشتر می شود . روش دیگر روش گرادیان زمین است . منبع ولتاژ به کابل متصل می شود و سعی می کنند جریان نشتی در محل خطا را با اندازه گیری تفاوت گرادیان ولتاژ شناسایی کنند . این روش به مکانهای کوچک محدود می شود و همواره پاسخ صحیحی نمی دهد .

            انتظار می رود که روش خطایابی سریع EPRI قطعات معیوب کابلهای توزیع زیرزمینی را بدون نیاز به جستجوی دستی بیابد و به آسانی آنها را از خود خطا محل خطا به صورت الکترونیکی مشخص می شود . احتمالا با بررسی دقیق فیلترهای فرکانس بالای تشکیل شده در محل خطا روش فوق در مورد مدارهای نسبتا پیچیده نیز پاسخگوست . اگر این روش موفقیت آمیز باشد ، به دلیل هزینه پایین در آینده برای یافتن محل خطا به کار خواهد رفت . در حال حاضر شرکت EPRIZ&AT&T در حال بررسی ورشهای جدید خطایابی فوق العاده دقیق برای شبکه های دارای اتصالات Y وT اند . در این روش از زمان بندی دقیق سیگنالهای الکتریکی استفاده می شود .

            خطایاب امپدانس بالا ساخت GE در حال حاضر در بازار موجود است و قادر است که خطاهای خطرناکی را شناسایی کند که در گذشته امکان شناسایی آنها وجود نداشت . این خطایاب به صورت عمده در ایستگاههای فرعی نصب می گردد و خطای کابلهای زیرزمینی و هوایی را شناسایی می کند . علاوه بر فناوری فوق رله های خطای اضافه جریان ، زمین و همچنین جریان پایین و ولتاژهای پایین نیز در محل نصب می گردند .

کابلهای هوشمند

            کابلهای انتقال و توزیع به دلایل مختلفی از جلمه پوسیدگی و خرابی عایق ، اضافه جریان و جز آن از کار می افتند . خطایابها در صورتی به یافتن محل خطا در شبکه کابلی کمک می کنند که قسمت بزرگی تحت تاثیر خطا قرار گیرد . مطلوب است که محل دقیق خطا در لحظات اولیه تشخیص داده شود تا با اقدام پیشگیرانه از گسترش آن به نقاط دیگر جلوگیری کرد .

            کابلهای هوشمند قادرند با حسگرهای میکروسکوپی خطاها را در مراحل اولیه شناسایی کنند ؛ همچنین پس ازوقوع خطا به آسانی محل آن را گزارش کنند . با تشخیص خطا در مراحل اولیه آن و تعیین محل دقیق آن می توان در زمان نگهداری ادواری از کابل مشکلات را برطرف کرد . با وجود اینکه نکات فنی باید در طراحی در نظر گرفته شود ، این مسائل اقتصادی است که استفاده یا عدم استفاده از این کابلها را در آینده تعیین می کند . لازم است هزینه اقدامات پیشگیرانه قبل از وقوع خطا و در نتیجه جلوگیری از صرف هزینه اضافی در زمان قطع برق ، یافتن محل خطا و سپس تعمیر کابل و یا تعویض آن در صورت لزوم را هم برآورد کرد . البته کابلهای هوشمند جایگاه واقعی خود را در مدارهایی می یابند که کیفیت توان از اولویت برخوردار باشد .

خوردگی سیم زمین و خنثی و محافظت از آن

          در گذشته ، سیمهای مسی زمین و خنثی را معمولا به لوله های فلزی مدفونی که متعلق به دیگران بود متصل می کردند . اصلا جای نگرانی وجود نداشت ؛ زیرا خوردگی لوله ها به حدی کند بود که از آن صرف نظر می شد و هزینه آن را شخص صاحب لوله ها پرداخت می کرد .

            ولی اکنون که این روش جایگذاری در زمین در دسترس نیست سیمهای مسی درمعرض خوردگی خوردگی قرار دارند و دلیل آن ولتاژ متناوب اعمال شده است . با جلوگیری از تبادل الکترون می توان از الکترولیز مس جلوگیری کرد .

            بدون حفاظت کاتدی ، خوردگی مس به بروز شوک الکتریکی خطرناک در خدمه پست برق و همچنین مردم عادی و خراب شدن تجهیزات گران قیمت الکتریکی می انجامد . در آینده ، با افزایش سطح آگاهی و شکایات مردم لزوم کاهش خطر در این زمینه ضرورت بیشتری خواهد یافت . به دلیل افزایش استفاده از کابلهای توزیع زیرزمینی ، حفاظت کاتدی در آینده به شکل ضرورت نمایان می شود تا انتخاب معمولی .

ترانسفورماتورها

ترانسفورماتورهای معمولی

            ترانسفورماتورهای قدرت معمولی بازدهی بیش از 98 درصد دارند و معمولا در قابلیت اطمینان بسیار بالا بی رقیب اند . اگر 98 درصد بازده خوب باشد ، 2 درصد باقی مانده عمدتا به دلیل تلفات هسته است که در زمان بار کامل و چه در زمان بی باری کامل وجود دارند . پیشرفت جدید EPRI در ساخت هسته های نامنظم تلفات هسته را در زمان بی باری 60 تا 70 درصد کاهش داده که در نتیجه بازده کلی ترانسفورماتور در شبانه روز به بیش از 99 درصد می رسد ، زیرا تلفات هسته بیش از 50 درصد کاهش می یابد .

            همواره ترانسفورماتورهای بزرگ فشار قوی که باید با حرکت روغن عایق بندی و خنک شوند مشکل زا بوده اند . در این ترانسفورماتورها روغن از میان سیم پیچها عبور می کند تا انتقال حرارت بهبود یابد و در عین حال سطح عایق افزایش یابد . حرکت روغن در ترانسفورماتور مشابه عملکرد دستگاه وان دوگراف بارهای الکتریکی را منتقل می کند . در ترانسفورماتور تجمع این بارها ایجاد ولتاژی می شود که از حد تحمل دی الکتریک عایق تجاوز می کند . قوسی که به دنبال خواهد داشت باعث از کار افتادن شدید ترانسفورماتور خواهد شد .

            برای رفع این مشکل دو راه حل وجود دارد . اول اینکه رسانایی روغن را تا حدی بالا ببریم که با نشت بار الکتریکی از تجمع مقادیر زیاد بار جلوگیری شود . محدودیت این روش در ضعیف تر شدن قدرت دی الکتریکی است که همزمان با افزایش رسانایی روغن رخ می دهد . روش دیگر اضافه کردن ماده ای مانند بنزوتریازول 1 ، 2 ، 3 ، به روغن است که میزان تشکیل بارهای مجتمع را کاهش می دهد . ولی ماده فوق از رسانندگی روغن می کاهد و در نتیجه میزان نشست بار نیز کم می شود . روشهای جدید در ترکیب دو شیوه فوق نتایج امیدوارکننده ای به همراه داشته است . همزمان با کاهش میزان تولید بار قدرت دی الکتریکی ، روغن نیز در حد مطلوب نگه داشته می شود .

            محفظه های مخصوص سیم پیچهای ترانسفورماتور همواره جایگزینی برای مواد قابل انفجار و اشتعال و احتمالا مایعات سمی مانند ( polychlorinated biphenyl ) PCB بوده اند . PCB بر اساس قوانین ایالتی آمریکا در دسته مواد آلاینده بسیار سمی و غیر قابل بازگشت به محیط زیست طبقه بندی شده است . در حال حاضر ، مایعات جایگزین PCB گران تر و قابل اشتعال ترند که خود ضرورت یافتن مواد جامد جایگزین را بیش از پیش آشکار می سازد . محفظه های فوق تاکنون موفقیت اندکی داشته اند . ولی استفاده از آنها دو منظوره است و باید دو کارکرد عایق بندی و خنک کردن را انجام دهند . از لحاظ عایقی باید عاری از هر

گونه حفره باشد که دلیل آن را در بخش عایق بندی کابلها بررسی کردیم . از لحاظ خنک کردن انتقال حرارت در عایقها بسیار کمتر از رساناهاست ، زیرا انتقال حرارت در دماهای عادی بسیار کندتر از انتقال الکترون است . ولی در دماهای بسیار پایین انتقال حرارت از انتقال الکترون نیز بیشتر می شود . پس برای ترانسفورماتورماتورهای دما پایین استفاده از محفظه های جامد مناسب است .

ترانسفورماتورهای فشرده

            در ترانسفورماتورهای انتقال و توزیع ضرورت افزایش چگالی توان لازم و مسلم است . ترانسفورماتورهای انتقال قدیمی به قدری بزرگ اند که خنک کردنشان مشکلی اساسی به شمار می رود . در سطح توزیع لازم است که توان بیشتری را با ترانسفورماتوری به ابعاد قابل نصب در تونلهای زیرزمینی انتقال داد . نسبت دورهای سیم پیچهای اولیه و ثانویه ، افزاینده یا کاهنده بودن ترانسفورماتور را معین می کند . در ترکیبی خاص تنها از یک سیم پیچ استفاده می شود که به آن اتوترانسفورماتور گویند . با حرکت یک کنتاکتور روی سیم پیچ می توان نسبت ولتاژ را تغییر داد . اصل مهمی که همه ترانسفورماتورها بر اساس آن کار می کنند این است که ولتاژ القا شده متناسب است با میزان تغییرات شار نسبت به زمان ، یعنی DQ / DT و یا معادل آن ، حاصل ضرب اندوکتانس در میزان تغییرات جریان نسبت به زمان است .

            دو نکته مهم از این مطلب به دست می آید . اول اینکه در فرکانسهای بالا چگالی توان افزایش می یابد اما خالی از اشکال نیست . در نتیجه ، با ترانسفورماتور کوچک تر می توان کار کرد و همان میزان DQ / DT رابا شار کمتر به دست آورد . مثلا در هواپیماها از فرکانس 400 هرتز استفاده می شود . ولی این روش معایبی دارد . چون با افزایش فرکانس ، امپدانس و تلفات ترانس افزایش و توان منتقل شده کاهش می یابد . راکتانس ترانسفورماتور و در نتیجه افت ولتاژ ترانسفورماتور با فرکانس نسبت مستقیم دارد . تلفات هیسترزیس ترانسفورماتور با فرکانس و تلفات جریان گردابی با توان دوی فرکانس متناسب است .

            روش دیگر ، افزایش چگالی شار است . در ترانسفورماتور معمولی با استفاده از آهن لایه لایه به عنوان هسته مقاومت مغناطیسی مدار مغناطیسی کاهش می یابد . ولی حداکثر چگالی شار ، B ، به 10000 تا 20000 گاوس ( 1 تا 2 تسلا ) به دلیل اشباع هسته آهن محدود است . در زمان اشباع هسته قادر به متمرکز کردن شار نیست . برای کاهش هزینه و اندازه ترانسفورماتور ، ترانسفورماتور در نزدیکی حد اشباع در نظر گرفته می شود تا شار مورد نظر با حداقل ماده لازم در هسته به دست آید که بالقوه مشکل زاست .

            توفان خورشیدی هم به صورت دائمی و هم به صورت گذرا در حال ارسال ذرات یونیزه به فضاست ، جریان دائمی توفان خورشیدی وارد شده بر یونیسفر و میدان مغناطیسی زمین ، اثر خطرناکی بر شبکه های برق رسانی ندارد . ولی تاثیر حالت گذرای توفان بر میدان مغناطیسی زمین باعث تشکیل جریانهای گذرا در خطوط طولانی شرقی غربی واقع در نیمکره شمالی می شود ، که به اشباع هسته و آسیب زدگی ترانسفورماتور می انجامد . این مشکلات هر 11 سال یک بار در زمان ماکزیمم شدن توفانهای فوق رخ می دهد . در صورتی که تجهیزات نزدیک شبکه به خوبی زمین نشده باشد که با کوچک ساختن ترانسفورماتورها مغایرت دارد .

            استفاده از دماهای بسیار پایین روش خوبی برای کوچک ساختن است . میزان اشباع آهن از 2  تسلا در 300K به 2/2 تسلا در صفر مطلق افزایش می یابد . آهن کبالت که به شدت فرومغناطیس است به 2/5 تسلا در صفر مطلق می رسد . خوشبختانه ، بین دمای کوری که در آن ماده خاصیت فرومغناطیس خود را از دست می دهد و میزان اشباع آن ماده ارتباطی وجود ندارد . آهن و آهن کبالت دمای کوری بالایی در حدود 1043K  و 1240K دارند . جدول 2 نشان می دهد که مواد دارای دمای کوری پایین ترین میزان اشباع بالاتری دارند .

 

 

جدول 2 مواد فرومغناطیس

 

نام ماده

میدان اشباع در صفر مطلق

دمای curie بر حسب کلوین

Dy

3/8

87

Ho

3/7

20

Er

¾

20

Tb

3/3

219

Gd

2/8

286-293

Fe0.65Co0/35

2/5

1240

Fe

2/2

1043

Co

1/8

1390

Ni

0/64

630

 

استفاده از ماده ای به نام دیسپروزیم به عنوان ماده اولیه هسته در  و مواد دارای مقاومت کم مثل مس و آلومینیوم و حتی ماده شبه ابررسانایی چون باریم باید مورد بررسی قرار گیرند . قابلیت رساندن ابعاد دستگاه به بیش از نصف مقدار کنونی و چگالی توان بیشتر درون رسانا و همچنین کاهش اتلاف توان ارزش تحقیق و بررسی دارد . برخی از هزینه های تولید اکنون بسیار بالاست . در حال حاضر معلوم نیست که با افزایش تقاضای بازار تا چه حد هزینه های فوق کاهش می یابد .

            نظریه ترانس ابررسانا در دمای  جالب توجه نیست . زیرا تلفات توان زیاد در میدانهای شدید الکتریکی به همراه بازده پایین سیستم های خنک کننده که به ازای هر وات توان تولیدی 8 تا 10 وات توان مصرف می کننند غیر قابل قبول است . با افزایش شدت میدان که از حد اشباع هر ماده ای فراتر می رود می توان هسته ترانس را کلا حذف کرد . در اصل ، این کار با استفاده از مواد ابررسانا یا شبه ابررسانا یا مواد دارای مقاومت بسیار کم امکان پذیر است . ولی ، چنین ترانسفورماتوری با هسته هوایی دارای میدان گوشه ای بسیار زیادی خواهد بود که در عمل قابل قبول نیست . مثل تلفات القا شده در مواد رسانای مجاور و نگرانی شدید از آثار زیست محیطی ناشی از میدانهای الکترومغناطیسی . محبوس کرن میدان در محفظه ای با خاصیت مغناطیسی زیاد در فاصله ای که میدان القا شده در آن از میدان اشباع کمتر باشد نیز ابعاد و هزینه را زیاد می کند .

ترانسفورماتورهای فرورزونانس

            فرورزونانس مسئله پیچیده الکتریکی است که معمولا در ترانسفورماتورهای توزیع پیش می آید و به دلیل عملکرد تک فاز به وجود می آید و ترانسفورماتورهای بزرگ توزیع دچار آن نمی شوند . ترانسفورماتورهای جدید و کم تلفات بیشتر در معرض آن قرار می گیرند . این پدیده زمانی به وجود می آید که در مدار RLC ولتاژ رزونانس دو سر سلف و خازن از ولتاژ منبع تغذیه بیشتر شود . اضافه ولتاژهای ناشی از فرورزونانس 125 تا 146 درصد ولتاژ نامی اند . این اضافه ولتاژها باعث قطع شدن ترانسفورماتورها ، ادوات جنبی و حتی وسایل برقی مصرف کنندگان می شود . فرورزونانس پدیده ای آشوب مانند است و در یک مدار ، تحت شرایط مساوی ، پاسخهای مختلفی ایجاد می کند و پاسخ مدار از شکل موج غیر سینوسی به شکل موج دیگری تغییر می یابد .

            یک راه جلوگیری از پدیده فرورزونانس استفاده از کلیدهای سه فاز برای قطع یا وصل ترانسفورماتورهای توزیع است . روش دیگر ، استفاده از ترانسفورماتورهای سه تایی با سیم پیچی اولیه ستاره زمین شده است . روش سوم ، استفاده از سه ترانسفورماتور تک فاز به صورت سیم پیچی اولیه ستاره زمین شده است . راه دیگر که در سیستمهای قدرت آینده به کار می رود ترانسفورماتورهای توزیع حالت جامد است .

ترانسفورماتورهای حالت جامد ( SST )

            در سال 1980 ، باورز و همکارانش SST ای ( Solid-State Transformer  ) با قابلیت افزایش و کاهش ولتاژ ساختند . این ترانسفورماتور با روش PWM بدون استفاده از القاگرهای بزرگ ولتاژ خروجی را تنظیم می کند . درحال حاضر ، در ولتاژهای کوچک تر از 1 کیلوولت ترانسهای حالت جامد مبتنی بر فناوری کلید زنی دو طرفه قادر به تبدیل ولتاژ و تنظیم حرارت بهتر طراحی کرد به طوری که می توان آنها را در ابعاد کوچکتر و تنظیم حرارت بهتر طراحی کرد به طوری که نسبت به مولفه DC ناشی از توفانهای مغناطیسی زمین حساس نباشند . ولی در ولتاژهای بالاتر ، تلفات توان نیز چند برابر می شود و استفاده از این ترانسفورماتور برای توزیع و انتقال را غیر عملی می کند . هر قدر که ولتاژ افزایش یابد ، تلفات بیشتر می شود . هیچ دلیلی وجود ندارد که پیشرفتهای بیشتر نتواند مشکل افت ولتاژ در مسیر رفت را حل کند زیرا کلیدهای حالت جامد که قادرند ولتاژهای بیشتر از 1 کیلوولت را تحمل کنند باعث افت ولتاژ می شوند .

            ترانسفورماتور حالت جامد محصول مبدلهای چاپر ولتاژ AC است که آن قطعات موج سینوسی 60 هرتزی به قطعاتی بریده شده اند و هر نیمه موج که 33/8 میلی ثانیه طول می کشد به چند تکه دیگر ، هر کدام اندکی بیشتر از یک میلی ثانیه ، تقسیم شده اند . این موج بدست آمده حاوی هارمونیک ولتاژ فرکانس پایین است . در حال حاضر مبدل کوانتومی ، تشدید سری ( QSRC:Quantum Series Resonant Coverter ) هر قطعه 833 میلی ثانیه ای را به حدود دوازده نیم موج فرکانس بالا با دامنه موج 60 هرتز تقسیم می کند . مجموع این موجهای 720 هرتزی اندکی از موج 60 هرتزی بیشتر است و در نتیجه توان انتقال یافته ، قابل توجه است . روش QSRC هارمونیک های فرکانس پایین را حذف می کند .

            سیستم قطع و وصل ایده آل دوطرفه بدون توجه به وضعیت بار ، بازده را به حدود 95% می رساند . اگر اتلاف توان در ولتاژهای بالا کاهش یابد ، استفاده از SST مزایای زیادی خواهد یافت . هزینه اولیه این سیستم در حال حاضر قابل تخمین نیست ، زیرا این ترانسفورماتورها در ابعاد وسیع و انبوه تولید نمی شوند . به علاوه قابلیت اطمینان و عملکرد این ترانسفورماتورها در شرایط بحرانی نظیر اتصال کوتاه ، پارگی سیم و اضافه بار به اندازه کافی بررسی نشده است . گرچه در اوایل دهه 80 مراحل اولیه این کار از آمریکا آغاز شد . در حال حاضر بیشتر فعالیتها خارج از آمریکا انجام می شود .!Syntax Error, ,

           

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 08 بهمن 1393 ساعت: 18:47 منتشر شده است
برچسب ها : ,,,,,,,,,,,,,,
نظرات(0)

تحقیق درباره توليد ناب و انبوه

بازديد: 589

 

تحقیق درباره توليد نابو انبوه

مقدمه

دو انقلاب در ابتدا و انتهاي قرن بيستم رخ داد. انقلاب آغازين همانا ظهور توليد انبوه و پايان عصر توليد دستي است و انقلاب پاياني ظهور ناب و خاتمه يافتن عصر توليد انبوه است . اكنون جهان در آستانه عصري جديد به سر مي برد، عصري كه در آن دگرگوني شيوه هاي توليد محصولات و ساخته هاي بشر چهره زندگي او را يكسره دگرگون خواهدكرد.

پس از جنگ جهاني اول هنري فورد و آلفرد اسلون (مدير جنرال موتورز) توليدات صنعتي جهان را از قرون توليد دستي كه شركتهاي اروپايي رواج داده بودند، به در آوردندو به عصر توليد انبوه كشاندند. و باترويج اين شيوه توليد در تمام صنايع اين كشور(آمريكا) رهبر جديد شيوه هاي توليدي گرديد و صنعت خودروسازي موتور و قلب تپنده اقتصاد اين كشور شد. در همين راستا، پيتر دراكر در سال 1946 لقب <صنعت صنعتها> رابه صنعت خودروسازي اطلاق كرد.

همچنين توليد ناب در سالهاي پاياني جنگ جهاني دوم توسط تااي چي اوهنو درشركت خودروسازي تويوتا در كشور ژاپن مطرح گرديد. بحث توليد ناب در سال 1990توسط جيمز ووماك و همكارانش از دانشگاه MIT در قالب يك كار تحقيقي با عنوان <ماشيني كه جهان را تغيير داد> منتشر گرديد. او و همكارانش توليد ناب را تقريبا به عنوان تركيبي از مدل توليد سنتي (FORD) و كنترل اجتماعي در محيط توليد ژاپني مي شناسند.(منبع شماره 4)

بنابراين بحث توليد ناب ، و ساير شيوه هاي توليدي با صنعت خودروسازي گره خورده است و براي توصيف شيوه توليد ناب نياز به بررسي سه شيوه توليدي بالاست تابا مقايسه آنها تفاوت و امتيازاتشان معلوم گردد.

 توليد دستي

يك توليدگر دستي از كارگران بسيار ماهر و ابزارهاي ساده اما انعطاف پذير استفاده مي كند تا دقيقا آنچه را بسازد كه مشتري ميخواهد. يعني يك واحد در يك زمان برخي مشخصه هاي توليد دستي عبارتند از:

1 - وجود نيروي كاري ماهر;

2 - وجود سازماندهي بسيار غيرمتمركز;

3 - به كارگيري ابزارآلات ماشيني چندكاره ;

4 - حجم بسيار پايين توليد.

همچنين از ضعفهاي توليد دستي اين است كه قيمت محصول بالا بوده و در صورت افزايش حجم توليد، قيمت پايين نمي آيد. (امروزه در مورد ماهواره ها و سفينه هاي فضايي كه برجسته ترين توليدات دستي هستند همين مشكل وجود دارد).

از مشكلات ديگر توليدكنندگان دستي اين است كه معمولا فاقد آن سرمايه مالي وانساني كافي هستند كه به دنبال نوآوريها و پيشرفتهاي اساسي باشند چرا كه پيشرفت واقعي در دانش فني مستلزم تحقيق و پژوهش سازمان يافته است .

اما بااين حال محصولات دستي و سفارشي همچنان بازار خود را حفظ كرده است چرا كه برخي از مشتريان نيازها و سليقه هاي خاصي دارند كه فقط اين شيوه توليدي پاسخگوي نيازهاي آنهاست . اما در دهه 1990 براي شركتهاي توليدكننده دستي ، تهديدديگري از جانب شركتهاي توليدكننده ناب ، به ويژه شركتهاي ژاپني آغاز شده است و آن تهديد اين است كه توليدگران ناب در تعقيب آن بخشي از بازار هستند كه تاكنون درانحصار توليدگران دستي بوده است . براي مثال ، شركت هوندا با اتومبيلهاي ورزشي (NS-x) با بدنه آلومينيومي خود حمله مستقيمي به بازار خودروهاي ورزشي (FERRARI) كرده است .

 

 

توليد انبوه

توليدگر انبوه در طراحي محصولات از متخصصان ماهر استفاده مي كند، اما اين محصولات توسط كارگران غيرماهر ساخته مي شوند كه ماشين آلات گران و تك منظوره راهدايت مي كنند. اين محصولات همشكل ماشيني ، در حجم بسيار بالا توليد مي شوند. ازآنجا كه توليد محصول جديد محتاج تغيير كل سيستم است ، بسي گرانتر از محصول قبلي خواهد شد. از اين رو توليدكننده انبوه تا جايي كه ممكن باشد، از نوآوري در طرح خودداري مي كند. در نتيجه اينكه محصول ، به قيمت از دست رفتن تنوع و به دليل وجودروشهاي كاري كه براي كاركنان كسالت بار است ، ارزانتر در اختيار خريدار قرار مي گيرد.برخي از مشخصه هاي توليد انبوه عبارتند از:

نيروي كار: تقسيم كار تا هرجا كه امكان دارد. در كارخانه هاي با توليد انبوه ، كارگرمونتاژكننده تنها به چند دقيقه تعليم و آموزش نياز دارد;

سازماندهي : بااستفاده از يك ادغام عمودي كامل ، توليدكننده انبوه سعي مي كند كه از مواداوليه تا ساير قطعات را خود توليد كند. ولي مشكل ادغام عمودي كامل ، ديوان سالاري وسيع است ;

ابزارها: از ابزارآلاتي كه فقط در هر زمان يك وظيفه را انجام مي دهد استفاده مي كند كه اين كار صرفه جويي زيادي در زمان آماده سازي ماشين آلات به وجود مي آورد.

محصول : محصولات تنوع كم دارند ولي قيمتهاي آن به خاطر تنوع كم روند نزولي پيدامي كند.

 

توليد ناب

زادگاه توليد ناب در شركت تويوتا(1) در جزيره ناگويا در ژاپن است . نخستين پيروزي خانواده تويودا در صنعت ماشين آلات نساجي بود و در دهه 1930 به دليل نياز شديددولت شركت مذكور وارد صنعت وسايل نقليه موتوري گرديد در آن سالها اين شركت بامشكلاتي از قبيل بازار داخلي كوچك ، نيروي كار ثابت ، فقدان سرمايه كافي و رقباي خارجي علاقه مند به بازار ژاپن روبرو بود.

در آن سالها، آي جي تويودا (EIJI TOYODA) با مهندس شركت تااي چي اوهنو به آمريكا سفر كرده واز شركت اتومبيل سازي فورد بازديد به عمل آوردند و نهايتا به اين نتيجه رسيدند كه اصول توليد انبوه قابليت پياده سازي در ژاپن را ندارد و اين سيستم پر ازمودا MUDA(اتلاف ) است . برهمين اساس ، آنها شيوه جديد از توليد كه بعدها توليد ناب نام گرفت را ايجاد كردند.

يك توليدگر ناب مزاياي توليد دستي و توليد انبوه را با يكديگر تلفيق كرده و ازقيمت بالاي اولي و انعطاف ناپذيري دومي اجتناب مي كند و از ماشين آلاتي استفاده مي كند كه هم خودكار و هم انعطاف پذيرند. برخي از مشخصه هاي توليد ناب عبارتند از:

1 - استفاده از JIT;

2 - تاكيد بر پيشگيري از توليد محصول معيوب ;

3 - پاسخ به نيازهاي مشتريان ;

4 - كايزن ;

5 - سيستم افقي ارتباطات ;

6 - افزايش ادغام وظايف .

اما مهمترين تفاوت ميان توليد انبوه و توليد ناب ، تفاوت در اهداف نهايي اين دواست . توليدگر انبوه هدف محدودي كه <به اندازه كافي خوب بودن > است را دارد وبه عبارتي ديگر: <شمار قابل قبول عيبها>، و همچنين بيشترين سطح قابل قبول براي موجودي و گستره معيني از محصولات يكسان اما انديشه توليدكننده ناب بر <كمال >است ، يعني نزول پيوسته قيمتها، به صفر رساندن ميزان عيوب ، به صفر رساندن موجودي ،تنوع بي پايان محصول !

كارخانه مونتاژ نهايي

در سيستم توليد انبوه مديران معمولا دو ملاك براي توليد دارند: اول بازدهي دوم كيفيت . بازدهي عبارت است از شمار محصول توليدشده در مقايسه با جدول زماني پيش بيني شده توليد كيفيت عبارت است از محصولاتي كه از كارخانه بيرون آمده است ،يعني پس از آنكه بخشهاي معيوب محصول اصلاح شده باشد.

به همين دليل ، مديران براي اينكه از جدول زماني عقب نيفتند اجازه مي دهند كه مونتاژ وسيله اي با قطعه اي معيوب تا به آخر ادامه پيدا كند چرا كه عيب آن بايد در محوطه دوباره كاري رفع شود.

اما <اوهنو> اين سيستم را پراز اتلاف "MUDA" مي ديد. به نظر او توليد انبوه درمحاصره اتلاف نيروي كار، مواد خام و زمان بود. استدلال او اين بود كه هيچ يك ازمتخصصاني كه فراتر از كارگران مونتاژ قرار داشتند به راستي هيچ ارزش افزوده اي براي محصول ايجاد نمي كرد.

استدلال او درباره دوباره كاري اين بود كه وقتي در توليد انبوه براي آنكه خط متوقف نشود كار معيوب را به پيش مي رانند، به تدريج عيبها روي هم انباشته مي شود و حجم زيادي را تشكيل مي دهد. از آنجا كه محوطه مجدد كاري وجود دارد، تعمير دوباره آن نيروي زيادي مي برد و چون عيبها تا پايان خط كنترل نمي شوند، تعداد زيادي محصول باعيبهاي مشابه ساخته مي شود، پيش از آنكه منشا مشكل پيدا شود.

بنابراين ، برخلاف كارخانه توليد انبوه كه فقط مدير ارشد خط اجازه دارد خط رامتوقف كند، اوهنو به هر كارگر اين اجازه را داد تا در صورت بروز مشكلي غيرقابل حل ،كل خط را فورا متوقف كند تا همه اعضاي گروه جمع شوند و مشكل را برطرف كنند.

شايان ذكر است كه ، مشكلات در توليد انبوه به عنوان وقايعي تصادفي نگريسته مي شوند. به اين معنا كه هر عيب تعمير مي شود تا به اين اميد كه ديگر روي ندهد. امااوهنو سيستمي براي حل مشكل ايجاد كرد به نام <چراهاي پنجگانه > (THE FIVEWHY'S) كه به كارگران توليد آموخته مي شود كه علت اصلي هر عيب را به طورسيستماتيك پيدا كنند و سپس چاره اي بينديشند كه مشكل مورد نظر ديگر روي ندهد.

زنجيره عرضه

وظيفه كارخانه مونتاژ نهايي كه ، مونتاژ قطعات به صورت يك محصول كامل است ،تنها 15% از كل روند توليد را تشكيل مي دهد. چالشي كه شركتهاي مونتاژ نهايي پيوسته باآن روبرو بوده اند، عبارت است از هماهنگي بخشيدن به روند عرضه به طوري كه سفارشات به موقع ، با كيفيت و هزينه پايين به خط مونتاژ نهايي برسد.

در سيستم توليد انبوه مسئله خريد يا ساخت ، ابتدا توسط كاركنان مركز مهندسي طراحي مي شود سپس شركتهاي مذكور طراحي ها را در اختيار عرضه كنندگان قرارمي دهند. همچنين تعداد، كيفيت و زمان ارائه را نيز مشخص مي كنند، آنگاه ازعرضه كننده ها مي خواهند كه قيمت خود را پيشنهاد دهند(2) از بين همه شركتهاي داخلي و خارجي كه در اين مناقصه شركت كرده اند، شركتي كه كمترين قيمت را داده باشدمناقصه را مي برد.

كارخانه ناب ، شركتهاي مختلف عرضه كننده قطعات را در سطوحي با كاركردهاي مختلف سازماندهي مي كند. و به شركتهاي كه در هر سطح قرار مي گيرند، مسئوليتهاي مختلفي واگذار مي كند. مسئوليت عرضه كنندگان نخست آن است كه به عنوان بخش مكمل گروه تكوين محصول ، در امر تكوين محصول جديد فعاليت كنند. همچنين كارخانه ناب عرضه كنندگان رده نخست را تشويق مي كند تا با يكديگر درباره بهتركردن مراحل طراحي مشورت كنند. چون اكثرا هر عرضه كننده در يك نوع قطعه تخصص داردو از اين لحاظ با عرضه كنندگان ديگر گروه در رقابت نيست ، انتقال اطلاعات امري ساده ودر عين حال مفيد براي همه است .

هر عرضه كننده رده نخست ، با عرضه كننده رده دومي كار مي كند و وظيفه ساختن هرجزء به اين شركتهاي رده دوم داده مي شود. اين شركتهاي عرضه تقريبا مستقل بوده ومونتاژگر ناب در بخشي از سرمايه اين شركتها سهيم است و به صورت بانكدار گروه عرضه كنندگانش عمل مي كند، و نياز مالي آنها را به صورت وام رفع مي كند و از نيروي انساني خود در صورت نياز شركتهاي عرضه كننده به آنها نيروي متخصص و مدير قرض مي دهد.

بنابراين مزيت استفاده از توليد ناب براي عرضه كنندگان عبارت است از كاهش موجوديهاي ، افزايش جريان نقدينگي ، بهبود كيفيت ، تسهيل بازاريابي و... كه تمام مواردمذكور منجر به كاهش هزينه هاي شركتهاي عرضه كننده مي شود.

طراحي قطعات در توليد انبوه

روند طراحي در اين شركتها مرحله به مرحله ، به صورت هرگام در يك زمان آغازمي شود. نخست ، گروه طراحي محصول در شركت مونتاژ، طرح كلي مدل جديد رامشخص مي كند و مديريت ارشد آن را مورد بررسي قرار مي دهد. سپس جزئيات محصول طراحي مي شود و در مرحله بعد نقشه هاي مهندسي دقيق براي قطعه آماده مي شود و موادي كه بايد از آن ساخته شود، به طور دقيق تعيين مي گردد و در اين مرحله سازمانهاي سازنده اين قطعات از طريق مناقصه مشخص مي شوند. در اين مرحله مونتاژگرتوليد انبوه يك حد كيفي نيز تعيين مي كند سپس قيمت ، شرايط تحويل و زمان قراردادمشخص مي شوند.

در اين شكل رابطه ، مونتاژگر تكيه بر <قيمت > دارد. بنابراين ، رمز اصلي در بردن مناقصه براي عرضه كنندگان ، دادن يك قيمت پايين براي هر قطعه است . بنابراين عرضه كنندگان در ابتدا سعي مي كنند كه قيمتي حتي پايين تر از بهاي تمام شده بدهند تامناقصه را ببرند. بعد از آنكه مونتاژگر به آنها وابسته شد به دلايل مختلف و بنابر سنت تعديل قيمت سالانه ، كه تورم كلي را مدنظر قرار مي دهد قيمتها را افزايش مي دهند واينگونه است كه قرارداد آنها به قرارداد پولسازي تبديل مي شود.

طراحي قطعات در توليد ناب

عرضه كنندگان در اين سيستم توليدي براساس قيمتهايي كه مي دهند انتخاب نمي شوند، بلكه اساس گزينش آنها سابقه همكاري و تجربه اي است كه از عملكرد آنهاوجود دارد. در اين سيستم ، ارتباط عرضه كنندگان به صورت هرمي شكل است كه عرضه كننده اول طرف اصلي با مونتاژگر است و عرضه كنندگان فرعي به صورت سلسله مراتبي با هم ارتباط دارند. عرضه كنندگان رده اول پس از شروع روند طراحي دو تا سه سال پيش از توليد، هياتي را كه مهندسان طراح دائم ناميده مي شوند، به گروه تكوين درشركت مونتاژ معرفي مي كنند. هنگامي كه طراحي محصول با همكاري پيوسته مهندسان شركتهاي عرضه كننده تكميل شد، طراحي و مهندسي دقيق تر بخشهاي متفاوت به متخصصان مربوطه در شركتهاي عرضه كننده ارجاع مي شود. از اين رو، كل مسئوليت طراحي و ساخت قطعات يك سازه به عهده عرضه كننده رده اول است .

عرضه ناب در عمل

در تعيين قيمت و تجزيه و تحليل هزينه ، نخست مونتاژگر ناب يك قيمت هدف (TARGET PRICE) براي محصول مشخص مي كند، سپس با عرضه كننده بر سرچگونگي ساخت اين محصول به نحوي كه در چارچوب اين قيمت سود معقولي براي هر دو فراهم آورد به توافق مي رسد. به عبارت ديگر در اين سيستم به جاي آنكه قيمت براساس هزينه هاي عرضه كننده تعيين شود براساس ظرفيت بازار تعيين مي شود. براي رسيدن به اين قيمت نهايي مونتاژگر و عرضه كننده از تكنيك هاي مهندسي ارزش استفاده مي كنند، هم براي كاهش هزينه هاي هر مرحله توليد و هم براي شناسايي هر عاملي كه مي تواند از هزينه هر قطعه بكاهد. سپس مونتاژگر و عرضه كننده برسر قيمت با حفظ سودمعقول عرضه كننده ، به قيمت هدف مي رسند.

براي آنكه رهيافت ناب به نتيجه برسد، عرضه كننده بايد بخشي اساسي از اطلاعات انحصاري خود را درباره هزينه ها و فنون توليد در اختيار مونتاژگر قرار دهد. مونتاژگر وعرضه كننده ، فرآيند توليد عرضه كننده را گام به گام مورد بررسي قرار مي دهند تا راهي براي كاهش هزينه ها و بهبود كيفيت بيابند.

دومين مشخصه عرضه ناب ، كاهش پيوسته قيمتها در طول عمر يك مدل است . ازآنجايي كه قيمتها برمبناي چارچوبي معقول مشخص شده است مونتاژگران مي دانند كه براي توليد هر محصولي منحني يادگيري وجود دارد. بدين تريتب ، مي دانند كه هزينه هابايد در سالهاي بعد كاهش يابد. درواقع ، در شركتهاي توليد ناب اصلاحات سريعتر انجام مي گيرند، يعني منحني هاي فراگيري به نسبت منحني هاي فراگيري در شركتهاي توليدانبوه داراي شيب بيشتري هستند و دليل اين امر وجود كايزن در فرايند توليد است .

از تفاوتهاي مهم ديگر، شيوه ارائه سازها به مونتاژگر است . اكنون شركتهاي عرضه كننده سازها را به طور مستقيم و غالبا به طور ساعتي ، يعني چندبار در يك روز به خط مونتاژ مي رسانند. در ضمن اين قطعات عرضه شده مورد بازرسي قرار نمي گيرند. پس از مصرف قطعات ، مونتاژگر جعبه هاي خالي قطعه را براي عرضه كننده پس مي فرستد تاقطعات مورد نياز مجددا ارسال گردد. در چنين سيستمي يكي ديگر از ويژگيهاي توليدناب مطرح مي شود كه يكنواختي توليد است . در اين سيستم كه كاركنان آن به دليل بيمه هاي شغلي ، هزينه هاي ثابت تلقي مي شوند، اهميت يكنواختي توليد بيشتر مي شود.از اين رو پيشتازان توليد ناب براي هي جون كا (HEIJUNKA) يا يكنواختي توليد، تلاش بسيار مي كنند كه تا آنجا كه ممكن است كل ميزان ساخت محصول ثابت نگاه داشته شودكه اين امر از طريق سيستم فروش فعال شركتهاي ناب محقق مي شود.

شيوه هاي طراحي در توليد انبوه و ناب

تفاوت شيوه هاي طراحي توليدكنندگان انبوه و ناب در چهار مورد است :

1 - رهبري : توليدكنندگان ناب از نوعي رهبري به نام (شوسا) كه تويوتا پيشگام آن بود،استفاده مي كنند. شوسا رهبر گروهي است كه وظيفه اش طراحي و مهندسي محصول جديد و آماده كردن آن براي توليد است . شوسا داراي قدرت بسياري است او فرايندي راهدايت مي كند كه نيازمند مهارتهاي بسياري است كه از عهده يك فرد خارج است .توليدكنندگان انبوه نيز داراي رهبر گروه تكوين محصول هستند. اما در اين سيستم رهبربيشتر يك هماهنگ كننده است كه وظيفه اش متقاعدكردن اعضاي گروه براي همكاري است . اين رهبر داراي قدرت محدود است .

2 - كار گروهي : شوسا گروه كوچكي را براي اجراي پروژه تكوين محصول گرد هم مي آورد. اعضاي اين گروه همه از بخشهاي اجرايي شركت هستند. نظير بخشهاي ارزيابي بازار، طراحي محصول ، مهندسي توليد و عمليات كارخانه . البته افراد گروه پيوند خود رابا بخشهاي اجرايي مربوطه حفظ مي كنند، ولي در طول عمر برنامه آنها مشخصا تحت فرمان شوسا هستند. در مقابل در بيشتر شركتهاي انبوه ، يك پروژه تكوين شامل افرادي است كه براي مدت كوتاهي از بخشهاي اجرايي قرض گرفته مي شوند. همچنين خودپروژه در طول خط توليد كه گستره آن از ابتدا تا انتهاي شركت است ، از بخشي به بخش ديگر در حركت است در نتيجه در هر بخش افراد متفاوتي روي پروژه كار مي كنند.

3 - ارتباط با يكديگر: در توليد ناب ارتباط ميان اعضا به اين شكل است كه اعضاي گروه رسما متعهد مي شوند كه دقيقا كاري را انجام دهند كه همه اعضاي گروه بر سر آن به توافق رسيده اند. اما در توليد انبوه اعضاي گروه از برخوردهاي مستقيم به شدت پرهيز مي كنند.آنها بر سر تصميمات مربوط به طراحي ، قول و قرارهاي مبهمي با يكديگر مي گذارند وكاري را تا وقتي انجام مي دهند كه دليلي عليه آن وجود ندارد.

در ابتداي طراحي در سيستم توليد ناب تعداد افراد درگير در بالاترين ميزان خوداست . همه متخصصان حاضرند و شوسا رهبري گروه را برعهده دارد و به ميزاني كه پروژه پيش مي رود از تعداد افراد درگير كاسته مي شود. اما در توليد انبوه ، در آغاز كار تعداد افراددخيل در پروژه كم است و در زمان عرضه محصول به بازار، تعداد مذكور به اوج خودمي رسد، چرا كه اين افراد اكنون بايد مشكلاتي را رفع كنند كه بايد در آغاز رفع مي شد. واين مشابه دوباره كاري در پايان خط توليد است ! كه در نتيجه قيمت محصول افزايش وكيفيت نهايي كاهش مي يابد.

4 - تكوين همزمان : به علت ارتباط ميان طراحان بخشهاي مختلف محصول ، اين امكان فراهم مي شود كه بخشهاي مختلف يك محصول به طور همزمان حركت كند. به طور مثال در طراحي خودرو، طراح قالب و طراح بدنه با تماس و ارتباطي كه با هم دارند اين امكان را ايجاد مي كنند كه به طور همزمان برروي يك پروژه كار كنند. اما در توليد انبوه چون ارتباطات در حداقل است و اعضاي گروه به هم اعتماد كمي دارند و بعضا آنها را رقيب خود مي شناسند امكان تكوين همزمان محصول و ارتباط دقيق و پيش بيني از بين مي رود.

پس اين چنين است كه روشهاي تكوين محصول ناب ، همزمان از ميزان نيرو و زمان لازم براي ساخت محصول مي كاهد و اين برخلاف آن فرضهاي است كه در توليد انبوه وجود دارد كه : <من مي توانم كار را زودتر تحويل بدهم ولي هزينه اش براي شما بيشترمي شود> يا تو هم <كيفيت پر هزينه تر است >.

 طرز كار كارخانه

اوهنو، سيستم كانبان را ايجاد كرد كه در يك گام تنها قطعاتي ساخته مي شوند كه مي بايد در گام بعد فورا عرضه شوند. به اين ترتيب كانتينرهاي قطعات را به محل استفاده حمل مي كنند، هنگامي كه بار يك كانتينر تماما استفاده شد، به محل ارسال باز مي گردد وبازگشت آن علامتي است براي ساختن قطعات جديد.

طبق اين ايده موجودي انبار در كار نيست و اگر توليد يك قطعه بااشكال مواجه شودكل خط توليد متوقف مي شود. همين امر از نقطه نظر اوهنو نقطه قوت اين ايده بود، چراكه در صورت تحقق اين ايده همه شبكه هايي كه تدوام توليد را ضمانت مي كرد، از ميان مي رفت .

در خط مونتاژ نهايي قطعات به طور پيوسته عرضه مي شود و تقسيم كار متوازن است و وقتي كارگري با قطعه معيوب مواجه مي شود آن را به دقت برچسب مي زند و به محوطه كنترل كيفي مي فرستد تا قطعه جانشين آن را دريافت كند. كارگران كنترل كيفي ، چراهاي پنجگانه را در مورد قطعه معيوب اعمال مي كنند تا رسيدن به منشا اصلي آن ، تا علت يابي شده و ديگر روي ندهد.

در سيستم توليد انبوه ، فقط مديران ارشد مي توانند خط توليد را متوقف كنند و خطغالبا به دليل مشكلات مربوط به ماشين آلات و عدم ارائه قطعات متوقف مي شود. اما درسيستم توليد ناب هر كارگري مي تواند خط توليد را متوقف كند. اما در اين سيستم تقريباهيچ گاه خط توليد نمي ايستد! چرا كه مشكلات از پيش رفع مي شود و هيچ گاه يك مشكل براي بار دوم روي نمي دهد. در واقع ، توجه پيوسته به مشكلات و ممانعت از بروز آنها،بيشتر دلايلي را كه منجر به بازايستادن خط مي شود از بين مي برد.

در پايان خط توليد، دو شيوه توليدي انبوه و ناب تفاوت قابل توجهي وجود دارد وآن اين است كه در كارخانه ناب تقريبا هيچ محوطه دوباره كاري وجود ندارد اما در كارخانه انبوه محصولات معيوب زيادي وجود دارند كه نهايتا منجر به افزايش قيمت محصول نهايي و كيفيت پايين تر براي خريدار مي گردد و همچنين باعث مي شود كه توان رقابتي كارخانه كاهش يابد.

 سازماندهي ناب در سطح كارخانه

سازماندهي كارخانه واقعا ناب داراي دو مشخصه كليدي است :

1 - در يك كارخانه ناب مسئوليتها به عهده كارگراني است كه واقعا براي محصول در حال مونتاژ ارزش افزوده اي ايجاد مي كنند و در چنين كارخانه اي سيستمي براي شناسايي عيوب وجود دارد كه در آن سيستم هر مشكل به محض وقوع آنقدر تعقيب مي شود تاعلت اصلي و نهايي آن كشف شود.

2 - در كارخانه ناب ، كارگران خط توليد به صورت گروهي كار مي كنند و يك سيستم اطلاع رساني ساده اما گسترده وجود دارد كه به هركس در كارخانه اين امكان را مي دهد تاسريعا به مشكلات پاسخ دهد و بتواند وضعيت كلي كارخانه را درك كند. قلب كارخانه ناب ، در واقع همانا گروه كار پويا است . نخست كارگران نياز دارند گستره متنوعي ازمهارتها را بياموزند، شغلها در گروههاي كار چنان است كه وظايف بتواند ميان كارگران بچرخد و كارگران بتوانند جاي خالي يكديگر را پركنند. كارگران نياز به كسب مهارتهاي اضافي همانند تعمير ابزارآلات ساده ، كنترل كيفيت ، تميزكاري ، سفارش مواد مورد نيازدارند. بنابراين آنها بايد تشويق شوند تا فعالانه فكر كنند، به طوري كه بتوانند پيش ازجدي شدن مشكلات راه حلهايي براي آنها بينديشند.

البته كارگران تنها زماني به توليد ناب پاسخ مي دهند كه نوعي تعهد دوجانبه موجودباشد، اين حس كه مديريت به كارگران ماهر ارزش مي نهد، و به خاطر حفظ آنها ازخودگذشتگي خواهد كرد و مسئوليت را به گروه آنها واگذار مي كند و مديريت مي بايداستراتژي كنترل را حذف و به سمت استراتژي كنترل دروني و مسئوليت پذيري كارگران حركت كند. (منبع شماره 4)

 رفتار با مشتري

در سيستم توليد انبوه فورد، چون تنوع محصول كم بود و چون مالك خودرو از عهده بيشتر تعميرات آن برمي آمد، وظيفه فروشنده اين بود كه آنقدر خودرو و قطعات يدكي دراختيار داشته باشد كه بتواند متناسب با تقاضاي مشتري عرضه كند. رابطه كارخانه وفروشنده رابطه اي زورمدارانه بود، به اين مفهوم كه كارخانه سعي مي كرد براي همواركردن توليد، خودروهايش را به فروشنده تحميل كند و رابطه فروشنده و خريدار نيز به همان اندازه زورمندانه بود، چرا كه فروشنده براي آنكه عرضه و تقاضا را با هم تطبيق دهدقيمتها را طوري تغيير مي داد كه بيشترين سود را كسب كند. در اين سيستم فروش ، هيچ تعهد درازمدتي از سوي طرفين نبود و همه براي آنكه فرصت چانه زدن را بيشتر كنند،اطلاعات خود را مخفي مي كنند و فروشنده اطلاعات درستي درباره محصول نمي دهد ومشتري نيز خواسته هاي حقيقي اش را مطرح نمي كند و به اين ترتيب در دراز مدت همگي ضرر مي بينند.

اما در سيستم فروش تويوتا، اين شركت شبكه اي از توزيع كنندگان را دارد كه برخي مستقل و در برخي تويوتا مبلغ كوچكي سرمايه گذاري كرده است . اين فروشندگان مبدع مجموعه جديدي از روشها شدند كه تويوتا آن را <فروش فعال > (AGGRESSIVE SELLING)ناميد. ايده اصلي فروش فعال ، ايجاد رابطه درازمدت و در حقيقت مادام العمري بود ميان شركت مونتاژگر، فروشنده و خريدار. اين رابطه به اين صورت ايجاد مي شد كه فروشنده جزئي از سيستم توليد و خريدار جزئي از روند تكوين محصول گردد.

فروشنده جزئي از سيستم توليد شد به اين صورت كه تويوتا به تدريج توليد را براي خريداران ناشناخته متوقف كرد و به جاي آن سيستم ساخت سفارشي را قرار داد. يك سيستم كانبان ديگري كه در آن فروشنده نخستين گام حركت بود، او سفارشات مربوط به خودروهاي پيش فروش شده را به كارخانه مي فرستاد تا طي دو يا سه هفته به مشتريان عرضه شود. همچنين در اين سيستم موجودي به اندازه دو يا سه هفته بيشتر نيست و درچنين شرايطي هزينه هاي نگهداري محصول تكميل شده كاهش مي يابد. در اين سيستم ،فروشنده با مراجعه مستقيم به مشتري ، يك پايگاه اطلاعاتي ايجاد مي كند كه اطلاعات مربوط به خانواده ها و اولويتهاي آنها را تشكيل مي دهد و به اين ترتيب شركت انرژي خودرا صرف كساني مي كند كه احتمال خريد آنها بيشتر است و اين چنين است كه اگرتوليدكننده ناب نتواند چيزي را بسازد كه مشتري مي خواهد، آنگاه همه تنوعي كه توليدناب ممكن مي كند، بيهوده است .

اما در سيستم توليد انبوه نيازهاي كارخانه در درجه اول اهميت است . درواقع فروشنده و خريدار بايد خود را با كارخانه سازگار كنند. رابطه بخش بازاريابي وفروشندگان نوعا زورمدارانه است ، زيرا بخش بازاريابي وظيفه خود مي داند، اطمينان يابدكه ميزان فروش فروشندگان آن قدر است كه كارخانه بتواند ميزان توليد خود را ثابت نگه دارد. فعاليت كليدي بخش فروش آن است كه با تردستي ، فروشنده و مصرف كننده راچنان برانگيزاند كه همه خودروهايش فروش برود. در اين سيستم مهارتهاي فروشنده دراين نيست كه اطلاعات را به طراحان محصول برگردانند، بلكه در مجاب كردن مشتري است . به همين دليل بازخورد قوي براي انتقال نيازهاي مشتري از طرف فروشنده به كارخانه وجود ندارد. همچنين فروشنده قصد دارد معامله را هرچه زودتر قطعي كند وبراي رسيدن به هدفش اطلاعات كمي درباره محصول به مشتري مي دهد و وقتي معامله صورت گرفت ، فروشنده ديگر كاري با مشتري ندارد.

سيستم فروش ناب ، سعي در ايجاد وفاداري مادام العمر در مشتري دارد و هميشه نگران سهم بازار خود است و سعي مي كند حتي يك مشتري را از دست ندهد. اين سيستم ، فعال است و نه منفعل و فروشنده مراجعه مستقيم به مشتري مي كند. وقتي كه سرعت فروش كم است ، نيروهاي فروش ساعت بيشتري كار مي كنند و وقتي فروش ازيك سطحي پايين تر بيايد كه كارخانه سفارش كافي براي ادامه فعاليت ندارد، كارمندان توليد به سيستم فروش منتقل مي شوند. بنابراين مشتري در نظر اين سيستم توليد جزءمكمل روند توليد است .

از ايراداتي كه به اين سيستم فروش گرفته مي شود هزينه هاي بالاي آن است اماشركتهاي ژاپني كاملا از هزينه هاي سيستم خود آگاهند و استدلال آنها چنين است كه اگركاركرد فروش ناب همچون كاركرد فروش در توليد انبوه باشد، همه هزينه هايي كه براي ناب شدن توليد صرف مي شود، بي معني مي شود.

 

 

نتيجه گيري

توليد ناب در واقع يك فلسفه و نگرش است كه درصدد حذف و از بين بردن هرفرآيند اضافي از مرحله تهيه مواد اوليه تا توليد و نهايتا فروش است كه ارزش افزوده اي ايجاد نمي كند. در نگرش توليد ناب ، مونتاژگر (كارخانه اصلي ) با يك ديد سيستمي بامسائل برخورد مي كند. به طوري كه در تلاش است كه يك رابطه برد-برد (WIN-WIN) باكل اجزاي سيستم برقرار كند. مونتاژگر ناب ، با عرضه كنندگان (SUPPLIERS)يك رابطه نزديك برمبناي سود معقول ايجاد مي كند. ميان مديريت و كارگران نوعي تعهد وجوددارد كه مديريت به كارگران ارزش و احترام قائل است و مسئوليتها را به آنان واگذارمي كند در مقابل ، مديريت انتظار دارد كه كارگران پاسخگوي نيازهاي مختلف كارخانه باشند.

مهمترين ركن يك سيستم ناب ، ارتباط با مشتريان است كه كه فروشندگان شركت ناب باايجاد يك سيستم اطلاعاتي دقيق در صدد ايجاد يك رابطه بين كارخانه و مشتريان هستند به نحوي كه كارخانه بتواند نيازهاي مختلف مشتريان را دقيقا شناسايي كرده و باخلق يك محصول مناسب نيازهاي مشتريان بخشهاي مختلف بازار را پاسخ دهد.بنابراين در توليد ناب همه اجزاي سيستم به شكلي مطلوب منتفع مي شوند.

 

 

منابع و ماخذ:

1 - ووماك ، جيمز، دانيل جونز، دانيل روس ; رادنژاد، آزاده ; توليد ناب ; انتشارات آترپات ،اصفهان ، 1376.

2 - سلوك دار، عليرضا; مدرك جديد بر كيفيت كارخانه هاي ساخت : چالشي به توليد ناب ;مجله روش ، سال نهم ، شماره 58، ص 21-27.

3 - BARKER R.C, "THE DESIGN OF LEAN MANUFACTURING SYSTEMSUSINGTIME - BASED ANALYSIS", INTERNATIONAL JOURNAL OF OPERATIONS ANDPRODUCTIONMANAGEMENT, VOL. 14. NO.11.1994.PP. 80-96.(WWW.EMERLD.COM)

4 - BIAZZO S. AND PANIZZOLOR, "THE ASSESSMENT OF WORKORGANIZATION IN LEAN PRODUCTION: THE RELEVANCE OF THEWORKER'SPERSPECTIVE", INTEGRATED MANUFACTURING SYSTEMS. VOL.1 .NO.1. 2000.PP.6-15. (WWW.EMERLD.COM)

5 - BOWEN D. AND YOUNGDAHL W, "LEAN SERVICE: IN DEFENSE OF APRODUCTION - LINE APPROACH", INTERNATIONAL JOURNALOF SERVICEINDUSTRY MANAGEMENT. VOL. 9. NO.3. 1998. PP.207-225. (WWW.EMERLD.COM)

6 - EMILIANI M,"SUPPORTINGSMALL BUSINESSES IN THEIR TRANSITION TOLEAN PRODUCTION", SUPPLY CHAIN MANAGMENT: AN INTERNATIONALJOURNAL. VOL.5. NO.2.2000. PP.66-70. (WWW.EMERLD.COM)

7 - LEWIS M."LEAN PRODUCTIONAND SUSTAINABLE COMPETITIVEADVANTAGE", INTERNATIONAL JOURNAL OF OPERATION & PRODUCTIONMANAGEMENT, VOL.20. NO.8.2000. PP.959-978. (WWW.EMERLD.COM)

8 - SCARBROUGH H.AND TERRY M, "FORGET JAPAN: THE VERY BRITISHRESPONSE TO LEAN PRODUCTION", EMPLOYEE RELATION, VOL. 20 NO.3.1998. PP.224-236. (WWW.EMERLD.COM)

 

 

 

 

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 08 بهمن 1393 ساعت: 16:56 منتشر شده است
برچسب ها : ,
نظرات(0)

تحقیق درباره تهويه مطبوع

بازديد: 1451

 

 تحقیق رایگان

تحقیق درباره تهويه مطبوع :

شرايط محيط زيست انسان تأثير مستقيمي برچگونگي حالات رواني ، وضعيت فيزيكي ، نحوة‌ انجام كار و بطور كلي تمام شئون زندگي او دارد . از آنجائيكه بخش عمدة‌ زندگي بشر امروزي در داخل ساختمان مي گذرد ، ايجاد شرايط مطلوب زيست محيطي در ساختمان  خواه محل كار باشد يا منزل و غيره ، واجد اهميت بسياري است كه مهمترين بخش آن تهية‌ هواي مطبوع براي ساكنين ساختمان با توجه به نوع فعاليت آنهاست . زيباترين و گرانبهاترين ساختمانها در صورتيكه فاقد سيستم تهويه مطبوع مناسب باشند قابل سكونت نخواهند بود . اهم وظايف يك سيستم تهويه مطبوع عبارتند از : كنترل دما ، رطوبت و سرعت وزش هوا ،‌زدودن گرد و غبار ، تعفن و ساير آلودگيهاي هوا و در صورت لزوم از بين بردن ميكربها و باكتريهاي معلق در هوا . گرمايش وسرمايش هوا متناسب با فصل ،‌ عمده ترين وظيفة‌ يك سيستم تهويه مطبوع بوده بقية‌ وظايف در مراتب بعدي اهميت قرار مي گيرند . آنچه مربوط به محاسبات سيستم گرمايش ساختمان مي شود رد فصل دوم عرضه شد ، اما محاسبات سيستم شامل دقايق و نكاتي است كه باعث پيچيدگي آن نسبت به گرمايش مي شوند . پرداختن به تمامي اين نكات و تشريح جزئيات انواع سيستم هاي تهويه مطبوع كه در سطح جهان مورد استفاده قرار مي گيرند ، امري است كه از مجال اين كتاب خارج بوده و نيازمند نگارش يك كتاب قطور جداگانه است . آنچه با توجه به حجم كتاب حاضر مي توان ارائه نمود تنها آن قسمت از محاسبات تهويه مطبوع را در برمي گيرد كه در تمام سيستمها مشترك بوده و عمدتاً  در ارتباط با روش هاي غالب تهويه مطبوع در ايران است .

سيستم ها و كاربرد ها تهویه مطبوع :

گزييش صحيح نوع سيستم تهويه مطبوع براي يك فضا يا ساختمان بخصوص ، تصميم بسيار حساسي است كه توسط مهندس طراح سيستم اخذ مي شود . در اين انتخاب علاوه بر دانش مهندس طراح ، نظر كارفرما و يا ساكنين و امكانات  و شرايط ساختمان نيز دخالت دارند . عوامل زيادي بايد موردتجزيه و تحليل و قضاوت قرارگيرند كه از اهم

 

آنها ، ايده هاي شخص يا سازمان سرمايه گذار و جنبه هاي اقتصادي طرح مي باشند . عمده ترين مسائلي را كه بايد ملحوظ نظر طراح سيستم تهويه مطبوع قرارگيرند مي توان بترتيب زير برشمرد :

1-    امكانات مالي شخص يا سازمان سرمايه گذار

2-    فضا يا ساختمان هدف ، موقعيت مكاني

3-    مشخصات خارج ساختمان دما ،‌رطوبت ، باد  ،  تابش آفتاب ،‌سايه

4-    تغييرات بار حرارتي داخل ساختمان ساكنين ،  چراغها ، ساير مولّدهاي حرارت

5-     قابليت ساختمان در ذخيريه كردن حرارت اكتسابي

6-                  لزوم و ظرفيت پيش سرمايش جهت كاستن از اندازة‌ دستگاههاي تهويه مطبوع و يا سرمايش جزئي ساختمان .

7-                جنبه هاي فيزيكي فضا يا ساختمان از نظر تطبيق با سيستم تهويه مطبوع ، تجهيزات و تنظيم عملكزد سيستم تحت بار حرارتي جزئي

8-    انتظارات و ايده هاي شخص كارفرما در مورد كيفيت هواي محيط

 

فضاي مورد نياز جهت نصب تجهيزات سيستم تهويه مطبوع :

وسايل و تجهيزات يك سيستم تهويه مطبوع احتياج به فضاي كافي براي نصب دارند . اين مهم بايد اكيداً‌ مورد توجه مهندس طراح سيستم قرار گرفته قبل از طرح سيستم امكانات ساختمان را در تخصيص فضاي مناسب براي تجهيزات سيستم تهويه مطبوع مورد بررسي قرار دهد . وسعت فضاي مورد نياز وسيلة‌ تهوية‌ مطبوع ممكن است آنقدر كم باشد كه بتوان آنرا حتي در داخل فضاي مورد مورد تهويه نصب نمود ، مانند فن كويل [1] يا واحد تهويه كنندة‌

 

خودكفا [2] كه در سيستم تهويه مطبوع انفرادي بكار مي روند . ولي تجهيزات يك سيستم تهويه مطبوع مركزي كه هواي مطبوع مورد نياز چندين اتاق يا فضاي ساختمان را تأمين مي كند ، احتياج به فضاي موسعتري براي نصب دارند . بعلاوه امكانات ساختمان از نظر نصب وسايلي از قبيل برج خنك كن نيز بايد ملحوظ نظر قرار گيرند .

 

انواع سيستم هاي تهويه مطبوع :

سيستم هاي تهيويه مطبوع اساساً‌ به اناع زير تقسيم مي شوند :

1-                سيستم انبساط مستقيم [3] (DX ) :

اين سيستم شامل يك واحد تهويه كنندة‌ خودكفاست كه مي تواند در داخل فضاي مورد تهويه يا در مجاورت آن نصب شود . مايع مبرد مستقيماً  در داخل كويلهاي اين واحد تبخير گرديده هواي عبوري از روي كويلها و نتيجتاً  فضاي اتاق را خنك مي كند . گرمايش فضاي موردتهويه ميتواند توسط همين واحد و يا بطور جداگانه صورت پذيرد . شكل 1-3 سيستم DX  را بطور شماتيك نشان مي دهد .

2-               سيستم تمام آب [4] :

در اين سيستم سيال ناقل حرارت ( آب سرد يا گرم ) در محل  جداگانه اي تهيه شده به داخل كويل هاي مبدل حرارتي اتاق ( مثلاً فن كويل ) ارسال مي گردد و در آنجا هوايي را كه توسط بادزن با سرعت از روي كويل عبور مي كند ، سرد يا گرم مي نمايد . شكل 2-3 سيستم تمام آب را بطور شماتيك نشان مي دهد .

 

3-              سيستم تمام هوا [5] :

در اين سيستم دستگاه تهيه كنندة‌ هواي مطبوع در محلي دروراز  فضاي مورد تهويه قرار مي گيرد . سيال ناقل حرارت ( آب سرد ، آب گرم يا بخار ) به داخل كويلهاي دستگاه تهويه مطبوع مركزي ( هواساز[6]) ارسال سده هوايي را كه توسط بادزن بسرعت از روي اين كويلها عبور داده مي شود سرد يا گرم مي كند . اين هواپس از انجام يك سلسله تحولات ديگر ( از قبيل رطوبت زني و غيره ) از طريق سيستم كانال به فضاي مورد تهويه فرستاده مي شود . شكل 3-3 يك سيستم تمام هوارا بطور شماتيك نشان مي دهد .

4-                سيستم هوا- آب [7] :

در اين سيستم كه بطور شماتيك در شكل 4-3 نشانداده شده است ، آب گرم و يا سرد تهيه شده در دستگاههايي كه دور از فضاي مورد تهويه قرار دارند . به داخل مبدل حرارتي اتاق ارسال گرديده بخش اعظم بار حرارتي اتاق را جبران مي كنند . از طرف ديگر مقداري هواي گرم يا سرد كه آن نيز در يك دستگاه هواساز مركزي تهيه شده ، به اتاق را بردوش دراد ولي در عوض نياز اتاق را به هواي تازه برآورده مي كند . مبدل حرارتي اتاق ميتواند يك واحد القايي [8]يا يك پانيل تشعشعي باشد .(رجوع شود ره فصل ؟؟؟؟ ).

5-                سيستم پمپ حرارتي[9]:

 سيستمي است كه قابليت سرمايش يا گرمايش ساختمان را باقتضاي فصل دارد . اين سيستم اساساً  يك واحد تبريد است كه مي توان از طريق يك شير مخصوص ، مسير سيال مبرد را درآن تغييرداده اواپراتور آنرا به كندانسور يا بالعكس تبديل نمود . بدين ترتيب هوادر عبور از روي كويلي كه در تابستان نقش اواپراتور را بازي مي كند ، ختنك

 

شده و در زمستان با گذر از روي همين كويل كه توسط شير مخصوص تبديل به كندانسور شده است ، گرم مي گردد . شكل 5-3 سيستم پمپ حرارتي را نشان مي دهد .

اجزاء‌سيستم تهويه مطبوع :

تجهيزات لازم براي تهية‌ هواي مطبوع در شكل 6-3 نشان داده شده عناصر اساسي و اجزاء‌ اختياري سيستم همراه با شرح وظايف هر يك از آنها ، در جدول A 3  درج گرديده اند .

 

 

جدول A – 3 : تشريح وظايف اجزاء سيستم تهويه مطبوع ( در ارتباط با شكل 6-3)

وظيفه

اجزاء سيستم

1-    مجراي ورود هواي خارج بمنظور تهويه

2-    پيش گرمايش هوا

3-    مجراي بازگشت هواي جريان يافته در اتاقها به دستگاه

4-    پالايش هوا از آلودگيها

5-    سرمايش و رطوبيت گيري هوا ( شستشوي هوا )

 

6-     گرمايش در زمستان يا گرمايش مجدد در تابستان بمنظور دست يافتن به دماي دلخواه ، كنترل مطلوب

7-    رطوبت زني

8-    رانش هوا

9-    مجراي جريان هوا به سوي فضاهاي مورد تهويه

10-            توزيع هوا در فضاهاي مورد تهويه

11-            ضميمه اي براي دستگاه هواساز كه ممكن است داراي محفظه تخليط هوا ،‌كويل گرمايي ،‌كويل سرمايي و خروجي با عملكرد بي صدا باشد .

1-    ورودي هواي خارج شامل پنجرة‌مشبك، كركره ها ،‌دمپرها

2-    پيش گرمكن

3-    ورودي هواي برگشتي  ( دمپرها )

4-    فيلتر

5-    رطوبت گير(هواشوي يا كويل سردي كه توسط آب سرد يا محلول نمكهاي مبرد ، با يا بدون پاشش عمل ميكند )

6-      كويل گرمايي

 

7-     رطوبت زن

8-    بادزن

9-    سيستم كانال

10-            خروجي هوا

11-            ترمينال هوا ( با خروجي )

 

 

 

 

 

 

سمت هوا

12- تهويه سيال سرد كننده براي قسمت 5

12- ماشين تبريد شامل كمپرسور، كندانسور، اواپراتور و لوله كشي مايع مبرد

سمت تبريد

13- رانش آب يا محلول نمك مبرد

14-مجراي انتقال آب يا محلول نمك مبرد بين مبدلهاي حرارتي

15خنك كردن آب كندانسور

 

13- پمپ

14- لوله كشي آب يا محلول نمك مبرد

15- برج خنك كن

سمت آب

16- تهية‌ بخار يا آب گرم

17- مجراي انتقال بخار يا آب گرم ازديگ به قسمت هاي 2 و 6

16- ديگ و متعلقات

17- لوله كشي

سمت گرمايش

 

 

طرح و انتخاب وسايل واجزاء سيستم تهوية مطبوع

يك سيستم تهويه مطبوع دوفصلي شال وسايل گرمايش و سرمايش مي باشد . اين مبحث را عمدتاً به وسايل واجزاء‌ سيستم سرمايش ساختمان اختصاص مي دهيم :

1- چيلر [10] :

چيلر يك مبدل حرارتي است كه آب سرد جرياني در كويل هواساز يا فن كويل را تهيه مي كند . چيلرها از نظر سيستم تبريد به دو دستة‌ تراكمي تبخيري و جذبي تقسيم مي شوند :

الف) چيلرهاي تراكمي تبخيري[11] اين چيلرها اساساً  تشكيل شده اند از اواپراتور[12] ، كمپرسور [13]،‌كندانسور[14] ، شير انبساط[15] و تعداي وسايل كنترل ( شكل     ) . مايع مبرد[16]  ( معمولاً  11- R يا 22- R ) در داخل پوستة‌ اواپراتور كه فشار آن كمتر از فشار جواست تبخير شده حرارت نهان تبخير خود را از آب جاري در لوله ها گرفته آنرا خنك مي كند . بخار خشك مبرد از طريق لولة‌ مكش به كمپرسور مي رود و فشار و دمايش افزايش يافته به كندانسور ارسال مي گردد . در داخل كندانسور ، بخار داغ مبرد توسط آب جاري در لوله ها بتدريج تقطي گرديده پس از عبور از شير انبساط و تقليل فشار ‌بار ديگر به لوله هاي اواپراتور فرستاده مي شود تا پروسة‌ فوق تكرار گردد . آب سرد تهيه شده در چيلر توسط پمپ به كويل دستگاه هواساز يا فن كويل ارسال مي گردد .

 

انتخاب چيلر از روي كاتالوگ :

براي انتخاب چيلر از روي كاتالوگ ،  لازم است پارامترهاي زير را در دست داشته باشيم :

1-    ظرفيت سرمايي[17] چيلر برحسب تن تبريد[18] (RT) :

 

12000

 

1.1×  Qt

 

ظرفيت سرمايي چيلر با احتساب 10% ضريب اطمينان بابت افت قدرت و ظرفيت سرمايي چيلر ناشي از فرسودگي دستگاه در آينده ،‌از فرمول زير محاسبه مي شود :

=  ظرفيت سرمايي چيلر  [USRT  ]

كه در آن :       بارسرمايي كل ساختمان  [Btu /hr  ]        : Qt

                  [Btu /hr  ]12000 = [USRT  ] يك تن تبريد آمريكايي

2-    دماي آب سرد خروجي[19] از چيلر : اين همان آب سردي است كه به كويل هواساز يا فن كويل وغيره ارسال مي گردد . دماي آب سرد خروجي از چيلر معمولاً  بين F 40 تا F  50 مي باشد .

 

3-   

Qt

 

 دبي آب سرد خروجي[20] از چيلر : كه عبارتست از مقدار آب سردي كه در كل سيستم جريان مي يابد و از فرمول زير محاسبه مي شود :

 

5000

 

                                                                                                            = USGPM

كه در آن :

دبي آب سرد جرياني برحسب گالن آمريكايي بردقيقه : USGPM

 

پاوند  

 

دقيقه

 

                             بار سرمايي كل ساختمان [Btu /hr  ]        : Qt

 

گالن 

 

ساعت 

 

                                      × [                  ] 60 × [                    ]  33/8 = 5000

[ اختلاف دماي آب سرد ورودي و خروجي F ] 10

4-             اختلاف دماي آب سرد ورودي و خروجي [21]چيلر : كه همان اختلاف دماي آب سرد رفت و برگشت سيستم است و معمولاً‌ برابر F 10 در نظر گرفته مي شود .

5-             دماي آب خروجي از كندانسور[22] : منظور دماي خروجي آب خنك كنندة‌ كندانسور استكه معمولاً‌ بين F85 تا F 105 در نظر گرفته مي شود . اختلاف دماي آب ورودي و خروجي كندانسور[23] معمولاً‌ F 10 مي باشد .

6-             دماي تقطير[24] : كه منظور دماي تقطير بخاي مبرد در كندانسور است و معمولاً‌ مقدارآن بين f 100 تا f 125 در نظر گرفته مي شود .

معمولاً‌ اطلاعات فوق براي انتخاب چيلر از روي كاتالوگ كافي است . ساير مشخصات از قبيل ضريب رسوب[25] ، افت فشار در قسمت هاي مختلف چيلر ، مشخصات الكتريكي و ابعاد دستگاه در كاتالوگ ارائه مي شوند .

 

 

 

GPM   

 

Ton   

 

دبي آب خنك كنندة‌ كندانسور : معمولاً  بازاء‌ هر تن تبريد ظرفيت سرمايي چيلر ، حدود GPM 3 آب جهت خنك كردن كندانسور منظور مي گردد :

                                                       [ Ton  ] ظرفيت سرمايي چيلر× [                ] 3 = [GPM ] دبي آب

در فصل ؟؟؟؟ چندين نمونه از كاتالوگ چيلرهاي تراكمي تبخيري و جذبي ارائه شده اند .

 

چيلرهاي آب

با استفاده از چيل ،‌آب ، نمك ، يا ساير مايعات سردكنندة‌مورد استفاده در سيستم هاي تبريد و تهويه مطبوع ،‌سرد مي شوند . چيلرهايي كه در ايران متداول تر هستند عبارتنداز : چيلرهاي رفت و برگشتي يا تراكمي  (reciprocating  or  compression  chillers ) ، چيلرهاي گريز از مركز (centrifugal  chillers )  و چيلرهاي جذبي (absorption  chillrs ) . بدليل عدم توليد چيلرهاي گريز از مركز در داخل كشور و تشابه عملكرد آن با چيلرهاي رفت و برگشتي ، اين نوع چيلر مورد بررسي قرار نمي گيرد .

انواع چيلر:

 1) چيلر تراكمي         2) چيلر جذبي        3) چيلر آمونياكي آب (تراكمي )

1)      چيلرهاي رفت و برگشتي

اجزاء و عملكرد آنها

كمپرسور رفت و برگشتي  (reciprocating  compressor ) اين كمپرسور يك دستگاه با جابجايي مثبت ، (positive  displacement )  است كه در محدودة‌ وسيعي از نسبتهاي فشار (pressure – ratio ) ، مقدار گذر حجمي را نسبتاً ثابت نگه مي دارد . معمولاً  در چيلرهاي مايع از سه نوع كمپرسور استفاده مي شود :

1-    كمپرسور بسته (hermetic) براي چيلرهاي با ظرفيت تا 25 تن

 

2-    كمپرسور نيم بسته (semihermetic)  براي چيلرهاي با ظرفيت تا 200تن

3-    كمپرسورهاي باز با اتصال مستقيم به محرّك ( direct – drive ) براي چيلرهاي تا ظرفيت 200 تن

كمپرسورهاي نوع باز معمولاً  گرانتر از كمپرسور بسته هستند . موتورهاي بسته عموماً  توسطي گاز مكيده شده سرد مي شوند و روتور كمپرسور بر روي محور ميل لنگ كمپرسور سوار شده است .

كندانسور ها (condensors )  اين كندانسورها مي توانند از نوع تبخيري (evaporative) ، خنك شونده با هوا (air  cooled ) يا خنك شونده با آب (water  cooled)  باشند . كندانسورهاي خنك شونده با آب ممكن است به دليل ارزانتر بودن از نوع دو لوله اي (tube – in – tube )  يا پوسته و كويل (shel  and  coil)  ، و يا به دليل متراكم تر و كم حجم تر بودن (compactness )  از نوع پوسته لوله اي (shell  and  tube )  انتخاب شوند . اكثر كندانسورهاي پوسته لوله اي قابل تعمير هستند ولي در دو نوع كندانسور ديگر ، در صورت نشت مبرّد بايد آنها را تعويض كرد . استفاده از كندانسورهاي خنك شونده با هوامتداول تر از كندانسورهاي تبخيري است .

كولرها (coolers )  اين مبدل ها كه آنها را تبخير كننده (evaporator )  نيز مي نامند معمولاً  از نوع انبساط مستقيم (direct  expansion )  هستند و در آنها مادة‌مبرّد در هنگام عبور از درون لوله ها تبخير مي شود و مايع سرد كننده (chilled  liquid )  در حال عبور از روي لوله هاي درون مبدل سرد مي شود . در دستگاههاي كوچك ، به دليل ارزانتر بودن كولرهاي دولوله اي(tube – in – tube )  گاه از اين نوع مبدل استفاده مي گردد.

شير انبساط حرارتي (thermal  expansion  valve )  اين شير مقدار جريان مبرّد از كندانسور به تبخير كننده را به گونه اي تنظيم مي كند كه گاز مكيده شده توسط كمپرسور حتماً‌ مافوق گرم (superheat )  باشد و مبرّد تبخير نشده وارد كمپرسور نگردد . ازمافوق گرم شدن بيش از حدّ مبرّد نيز بايد جلوگيري شود زيرا اين امر باعث كاهش ظرفيت دستگاه خواهد شد .

 

 

2-1-   ظرفيت ها و انواع موجود

چيلرهاي رفت و برگشتي در ظرفيت هاي 2 تا 200 تن وجود دارند . استفاده از چيلرهاي داراي چند كمپرسور به دلايل زير شايعتر مي باشد :

1.               زيادتر بودن تعداد مرحله هاي تغيير بار ، كنترل دقيق تر درجه حرارت مايع ، مصرف انرژي كمتر ، كمتر بودن شوك الكتريكي در هنگام راه افتادن كمپرسور ، و زيادتر بودن ظرفيت ذخيره ( standby  capacity )  را ميسّر مي سازد .

2.                به دليل استفاده از چند مدار مبرپد ، اين امكان وجود دارد كه در هنگام سرويس يا تعميرات جزئي برخي از اجزاء دستگاه ، بتوان ظرفيت سرمايش را تا حدودي تأمين كرد .

 

4-1- روش هاي انتخاب

تعيين ظرفيت : ظرفيت چيلرهاي رفت و برگشتي به دو صورت ارائه مي شوند . دو نوع اول كه مخصوص چيلرهاي پكيج  ( package  liquid  chiller) است ،‌مقدار ظرفيت و توان مصرفي چيلر در ازاء‌هر تركيبي از درجه حرارت آب خروجي از كندانسور و درجه حرارت آب سردكننده (chiller  watter)  [ و يا درجه حرارت حباب خشك ممحيط در مدل هاي خنك شونده با هوا ] ارائه مي گردد . در نوع دوّم مقدار ضريب و توان مصرفي چيلر بر حسب درجه حرارت هاي تقطير (condensing  temperaure )  و درجه حرارت هاي آب سردكنندة‌ مختلف نشان داده مي شود .

مصرف انرژي :

با افزايش درجه حرارت تقطير ،‌مقدار توان مصرفي در تمام انواع چيلرها افزايش مي يابد . بنابراين ، وقتي درجه حرارت آب كندانسور كم باشد ، يا اندازة‌ كندانسور خنك شونده با هوانسبتاً‌ بزرگ باشد ،‌و يا وقتي درجه حرارت آب سرد كنندة‌ خروجي از دستگاه زياد است ، مي توان از چيلري استفاده كرد كهنسبت توان مصرفي به

 

ظرفيت سرمايش آن كوچكتر باشد . در عين حال ، وقتي هزينة‌ چيلر به حداقل برسد الزاماً‌ نبايد هزينة‌ سيستم كل نيز به كمترين مقدار برسد زيرا افزايش هزينه هاي برج خنك كن يا فن كويل ،‌جبران منافع حاصل از كم بودن نسبت تراكم (compression   ratio )  را خواهد كرد .

رسوب گيري (fouling )  طبق استاندار 76- 590 انستيتوي ARI ، براي درجه بندي ظرفيت دستگاههاي چيلر رفت و برگشتي  بايد از ضريب رسوب 0.0005 ft 2.f.h /Btu  استفاده شده باشد .

2)     چيلرهاي جذبي

چيلرهاي جذبي، دستگاه هاي تبريدي هستند كه در آنها به جاي انرژي الكتريكي ، از حرارت استفاده مي شود . در اين سيكل از يك مادة‌ جاذب (absorbent)  بعنوان سيال ثانويه (secondary  fluid ) استفاده مي گردد . اين ماده ، گازهاي حاصل از تبخير مبرّد در تبخير كننده (evaporator )  از نظر فرايندهاي تبخيرو تقطير كه در دوفشار متفاوت انجام مي شوند ، شبيه هستند . تفاوت اين دو سيكل در اين است كه در سيكل جذبي براي توليد اختلاف فشار از يك مولّد (generator )  كه با حرارت كار مي كند استفاده مي گردد ولي در سيكل تراكمي ، اختلاف فشار توسط كمپرسور ايجاد خواهد شد . هردو سيكل براي كاركردن نياز به انرژي دارند . سيكل جذبي به حرارت و سيكل تراكمي به انرژي مكانيكي .

در سيكل هاي ليتيوم برومايد آب ،‌ليتيوم برومايد به عنوان مادة‌ جاذب و آب به عنوان مبرّد (refrigerant ) است ولي در سيكل هاي آمونياك آب ، آمونياك مادة‌ مبرّد خواهد بود .

كميتة‌ فني شمارة‌ 8.3 انجمن ASHRAE  اصطلاحات زير را براي محلول مبرّد جاذب ليتيوم برومايد پيشنهاد كرده است :

·                محلول جذب كنندة‌ دقيق (weak  absorbent )  كه مبرّد را از درون جذب كننده ،‌جذب كرده است و كمترين ميل تركيب با مبرّد را دارد .

 

·                محلول جذب كنندة‌ غليظ (strong  absorbent )  كه مادة‌ مبرّد در مولّد از آن جدا شده است وبنيابراين ميل تركيبي آن با مبرّد قوي است .

1-2-؟ چيلرهاي جذب با ظرفيت زياد از نوع ليتيوم برومايد آب

شكل (2-؟) طرحوارة‌ يك دستگاه چيلر جذبي با احتراق غيرمستقيم (indirect – fired )  كه در ظرفيت هاي 50   تا 1500  ton   وجود دارد را نشان مي دهد . شكل ( 3-     ) نيز دستگاه مشابهي را نشان مي دهد كه اجزاء‌ آن در داخل يك پوسته (shell)  قراردارند . چيلرهاي نشان داده شده در شكل هاي (2-  ) و (‌3- ) يك مرحله اي ( single – stage )   هستند .

دستگاههاي جذبي را مي توان با مولّد دو مرحله اي (two  -  stage generator )   نيز ساخت . چنين چيلرهايي را مي توان چيلر با اثر دوگانه (dual  effect )  ناميد . شكل (4-    ) طرحوارة‌ يك چيلر يك پوسته اي با مولّد دو مرحله اي را نشان مي دهد . مولّد مرحلة‌ اول ،‌حرارت را از خارج دريافت مي كند و باعث به جوش آ,دن مبرّد در مادة‌ جذب كنندة‌ رقيق مي شود . اين بخار داغ مبرّد (hot  refrigerant  vapor )  به مرحلة‌دوم مي رود و در آنجا از طريق حرارت دادن به محلول داراي غلظت متوسط (intermediate  concentration )   خروجي از مولد مرحلة‌ اول ، مادة مبرّد بيشتري تبخير خواهد شد . تمام اجزاء‌دستگاههاي دو مرحله اي ( به جز مولّد ) ، مشابه دستگاه هاي يك مرحله اي هستند . مزيّت دستگاه هاي دو مرحله اي ، عملكرد بالاتر و مصرف بخار كمتر ( حدود 2/3  دستگاه هاي يك مرحله اي ) آنهاست . درجه حرارت منبع حرارتي مورد نياز براي دستگاه هاي درو مرحله اي حدود 122f  بيشتر از دستگاههاي يك مرحله اي است .

اجزاء‌ چيلر جذبي :

* مولّد (generator )   يا تلغيظ كننده ( concentrator ) : دسته لوله هايي هستند مستغرق در مادة جاذب كه توسط بخار آب يا مايع داغ ، گرم مي شوند .

 

* كندانسور ( condensor ) : دسته لوله است كه در قسمت بالاي مولّد كه بخار وجود دارد نصب مي گردد و با استفاده از صفحات قطره گير ( eliminator )  از انتقال نمك جلوگيري مي شود . آب خنك كننده اي كه به كندانسور تغذيه مي شود (cooling  water )   ابتدا از درون جذب كننده (absorber )  مي گذرد .

* جذب كننده   (absorber ): دسته لوله اي است كه بر روي آن محلول غليظ جاذب پاشيده مي شود . بخار مبرّد در داخل مادة‌ جاذب تقطير مي شود و حرارت آزاد شده به آب خنك كننده انتقال مي يابد .

·                تبخير كننده (evaporator )  يا كولر (cooler)  : اين قسمت نيز يك دسته لوله است كه بر روي آن آب مبرّد پاشيده و تبخير مي گردد . مايعي كه بايد سرد شود از درون لوله ها مي گذرد . در برخي چيلرها براي جلوگيري از فرار آب مايع از تبخير كننده ، از صفحات قطره گير (eliminator )  استفاده مي كنند .

·                مبدل حرارتي محلول (solution  heat  exchanger ) : اين مبدل از نوع پوسته لوله اي (sheel-tube )  و كلاً  از جنس آهن است .

·                پمپ هاي تبخير كننده و محلول (solution  and  evaporator  pumps )  : اين پمپ ها معمولاً‌ از نوع گريز از مركز هستند و توسط الكتروموتور چرخانده مي شوند .

·                تخليه كننده (purger ): براي تخلية‌گازهاي غيرقابل تقطير(noncondenseable  gases) از تخليه كننده استفاده مي شود . وجود مقدار اندكي گاز غيرقابل تقطير مي تواند فشاركل جذب كننده رابه حدّي بالا ببرد كه فشار درون تبخير كننده تا حدّ قابل توجهي تغيير كند . مقدار ناچيزي افزايش فشار تبخير كننده موجب مي گردد درجه حرارت تبخير مادة‌ مبرّد به مقدار قابل ملاحظه اي تغيير نمايد .

·                 شيرانبساط مكانيكي (mechanical  expansion  valve ) : اين نوع شيرها در دستگاههاي جذبي كاربرد ندارند . مقدار جريان مايع مبرّد به تبخيركننده توسط يك روزنه (orifice)  يا اجزاء‌ ديگري كه بين كندانسور و تبخير كننده نصب مي شوند كنترل خواهد شد .

 

3)     چيلرهاي آمونياكي آب

شكل (10-     ) طرحوارة‌ يك دستگاه برودتي آمونياكي آب از نوع احتراق مستقيم (direct – fired)  و خنك شونده با هوا (air  cooled)  با ظرفيت هاي 3 تا 5 تن را نشان مي دهد . به دليل وجود مغايرت هاي زير بين دستگاههاي جذبي ليتيوم برومايد آب و آمونياك آب ، طراحي اين دو نوع دستگاه نيز با يكديگر تفاوت دارد :

1.               آب ( مادة‌جاذب يا absorbent ) نيز يك سايل فرّار (volatile )  است به گونه اي كه براي توليد مادة‌ جاذب غليظ (strong  abserbent )  از مادة‌ جاذب رقيق (weak  abserbent ) بايد از فرايند تقطير جزئي (fractional  distillation  process ) استفاده كرد .

2.                استفاده از آمونياك به عنوان مبرّد (refrigerant) ، باعث مي شود فشار كندانسور و تبخيركننده (evaporator )  به ترتيب در محدودة‌ 300  psia  و  70  psia  قرار بگيرد . بنابراين ، پمپ هاي محلول (solution  pumps)  از نوع پمپ هاي جابجايي مثبت (positive  displacement) خواهند بود .

3.               چون از هوا براي خنك كردن كندانسور و جذب كننده بهره گرفته مي شود ، سطوح خارجي لوله را مي توان پرده دار درنظر گرفت تا سطح تماس با هوا ، افزايش يابد.

 

عملكرد و انتخاب تجهيزات :

ظرفيت دستگاههاي جذبي آمونياك آب براساس درجه حرارت محيط 95 Fdb و 75 Fdb و درجه حرارت تغذية‌آب سردكنندة‌ 45 F  با مقدار گذر جريان در نظر گرفته شده توسط سازنده ، تعيين مي گردد . اگر دستگاه گازسوز باشد ، مقدار تقريبي cop  برابر با 0.5  خواهد بود . شكل (11-    ) نمونة‌ منحني هاي عملكرد اينگونه چيلرها رانشان مي دهد .

 

 

سرد كردن ماشيني

در تهوية‌ مطبوع تابستاني احتياج به وسايل تولدي برودت ( سرما ) است كه با در نظر گرفتن امكانات محلي و مسالة‌ اقتصادي انتخاب مي شوند . با توجه به اين كه مصرف عمدة‌ ماشين هاي مبرد در سردخانه ها و يخچالهاي خانگي و مغزه اي براي نگهداري موماد مختلف غذايي و تهية‌ يخ و صنايع ديگر چون پلاستيك سازي و الكتريكي و متالوژي و شيميايي و غيره است تهوية  مطبوع فقط جزو كوچكي از اين صنعت است . در اين قسمت فقط اشارة‌ جزئي به سيستم چيلر گازي و شرح چيلر آبزوربشن كه در تهية‌ مطبوع بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرند ، خواهد شد .

طرز راه اندازي و نگهداري چيلر:

قبل از راه اندازي چيلر نكات زير بايد مورد توجه قرار گيرد .

1- اطمينان از وجود آب در برج خنك كننده .

اگر برج آب نداشته باشد بايد شناور و اتصال آب شهر به برج مورد آزمايش قرار گيرد .

2- اطمينان از درست كاركردن پمپ برج خنك كننده .

براي اطمينان ، پس از روشن كردن پمپ ، از داخل برج خنك كننده بازديد كنيد . بايد آب از افشانك ها به حد كافي خارج شود و همة‌ سطوح برج را بپوشاند .

3- اطمينان از درست كاركردن بادرسانها .

الف تسمه ها به حد كافي محكم باشد .

ب ) ياطاقان هاي بادزن كويل روغن كاري شده باشد .

ج ) جهت گردش درست باشد .

4-    اطمينان از جهت صحيح گردش پمپ جرياني آب سرد .

 

 

5-    با ولت متر اختلاف هر فاز برق ورودي به تابلو را اندازه گيري كنيد . بايد 380 ولت كامل باشد . پس از اطمينان از كلية‌ قسمت هاي فوق ، برج را روشن كنيد و پس از 15 دقيقه در صورتيكه چراغ كنترل تابلوي برق چيلر روشن باشد ، مي توانيد چيلر را روشن كنيد .

 

حين كار چيلر به نكات زير تتوجه كنيد :

1-    درجة‌ فشار زياد چيلر ( رانش كمپرسور ) بايد بين 200 تا 260 پوند باشد .

2-    درجة‌ فشاركم چيلر ( مكش كمپرسور ) بايد بين 45 تا 75 پوند باشد .

3-    درجة‌ فشار روغن حداقل 20 پوند بيشتر از درجة‌ فشار مكش باشد .

4-    سطح شيشه نشان دهندة‌ مايع مبرد بايد صاف و بدون حالت كف زدگي باشد .

5-    روغن داخل كمپرسور حدود1/2 سطح شيشه روغن نما باشد و اگر از 4/1 سطح شيشه كم تر باشد روغن لازم را تأمين كنيد .

اشكالاتي كه مانع راه اندازي چيلر مي شود :

1-    درست كارنكردن برج خنك كننده .

2-    رسوب يا گچ گرفتگي كندانسور ( بالا رفتن درجة‌ فشار رانش ).

براي از بين بردن رسوبات حاصل در كندانسور ، از پودر ضدگچ استفاده مي شود . مقدار ماده ضدگچ ( كالكين ) در اسكلر براي هر تن ظرفيت چيلر معادل 5/1 كيلوگرم پيشنهاد مي وشد . هر كيلو مادة‌ ضدگچ را در 2ليتر آب حل كنيد و مطابق شكل  در منبع مخصوص بريزيد و پس از بستن شيرهاي آب ورودي در برج و خروجي از كندانسور به وسيلة‌ پمپ به مدار كندانسور بفرستيد و مجدداً‌ محلول را اضافه كنيد و بايد عمل تا 48 ساعت تكرار شود .

3-    درست كار نكردن مدار روغن چيلر ( قطع كنترل فشار روغن ) .

 

4-             سرد بودن داخل اواپراتور ( كولر ) . ترموستاتي كه روي لولة‌ آب سرد رفت ساختمان قراردارد براي تهوية‌ منازل و ادارات روي 45 درجة‌ فارنهايت تنظيم مي شود و تا زماني كه حرارت آب از 45 درجه بالاتر نرود ، چيلر روشن ، مگر آن كه ترموستات خراب باشد .

5-             نبودن برق سه فاز ياكم بودن ولتاژ برق ( قطع كردن بي متال جريان برق ) ابتدا از كامل بودن برق ( سه فاز و 380 ولت ) اطمينان بيابيد ، كليد راه انداز چيلر را روي حالت خاموش قراردهيد و شاسي بي متال را فشار دهيد ، سپس چيلر را روشن كنيد .

6-     قطع شدن فيوز جريان ضعيف در اثر اتصالات كوتاه يا كم بودن ولتاژ برق .

7-             اگر درجة‌ حرارت آب داخل اواپراتور (كولر) از حد معمول ( حدود 7 درجة‌ سانتي گراد ) به علت خرابي ترموستات يا پمپ جريان آب سرد يا هواگرفتن پمپ آب كم تر شود ، در اين صورت كنترل ضديخ ( انجماد ) قطع خواهد كرد . در چنين شرايطي چيلر را خاموش كنيد و از روشن كردن حتي براي ثانيه نيز اكيداً خودداري فرمائيد و پس از نرمال شدن جريان آب سرد و اطمينان از درستي ترموستات ، نسبت به راه اندازي چيلر اقدام كنيد .

8-    براي اين كه چيلر مرتب كاركند ، با توجه به نكات مورد اشاره و بدون دست كاري در كنترلرها ، قبل از رفع عيب دستگاه را روشن نكنيد .

 

اصول كار چيلر ابزوربشن

در چيلرهاي ابزوربشن مايع مبرد آب است . براي آب گرماي نهان تبخير در 100 درجة‌ سانتي گراد برابر 525 كيلوكالري بر كيلوگرم است . دماي جوش آب را مي توان پائين آورد اگر فشار در سطح آب را پائين بياوريم . مثلاً اگر فشار مطلق آب 5/0 اتمسفر صنعتي باشد ، دماي جوش 81 درجه سانتي گراد و در يكصدم اتمسفر ، آب در

 

 

5/4 درجة‌ سانتيگراد مي جوشد . به عكس هرچه فشار بيشتر شود ، درجه حرارت جوش نيز زيادتر مي شود ، مثلاً اگر فشار به 5/3 اتمسفر برسد ، آب در 147 درجة‌ سانتي گراد مي جوشد .

در چيلرهاي ابزوربشن مايع ديگري نيز به عنوان ابزوربر ( جذب كننده ) براي جذب بخارهاي آب وجود دارد كه بيشتر از محل ليتم برمايد براي اين منظور استفاده مي شود . زيرا اين محلول داراي قدرت جذب بخار آب زياد است و سمي و قابل انفجار نيست و همچنين ايجاد تركيبات مضر نمي كند .

براي درك بهتر كار اين نوع چيلرها مراحل مختلف تشريح مي شود :

اگر دو ظرف مطابق ( 14-    ) داشته باشيم كه در يكي آب و در ديگري محلول ليتم برمايد باشد و فرض كنيم كه هوا به وسيلة‌ پمپ خلاء‌ هوا از اين ظروف تخليه شده باشد ، ظرفي كه آب در آن است تبخيركننده (اواپراتور) و ظرفي كه در آن ليتم برمايد است ابزوربر مي رود و به وسيلة‌محلول آب وارد كويل مي شود و پس از خنك شدن از طرف ديگر خارج ميشود . آب سرد شده براي خنك كردن ساختمان مورد نظر به كار مي رود . حال براي بهتر كردن كيفيت كار و راندمان سيستم ، دو پمپ به شرح زير اضافه مي كنيم :

پمپ مايع مبرد ، اين پمپ آب را روي كويل مي ريزد و شدت تبخير آب را زياد مي كند .

پمپ ابزوربر ، اين پمپ محلول ليتم برمايد را به صورت اسپري در ابزوربر مي باشد و در نتيجه قدرت جذب آن را بالا مي برد .( شكل 16-  14  )

 

 

 

 

با اضافه كردن اين دو پمپ ، راندمان سيستم بالا مي رود  ، اما دو اشكال اساسي باقي مي ماند :

 

يكي اين كه محلول ليتم برمايد مرتباً‌ بخار آب را جذب مي كند و رقيق مي شود و در نتيجه قدرت جذب كنندگي خود را از دست مي دهد . براي رفع اين مشكل ، به سيستم ، بك ژنراتور ويك پمپ اضافه مي كنيم و محلول ليتم رمايد به وسيلة‌ اين پمپ ره ژنراتور مي رود و به وسيلة‌ بخار حرارت داده مي شود و در اثر حرارت ، آبي را كه جذب كرده است ، به صورت بخار خارج مي شود و محلول مجدداً  غليظ مي شود و به ابزوربر بر مي گردد .

براي رفع مشكل دوم ، به سيستم اخير يك كندانسور ( تقطير كننده ) اضافه مي كنيم تا بخار آبي كه از ژنراتور خارج مي شود به كندانسور برود و به مايع تبديل شود و دوباره به اواپراتور برگردد و در نتيجه يك مدار بسته تشكيل مي شود .( 17-14  )

حال براي تكميل سيستم و بال بردن راندمان كار ، يكمبدل حرارتي بين ژنراتور و ابزوربر قرار مي دهيم تا از يك طرف محلول رقيقي را كه از ابزوربر به ژنراتور مي رود ، گرم كند و زا طرف ديگر محلول غليظي را كه از ژنراتور به ابزوربر بر مي گردد ، خنك كند .

با توجه به اين كه هر چه درجة‌ حرارت محلول ليتم برمايد پايين تر باشد ، مي تواند آب بيشتر جذب كند بنابراين براي خارج كردن گرماي حاصل از انحلال در ابزوربر وبالابردن قدرت جذب ليتم برمايد ، يك كويل در

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ابزوربر قرار مي دهيم كه داخل آن آب سرد ( ازبرج خنك كننده ) جريان يابد .(18-        ) يك سيكل كامل چيلر آبزوربشن را نشان مي دهد .

در بعضي از مدل ها پمپ ابزوربر را حذف ميكنند و جريان محلول در اثر اختلاف فشار انجام مي گيرد .

نكتة‌ قابلذكر اين است كه محلول حاصل در ژنراتور ، تحت جاذبه و اختلاف فشار ، از مبدل حرارتي عبور ميكند ( به وسيلة‌ محلول رقيق سرد مي شود ) و به وسيلة‌ يك ادوكتور ( كه نوعي مخلوط كن است ) با محلول رقيق مخلوط مي شود و محلول مخلوط را تشكيل مي دهد و اين مخلوط به افشانك هاي ابزوربر مي رود .

 

 

در شكل (19 -        ) تحولات يك سيكل سيستم ابزوربشن براساس دياگرام تعادل براي ليتم برمايد با توجه به نقاط شماره بندي شده و فشارها و درجه حرارت و نقاط متمركز شكل ( 18-       ) نشان داده شده است .

فشار مطلق كندانسور و ژنراتور تقريباً‌ مساوي و برابر يكدهم اتمسفر است كه معمولاً  در يك پوسته قرار         مي گيرند و فشار اواپراتور و ابزوربر حدود يكصدم اتمسفر است و در يك پوسته قرارداده مي شو د ( شكل 20-   ). با توجه به فشار موجود در اواپراتور ، آب در 5/4 درجة‌ سانتي گراد مي جوشد و در نتيجه درجه حرارت آب سرد تا حدود 7 درجة‌ سانتي گراد مي رسد .

عمل سيستم

شرح اجزاي اصلي و فرعي چيلر آبزوربشن

در سيستم ابزوربشن چهار سطح تبادل حرارتي وجود دارد كه عبارتنداز :

1-    اواپراتور يا تبخير كننده .

2-    ابزوربر يا جذب كننده

3-    ژنراتور يا توليد كننده

4-    كندانسور يا تقطير كننده

در اواپراتور آب سرد كنندة‌ ساختمان در داخل لوله ها جريان مي يابد و مايع مبرد ( آبي كه تحت فشار كم قراردارد ) به وسيلة‌ افشانك ها روي اين لوله ها پاشيده مي شود و مايع مبرد پس از تبخير شدن آب ، داخل لوله را سرد تر مي كند . در ابزوربر ( جذب كننده ) محلول ليتم برمايد به وسيلة‌ افشانك ها پاشده مي شود و بخار مايع مبرد كه از اواپراتور بيرون مي آيد ، به وسيلة‌ محلول جذب و محلول رقيق دركف آن جمع مي شود . براي كمك به عمل جذب ، آب رج خنك كننده از بين لوله هايي كه در قسمت ابزوربر قرار گرفته است ، عبور مي كند تا حرارت حاصل از

 

 

انحلال رابگيرد . اواپراتور و جذب كننده در يك پوسته (استوانه ) كه فشار مطلق داخلي آن حدود يكصدم اتمسفر ( 6 ميليمتر ستون جيوه ) است ، قرار دارند .

همين طور ژنراتور و كندانسور در يك پوسته كه داراي فشار مطلق حدودهفتاد ميليمتر ستون جيوه (1/0) اتمسفر است ، قرار مي گيرند . محلول رقيق كه از ابزوربر مي آيد ، در ژنراتور ، روي لوله ها ، محلول مي جوشد و بخرا مي شود . به عبارت ديگر دراثر جوشيدن ، بخار مايع مبرد آزاد مي شود و محول ليتم برمايد غليظ به دست مي آيد كه به ابزوربر برمي گردد و بخار آب (سيال مبرد ) به كندانسور مي رود و تقطير مي شود و مايع مبرد حاصل در تشتك كندانسور جمع مي شود و تحت نيروي جاذبه و اختلاف فشار به اواپراتور برمي گردد و بدين ترتيب سيكل تكميل مي شود .

سيستم هاي آب كندانسور

سيستم هاي آب مورد استفاده در كندانسور فرايندهاي تبريد (refrigeration)  به دو گروه تقسيم مي شوند : 1)سيستم هاي يكبار در گردش once-through  (مانند آب شير ، آب چاه ، آب درياچه و رودخانه ) و  2) سيستم هاي برج با گردش مجدد (recirculating)  . معمولاً  اين سيستم ها از نوع سيستم هاي باز هستند ( به جز برج هاي با مدار بسته يا مبدل هاي حرارتي صفحه اي (plate  type  heat  exchanger )  و حداقل در دو نقطه بين آب و هوا تماس وجود خواهد داشت . در اين سيستم ها روش هاي طراحي هيدروليكي ، انتخاب پمپ و تعيين قطر لوله ها ، با سيستم هاي بسته گرمايش و سرمايش تفاوت دارد . در برخي  از سيستمهاي           صرفه جويي انرژي (heat  conservaition  sys.)  ، از كندانسورهاي دو قسمتي (split  condenser )  استفاده مي شود . در يك  قسمت از كندانسور ، حرارت لازم براي سيستم هاي دوباره گرمكن (reheater)  يامدار بستة‌ گرمايش (closed  circuite  heating) تامين مي گردد و در قسمت ديگر ، فرايند دفع حرارت (heat  rejection)  از سيكل سرمايش صورت مي گيرد .

 

 

در انتخاب پمپ سيستم آب كندانسور بايد دقت شود كه ارتفاع مكش مثبت لازم (NPSHR)  براي پمپ انتخابي وجود داشته باشد . در سيستم هاي برج خنك كن باز ، به دليل تماس مداوم آب با هوا ، مقداري اكسيژن و مواد معدني در آب وجود خواهد داشت كه باعث رسوب گيري و خوردگي سيستم مي شود . در هنگام طراحي سيستم لوله كشي كندانسور بايد به موضوع رسوب گيري و افزايش افت فشار در طي مرور زمان توجه كرد و از ضرايب رسوب گيري (fouling  factor )  رائه شده در جدول زير استفاده نمود . مقدار گذر آب بستگي به واحد تبريد (refrigeration   unit )  و درجه حرارت آب كندانسور دارد .

درجه حرارت آب برج خنك كن در برگشت به كندانسور معمولاً  چند درجه بيشتر از درجه حرارت حباب تر محيط است . اگر از آب شهر آب چاه ، آب درياچه و رودخانه به عنوان آب خنك كنندة‌ كندانسور استفاده مي گردد ، بايد در هنگام انتخاب تجهيزات ، مقدار گذر جريان ، درجه حرارت ها و حداكثر درجه حرارت اين منابع تامين آب در طي فصول مختلف كار سيستم را درنظر داشت . با توجه به كاتالوگ سازندگان نيز ميتوان مقدار گذر آب موردنياز را براساس ظرفيت سيستم و درجه حرارت هاي مختلف تقطير (condensing)  يافت .

سيستم هاي يكبار در گردش

در شكل ( 1-     ) يك كندانسور كه با آب شهر ،‌آب چاه ، يا آب رودخانه خنك مي شود نشان داده شده است . مقدار گذر جريان عبوري از كندانسور توسط يك شير كنترل كه بر روي خط رفت يا برگشت نصب مي شود كنترل مي گردد . در سيستم هاي آب شهر ، به منظور اجتناب از برگشت آب سيستم كندانسور به درون شبكة‌ شهر ، بايد اتصال سيستم آب كندانسور با آب شهر از طريق يك فاصلة‌ هوايي (air   gap )  انجام شود . اگر در يك مدار از چند كندانسور استفاده مي كنيد بايد براي هر كي از آنها شير كنترل اختصاصي در نظر بگيريد . قطر لوله هاي سيستم آب كندانسور براساس اصول ذكر شده در فصل (؟) انجام مي شود . و سرعت ها بايد 5  تا  10  fps انتخاب گردند . در

 

 

سيستم هاي آب شهر نيازي به پمپ نيست و روش انتخاب پمپ مورد نياز براي سيستم هاي آب چاه يا رودخانه همانند روش ذكر شده براي سيستم هاي برج خنك كن است .

سيستم هاي برج خنك كن

شكل ( 2-     ) نمونه اي از سيستم هاي برج خنك كن مورد استفاده براي كندانسورهاي مبرّد (refrigerant  codensor )  را نشان ميد هد . چون بايد درجه حرارت آب كندانسور از حدّ مشخصي كمتر نگردد ، يك شير تقسيم كنندة‌ جريان (diverting  control  valve )  براي كنترل حداقل درجه حرارت آب به كار برده مي شود . در هنگام لوله كشي از حوضچة برج (tower  sump )  تا پمپ بايد احتياط كافي صورت گيرد . سطح حوضچة‌ برج بايد بالاتر از پوستة‌ پمپ باشد و افت فشار لوله كشي به نحوي انتخاب شود كه ارتفاع مكش مثبت خالص (NPSH )  مناسب براي پمپ تامين شود .تمام سيستم لوله كشي  بايد به سمت برج يامكش پمپ شيب داشته باشد تا از ايجاد تله هاي هوا (air  pocket )  جلوگيري گردد .اگر در مسير مكش پمپ از صافي استفاده شده است ، بايد دو فشار سنج در طرفين آن نصب شود تا افت فشار و زمان تميز كردن صافي را بتوان تعيين كرد .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برج هاي خنك كن

اكثر سيستم هاي تهويه مطبوع و فرايندهاي صنعتي توليد حرارت مي كنند و اين حرارت بايد دفع شود . براي دفع حرارت از كندانسورها  و مبدل هيا حرارتي فرايندهاي صنعتي معمولاً  از آب به عنوان سيال واسطة‌ انتقال حرارت (medium )  استفاده مي گردد .

در زمان هاي گذشته ، آب مورد نياز از يك منبع طبيعي آب يا شبكة‌ آبرساني تامين مي شد و پس از عبور دادن آن از درون دستگاههايي كه بايد سرد شوند ، مجدداً  آن را به منبع اوليه و يا مستقيماً  به فاضلاب هدايت مي كردند . اكنون هزينه هاي آب مصرفي براي اين منظور بسيار گران شده است . همچنين ، تامين آب از منابع طبيعي نيز به دليل اثرات سوء  افزايش درجه حرارت براكولوژي منابع آب ، قابل قبول نيم باشد .

 براي سرد كردن آب و دفع مستقيم حرارت به اتمسفر مي توان از مبدل هاي حرارتي خنك شونده با هوا (air  cooled )  استفاده كرد ، ولي هزينه هاي اوليه و انرژي مصرفي اينگونه تجهيزات زياد است . چنين تجهيزاتي مي توانند آ برا تقريباً  تا حدود 20f بيشتر از درجه حرارت حباب خشك محيط ، به نحو اقتصادي سرد كنند . اين درجه حرارت براي اكثر سيستم ها تبريد (refrigeration ) و بسياري از فرايند هاي صنعتي بسيار زياد است .

با استفاده از برج خنك كن ،‌ اين مشكلات مرتفع مي گردد . بنابراين براي دفع حرارت از دستگاههاي تبريد خنك شوند با آب (water  cooled )  ، تهويه مطبوع و سيستم هاي فرايند صنعتي عموماً‌ برج خنك كن به كار برده مي شود . مقدار گذر مصرف آب براي سيستم هاي برج خنك كن فقط حدود 5% مصرف در سيستم هاي يكبار درگردش (once – through )  است و از اين نظر ، ارزانترين سيستم مي باشد . علاوه بر اين ، مقدار تخلية‌ مداوم آب گرم (blowdown) بسيار اندك است به گونه اي كه اثرات زيست محيطي آن بسيار كاهش مي يابد . سرانجام ، برج هاي خنك كن در اندازه هاي منطقي ، مي توانند آب را تا درجه حرارتي حدود 5 تا 10 F  بيشتر از درجه حرارت حباب تر محيط ( حدود 35 F  كمتر از سيستم هاي خنك شونده با هوا ) سرد كنند.

 

اصول كار :

در برج خنك كن ، آب به دليل انتقال همزمان حرارت و جرم خنك مي شود . آبي كه بايد سرد گردد توسط نازل (nozzle)  به درون برج تغذيه مي شود  و سطح تماس آب با هواي محيط با استفاده از قطعاتي كه در داخل برج قراردارند و آب به صورت يك لايه بر روي آن حركت مي كند (film – type  fill) و يا ميله هايي كه در داخل مسير پاشش آب قرار دارند و آب را به صورت ترشحات ريز در مي آورند (splash  bar) ، افزايش مي يابد . هواي محيط توسط 1) بادزن ها ، 2) جريان هاي جابجايي (convection   currents) 3) جريان طبيعي باد ، يا 4) اثر مكشي افشانك ها (induction  effect  from  sprays) در درون برج به گردش در مي آيد . بخشي از اين آب ، حرارت را جذب مي كند و در فشار ثابت از مايع به بخار تبديل مي شود . حرارت لازم براي تبخير از باقيماندة‌ آب كه به صورت مايع باقي مي ماند جذب مي گردد.

شرايط طراحي

ظرفيت حرارتي برج خنك كن را مي توان با پارامترهاي زير تعريف كرد :

1-    درجه حرارت هاي ورود و خروج آب

2-    درجه حرارت حباب تر هواي ورودي يا درجه حرارت حباب تر و حباب خشك ورودي

3-    مقدار گذر جريان آب

درجه حرارت حباب خشك هواي ورودي بر مقدار آب تبخير شده و در برج هاي خنك كن تبخيري مؤثر است . همچنين ، اين درجه حرارت بر مقدار جريان هواي عبوري از درون برج هاي هذلولي (hyperbolic   tower)   و نيز ظرفيت حرارتي هرگونه برج خنك كن با تماس غير مستقيم (indirect – contact  cooling  tower) تأثير دارد . تغيير عملكرد برج خنك كن وقتي ساير پارامترها تغيير ميكند در بخش ‹‹ منحني عملكرد ›› بررسي خواهد شد .

 

 

ظرفيت حرارتي برج هاي خنك كن مورد استفاده در تهويه مطبوع غالباً‌ براساس تن سرمايش اسمي (nominal  cooling  tonc )  بيان مي گردد . يك تن سرمايش اسمي عبارت است از 3  gpm  آب كه وقتي درجه حرارت حباب تر هواي ورودي 78  F  است ، از 95 F   تا 85 F  سرد شود . در چنين شرايطي ، برج خنك كن به ازاي هر تن سرمايش اسمي ،  15000 Btu/h  حرارت را دفع مي كند . دليل اينكه هر تن سرمايش اسمي برج 15000 Btu/h  و هر تن تبخير كننده (evaporator )  را 12000 Btu/h  در نظر مي گيرند ، بر اين فرض استوار است كه در شرايط تهويه مطبوع ، به ازاي هر 12000 Btu/h انتقال حرارت در تبخير كننده ، برج خنك كن بايد 3000 Btu/h    گرماي حاصل از كمپرسور را نيز اضافه كند . در عين حال ، در برخي كاربري ها از واحد تن اسمي استفاده نمي شود و عملكرد حرارتي برج خنك كن را براساس مقدار گذر آب ودرجه حرارت هاي كار (درجه حرارت حباب تر هواي ورودي و درجه حرارت هاي ورود و خروج آب ) بيان مي كنند .

انواع برج خنك كن

دونوع اصلي برج خنك كن وجود دارد . اولين نوع ، برج هاي با تماس مستقيم (direct  contact ) هستند كه در آنها آبگرم با هواي اتمسفر تماس مستقيم دارد (شكل  3-      ) . دومين نوع برجها ، برجهاي با تماس غير مستقيم (indirect   contact )  هستند كه در آنها بين سيال گرم و هواي اتمسفر تماس مستقيم وجود ندارد . ( شكل 4-      )

متداول ترين روش تماس مستقيم آب و هوا ، پاشش آب به درون برج است . دراين حالت ، مقدار سطح تماس آب و هوا بستگي به بازدة‌ پاشش آب (efficiency  of  sprays )  و مدت زمان تماس ( كه تابعي از ارتفاع برج وفشا رسيستم توزيع آب است ) دارد .

براي افزايش سطح و زمان تماس ، يك واسطة‌ انتقال حرارت يا قطعات پركننده (fill ) در قسمت زيرين سيستم توزيع آب و در مسير هوانصب مي شود . براي اين منظور از دو نوع قطعات پركنندة‌ (fill ) استفاده مي گردد : نوع لايه اي (film – type )  و نوع ترشحي (splash  type)  كه در شكل ( 5-    ) نشان داده شده اند .

 

د ربرج هاي با تماس غيرمستقيم ( كولرهاي مداربستة‌ سيال ) دو مدار جداگانه دوجود  دارد :1) مدار خارجي كه در آن آب در تماس با هوا قرار مي گيرد و سپس به صورت آبشاري بر روي دسته لوله ها (tube  bundle ) مي ريزد و 2) مدار داخلي كه در آن سيالي كه بايد سرد شود در داخل دسته لوله ها جريان دارد . در هنگام كار اين سيستم ، حرارت از مدار سيال داخلي به ديواره لوله هاي كويل و از آنجا به مدار آب خارجي منتقل و سپس به روش تبخيري سرد مي شود . چون مدار سيال داخلي هرگز با اتمسفرتماس ندارند ، از اين سيستم مي توان براي سيالاتي به جز آب و / يا براي جلوگيري از آلوده شدن مدار سرمايش اوليه (primary  cooling  circuit )   توسط آلاينده ها و ناخالصي هاي موجود در هوااستفاده كرد .

انواع برجهاي خنك كن با تماس مستقيم

برج هاي با جريان غيرمكانيكي هوا (nonmechanical  draft towers ) در اين نوع برج ها ، هوا به دليل پاشش آب يا اختلاف چگالي هوا به درون برج مكيده مي شود . اين برج ها فاقد قطعات پركننده  (fill )  و وسائل مكانيكي جابجا كنندة‌هوا هستند .پاشش آب ( در وضعيت عمودي يا افقي ) باعث مكش جريان هوا به داخل برج مي گردد . (شكل هاي 6-    )

چون سرعت ورود و خروج هوا در اين برجها نسبتاً  كم است ، معمولاً  جهت وزش باد بر عملكرد آنها تأثير خواهد داشت .

برج هاي دودكشي ( يا هذلولي hyperbolic ) اساساً‌ در نيروگاههاي بزرگ استفاده مي شوند ( شكل 8-    ) . انتقال حرارت مي تواند در وضعيت جريان هاي متقاطع (crossflow )  ، جريان هاي موازي (parallel  flow) يا جريان هاي با جهت مخالف (counter  flow)  انجام شود . به دليل اختلاف چگالي بين هواي گرم و مرطوب خروجي و هواي اتمسفر ، هوا به درون برج وارد مي گردد .

 

 

برج هاي با جريان هواي مكانيكي (mechanical  draft  towers ) :

طرح هاي مختلف برج هاي با جريان مكانيكي هوا در شكل ( 9-     ) نشان داده شده است . بادزن برج مي تواند در سمت ورود هوا (دهشي يا forced draft ) يا در سمت خروج هوا ( مكشي يا induced  draft ) باشد . بادزن ها معمولاً‌ با توجه به فشار خارجي موردنياز ، سطح صداي مجاز ، و مصرف انرژي مي توانند از نوع ملخي ( propeller)  يا گريز از مركز (centrifugal)  انتخاب شوند . در اين برج ها آب به سمت پايين و هوا مي تواند به صورت افقي ( انتقال حرارت متقاطع ) يا افقي ( انتقال حرارت با جريان هاي مخالف الجهت ) جريان يابد . هواممكن است از يك سمت يا از هر دو سمت وارد برج شود . هر چهار مدل برج ها ( دهشي با جريانهاي متقاطع ، مكشي با جريان هاي متقاطع ، دهشي با جريان هاي مخالف الجهت ، مكشي با جريان هاي مخالف الجهت ) د راندازه هاي گوناگون توليد مي گردند.

برج هاي خنك كن يا در كارخانه مونتاژ و براي نصب ارسال ميشوند ( شكل 10-  ) و يا از نوعي هستند كه بايد در محل ساخته و مونتاژ گردند ( شكل 11-       )

اكثر برجهايي كه در كارخانه ساخته مي شوند از جنس فلز ( معمولاً  آهن گالوانيزه ) هستند . برخي از برجها و اجزاء آن نيزاز جنس فولاد زنگ نزن و فايبرگلاس ساخته مي شوند .

در برخي از كاربري ها ، سيستمهاي مبدل حرارتي خنك شونده با هوا (air  cooled) را با سيستم هاي با جريان مكانيكي هوا (mechanical  draft )  تركيب مي كنند و يك برج خشك / تر  (dry / wet)  ايجاد مي شود ( شكل 12-       ) . يك گونه از برج هاي خشك / تر  آنهايي هستند كه داراي پيش سردكن تبخيري ( evaporatively  precooler )   مي باشند شكل ( 13-       ) . د راين برج ها ، مصرف آب در مقايسه با برج خنك كن معمولي كمتر است .

 

 

 

 

 

انواع برج هاي خنك كن با تماس غير مستقيم

كولرهاي مدار بسته ( با جريان مكانيكي هوا mechanical  draft)

در برج هايي كه از بادزن هاي مكشي (induced  fan )  يا دهشي (forced )  استفاده مي گردد مي توان جهت جريان هوا وآب را در خلاف جهت يكديگر  (counterflow) و يا در جهت متقاطع با يكديگر (cross flow)  انتخاب كرد . معمولاً  مبدلهاي حرارتي لوله اي به گونه اي نصب مي شوند كه تخلية‌ آنها به صورت ثقلي انجام گردد. پمپ موجود بر روي دستگاه آب را از حوضچة‌ جممع آوري پايين به حوضچة‌ توزيع بالايي يا آبفشان ها (sprays) هدايت مي كند . اگر چه كويل ها را مي توان از جنس هاي گوناگون ساخت ولي غالباً‌ از مس و فولاد گالوانيزه براي اين كار استفاده مي گردد . كولرهاي بامدار بسته كه مشابه كندانسورهاي تبخيري هستند به طور گسترده اي در سيستم هاي پمپ حرارتي و كمپرسورهاي مارپيچ (serew  comperssor)  استفاده مي شوند .

برج هاي كويل دارد ( با جريان مكانيكي هوا )

در اين نوع برج ، معمولاً‌ يك بخش كويل مجزا در مجاورت برج خنك كن معمولي نصب مي شود ( شكل 14-        ) . براي برج هاي با مكش مكانيكي(induced)   يا دهش مكانيكي(forced) ميتوان از هر دو آرايش جريان متقاطع (crossflow) و جريان مخالف الجهت  (counterflow)استفاده كرد . آب سردشدة‌ درون حوضچه اي كه در زير برج قراردارد(cooled  water) ، مجدداً  به صورت ثقلي به درون دسته لوله هاي مبدل حرارتي(tube bundle)  تغذيه مي گردد . اين واحدها از نظر عملكرد مشابه كولرهاي مدار بسته هستند با اين تفاوت كه هميشه لازم است از قطعات پركننده (fill)در درون برج استفاده شود و جريان هواي برج مستقيماً‌ از درون اين قطعات عبور كنند . اين واحدها كه عموماً  درمحل نصب ساخته ميشوند و داراي چند بادزن هستند ، اكثراً  در سرمايش فرايندهاي صنعتي استفاده مي گردند.

 

 

 

 

 

 

 

ملاحظات انتخاب برج   (select   considerations )

در انتخاب صحيح تجهيزات خنك كنندة‌ آب در يك كاربرد خاص بايد نوع وظيفه(duty) ، سرويس هاي موردنياز ، شرايط محيطي و معماري توجه شود . بسياري از اين عوامل با يكديگر ارتباط دارند و بايد هر يك را جداگانه ارزيابي كرد .

چون گونه هاي متعددي از تجهيزات سرمايش آب مي توانند سرمايش مورد نياز را تامين كنند ، عواملي چون ارتفاع ، طول ، عرض ، گذر حجمي هوا ، انرژي مصرفي بادزن و پمپ ، جنس مصالح مورد  استفاده در ساخت برج و كيفيت آب بر انتخاب نهايي تجهيزات تأثير دارند .

 

كاربرد برج

در اين بخش ، برخي از ملاحظات اصلي طراحي تشريح خواهد شد ولي براي اطلاع ا زپيشنهادات دقيق تر با سازندگان برج خنك كن مشورت گردد .

محل نصب (siting )

وقتي يك برج خنك كن در يك فضاي باز و بدون مانع نصب شود ، عملكرد آن رضايتبخش تر خواهد بود . اگر برج بايد درمكان هاي محور نصب گردد ، بايد موارد زير را در نظر گرفت :

 

1.               در اطراف برج بايد به حد كافي فضاي آزاد و بدون مانع وجود داشته باشد تا از ورود مناسب هوا به بادزن و امكان تعميرات و سروس برج در آينده مطمئن شد .

2.                هواي خروجي از برج نبايد به هيچ وجه ، منحرف و مجدداً  به درون برج مكيده شود . (شكل 15-    ) با برگشت هوا به درون برج ، درجه حرارت حباب تر هواي ورودي افزايش خواهد يافت و در نتيجه درجه حرارت آب ورودي و خروجي از برج ازدياد مي يابد .

موقعيت برج خنك كن معمولاً  با توجه به يك و يا چند عامل از عوامل زير تعيين مي گردد :

·        الزامات سازه اي تكيه گاه

·        محدوديت هاي موجود در انتقال دادن و حمل دستگاه به محل مورد نظر

·        مقررات محلي

·        هزينه هاي تامين خدمات جنبي براي برج خنك كن

·        همخواني با معماري بنا

با انتخاب صحيح مكان نصب برج خنك كن در مراحل اولية طراحي ،‌مشكل صدا و مه آلودگي (fog) و حمل آ ب توسط هوا (draft) نيز بهتر حل خواهد شد .

 

لوله كشي (piping)

لوله كشي ها بايد به گونه اي كه بتوانند به راحتي منبسط و منقبض شوند . اگر برج بيشتر از يك اتصال ورودي دارد ، براي هركدام از ورودي ها بايد شير تنظيم جريان(balancing  valve) درنظر گرفت .

وقتي دو يا چند برج به صورت موازي نصب شوند ، بايد يك خط لولة‌ متعادل كننده (equalizer  line) بين حوضچه هاي زير برج كشيد تا سطح آب درون حوضچه اي كه ممكن است به دليل گرفتگي نازل ها افزايش يافته

 

باشد با ساير حوضچه ها برابر شود . تاحد امكان بايد تمام لوله كشي ها و مبدل ها در پايين تر از سطح آ ب برج در هنگام كاركرن ، نصب شوند تا علاوه بر جلوگيري از سرريز شدن برج در هنگام خاموش شدن آن ، از تأمين شرايط مناسب در هنگام راه اندازي پمپ نيز اطمينان حاصل گردد . ظرفيت حوضچه هاي زير برج ( از سطح كار عادي تا تراز سرريز ) بايد به حد كافي باشد تا براي زمان راه اندازي و هنگامي كه به دلايلي لازم است آب برج قطع شود ، لوله هاي عمودي (riser)و لوله هاي توزيع پرآب باقي بماند.

روش هاي گوناگوني براي جلوگيري از توليد مه وجود دارد ، ازجمله : گرمايش هواي خروجي از برج توسط مشعل يا كويل هاي بخار ، پاشش مواد شيميايي در هواي خروجي از برج .

تصفية آب      (water   treatment)

كيفيت آب در حال گردش درون يك سيستم سرمايش تبخيري ، تأثير بسزايي بر بازدة‌ كلي سيستم ، تعميرات مورد نياز و عمر مفيد اجزاء سيستم دارد . چون آب عمدتاً‌ به دليل تبخير سرد مي شود ، غلظت مواد جامد نامحلول و ساير ناخالصي هاي موجود در آب به سرعت افزايش خواهد يافت . براي محدودكردن مقدار غلظت ناخالصي ها بايد درصد اندكي از آب در گردش درون برج را بيرون ريخت(blowdown / bleed  off). براي كسب اطلاع از جزئيات اين بحث

 

منحني هاي عملكرد (performance curves )

برج هاي خنك كن مي توانند در محدودة وسيعي از درجه حرارتها ( حتي با آبگرم 150 تا 160درجه فارينهايت ) كار كنند . در صنعت تبريد و تهويه مطبوع ، معمولاً‌ برج ها د رمحدوده اي كار مي كنند كه درجه حرارت آب ورودي به برج 90 تا 150 در جه باشد . شرايط استاندارد طراحي چنين برج هايي عبارت است از : درجة‌آبگرم ورودي  95F  در جه حرارت آب سرد خروجي 85 F درجه حرارت حباب تر ميحيط    .

 

در شكل هاي (12-        ) تا (24-        ) يك روش ارزيابي عملكرد برج خنك كن سيستم هاي تهويه مطبوع نشان داده شده است . در برج مورد نظر ، وقتي درجه حرارت حباب تر هواي ورودي 78F و درجه حرارت هاي ورود و خروج آب به ترتيب 95 و 85F باشند به ازاي هر تن اسمي مقدار3gpm آب لازم است (شكل 21-     ) . وقتي مقدار گذر آب به ازاي هرتن اسمي متفاوت با3gpm  باشد ( مثلا ً‌  5gpm و 4 ، 2 ) مي توان منحني هاي شكل هاي (22-       ) را بكار برد . براي به دست آوردن عملكرد برج وقتي گذر جريان بين مقادير نشان داده شده در شكل ها مذكور است . مي توان از ميانيابي استفاده كرد .

از اين منحني ها براي امكان سنجي تغيير دادن پارامترها در كاربري هاي خاص نيز ميتوان استفاده كرد . براي مثال ، وقتي درجه حرارت حباب تر محيط كمتر باشد ، برج خنك كن  ميتواند با ( گذر آب ) بيشتري را سرد كند . با مقايسة‌ محل تلاقي منحني دامنة‌  (renge)10Fبا درجه حرارت حباب تر  73Fوقتي درجه حرارت آب خروجي از برج 85F     است ، ميتوان دريافت كه در اين حالت قادريم 33% بيشتر بار را منتقل كنيم ( شكل 23-     ).

منحني هاي نشان داده شده در محدودة اطلاعات ارائه شده از دقت نسبتاً خوبي برخوردارند ولي نبايد از آنها براي برونيابي(EXTRAPOALTION)  د رخارج از محدودة مذكور استفاده كرد . اين منحني ها مربوط به يك نمونه برج خنك كن با اندازة متوسط(medium  size) مورد استفاده در سيستمهاي تهويه مطبوع با جريان مكانيكي هوا(mechanical  draft) داراي قطعات پركننده اي كه جريان آب به صورت لايه اي بر روي آنها حركت مي كند (film  -  filled)، و با جريان متقاطع(crossflow)  ميباشند . در ساير انواع برج ، نقطة‌ تعادل سطح درجه حرارت متفاوت خواهد بود . در عين حال ، اگر مشخصات برج مورد استفاده محدود به مشخصه هاي معمول بهره برداري ( درجه حرارت حباب تر هواي ورودي ،‌درجه حرارت هاي ورود و خروج آب ) باشد ، منحني هاي مذكور را مي توان براي ارزيابي يك برج در طي كاركرد ساليانه يا فصلي به كار برد .

 

 

وقتي مقدار گذر آب ثابت باشد ، همزمان با كاهش مقدار بار ، مقدار دامنه(range)    نيز كاهش مي يابد و بدينوسيله مقدار تقرّب درجه حرارت  (approach)بيشتر خواهد شد . اگر مقدار بار ، دامنه و گذر جريان آب ثابت باشد با كاهش يافتن مقدار با ر، درجه حرارت هاي ورورد و خروج برج كاهش خواهند يافت . چنانچه در هنگام ثابت بودن درجهحرارت حباب تر محيط ودامنه ، مقدار بار براي يك برج خاث كاهش يابد ، درجه حرارت آب خروجي از برج كمتر خواهد بود و يا به تقرّب approach) آن به حباب تر نزديكتر مي شود.

 

فصل چهارم

قطعات مكانيكي يخچال و طرز كار آن ها

1-    كمپرسور يا موتور : به طور كلي عمل تراكمي گاز را كار مكانيكي كمپرسور ميتوان نام برد .

كمپرسورها يا به صورت سيلندر پيستوني و يا به صورت كف گرد (رتوري ) مي باشند .

1-    كمپرسورها COMPRESSORS

مقدمه : سيستم هاي تبريد از سه قسمت عمده ساخته شده است كه عبارتند از : كمپرسور ، كندانسور ، اواپراتورو براي  تكميل عمليات در سيستم ، همزمان فعاليت مي كنند . هر تغييري كه در يكي از اعضاي سيستم پيپ آيد ممكن است در وضعيت عضو ديگر مؤثر باشد . مثلاً  تغيير درجة‌ حرارت كندانسور باعث تغيير در مقدار مبرد جرياني و ايجاد اختلاف فشار اواپراتور و از جمله تغيير در كار شير اتوماتيك مي نمايد . بررسي كمپرسورها كه وظيفة‌ تراكم را در سيستم ها يتبريد تراكمي به عهده دارند و در مرحلة‌اول مورد بحث قرارمي گيرد . كمپرسورها بعنوان قلب يك سيستم تراكمي بوده و معمولاً  بهترين آنها كه در سردكننده ها مورد استفاده قرار ميگيرند عبارتنداز :

الف : كمپرسورهاي دوار   ROTARY  COMPRESSORS

ب : كمپرسورهاي گريز ازمركز      CENTRIFUGAL  COMPRESSORS

 

ج : كمپرسورهاي متقارن   RECIPROCATING   COMPRESSORS

 الف كمپرسورهاي دوار:

 معمولاً  با قدرتهاي كمتر از يك اسب بخار ساخته مي شوند و در صورتي كه براي ايجاد فشاركم موردنياز باشد با قدرتهاي چند صد اسب نيز تهيه مي شوند .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اين كمپرسورها ممكن است در دونوع غلطكي (Voller)  و يا تيغه اي ساخته شوند . نوع غلطكي آن از يك سيلندر تشكيل شده كه محوريا همان غلطك به طور خارج از مركز در داخل سيلندر مي چرخد و يك تيغه به كمك فنر ، قسمت مكش را از قسمت رانش جدا ميكند . در كمپرسورهاي دوار از نوع تيغه اي ، كه در شكل نشان داده شده است

 

 

، غلطك روي محور خودش مي چرخد ولي سيلندر و غلطك هم محور نمي باشند . اين غلطك داراي دو يا چند تيغه مي باشد كه بعلت خاصيت گريز از مركز ، در حال چرخش محور تيغه ها به بدنة‌ سيلندر فشرده مي شود .

ب كمپرسورهاي سانتريفوژ (گريز ازمركز ) CENTRIFUGAL   COMPRESSORS

كمپرسورهاي سانتريفوژ از نظر ساختمان كاملا ً‌ مشابه پمپهاي سانتريفوژ بوده و براساس نيروي گريز از مركز كار مي كنند . به اين ترتيب كه از طرف پره ها سرعتي به ذرات گازداده شده و فشار آن را افزايش مي دهد گازي كه با سرعت  از پره ها خارج مي شود وارد محفظة‌ حلزوني شده مقداري از انرژي آن به فشار تبديل ميگردد . كمپرسورهاي سانتريفوژ از نوع ماشينهاي با ظرفيت زياد بوده و از حدود 50 تا 3000 تن ظرفيت ساخته مي شوند . اين كنپرسورها با وجود اين كه معمولاً  چند طبقه ( چند چرخي ) ساخته مي شوند ، ولي براي فشارهاي كم مي توان از نوع يك طبقه نيزي استفاده كرد .

  در سيستم هاي با كمپرسور هاي چند طبقه ، درجه حرارت در اواپراتور را تا حدود  -100 F  مي توان كاهش داد ولي معمولاً‌ بيشترين كاربرد اين كمپرسورها در سيستم هاي تهوية‌ مطبوع و براي تهية‌ آب سرد با درجة‌ حرارت معادل 45 F ميباشد .

ج ) كمپرسورهاي متقارن

در كمپرسورهاي متقارن كه گاهي متناوب نيز خوانده مي شوند از حركت پيستون  در داخل سيلندر استفاده كرده و به وسيلة‌ سوپاپهاي مكش و فشار گاز مبرد را متراكم مي نمايند .

كاربرد كمپرسورهاي متقارن بيشتر در تبريد خانگي و صنعتي است و معمولاً  با قدرتهاي متفاوت از چند دهم اسب بخار تا چند صد اسب بخار به بازار عرضه مي شوند .

در اين كمپرسورها هنگامي مكش پيستون ، گاز مبرد از راه سوپاپ مكش وارد سيلندر شده و زمانيكه پيستون عمل تراكم را انجام ميد هد ، به وسيلة‌ سوپاپ فشار مبرد به خارج فرستاده  مي شود .

 

همچنين در اين كمپرسورها الكتروموتوري به وسيلة‌ محور خود باعث گردش كمپرسور مي گردد . كه اگر اين موتور جدا از كمپرسور قرارگرفته باشد ، كمپرسور از هم فقط به منظور گرفتن رطوبت احتمالي موجود در گاز فريون مي باشد و به اين جهت است كه كيفيت والاي گاز فريون را درهرچه خشكتر بودن آن ميدانند .

بنابراين توجه دقيق به مسئله تخليه كامل سيستم از هرگونه رطوبت يكي از اركان اصلي صنعت توليد دستگاههاي مولد سرما بوده و رابطه مستقيم با راندمان برودتي عالي و دوام دستگاههاي توليدي يا تعمير شده دارد .

يكي ديگر از قوايد عمل وكيوم آنست كه گاز فريون در خلاء جوشش دارد و نقطة‌ جوش آن در اين حالت پايين است.

نوع باز و در صورتي كه موتور و كمپرسور هردو داخل يك محفظة‌ جاسازي شده قرار گرفته باشند كمپرسور ازنوع بسته ناميده مي شوند . در كمپرسورهاي بسته موتور در محفظة‌ كمپرسور قراردارد تنها اشكالي كه در اين كمپرسورها ممكن است به وجود آيد ، وجود رطوبت است كه بايستي قبل از ورود به موتور كمپرسور برطرف شود .

اجزاء تشكيل دهندة‌ كمپرسورهاي مورد مصرف يخچالهاي خانگي عبارتند از :

1-    كارتر براي روغن ، استاتور ، رتور ، قاشقك ، ميل لنگ ، شاتون ، پيستون ، دسته پيستون ، مخزن ، والودمش و مكش ، سيلندر و فنرهاي نگهدارنده

استاتور : داراي شيارهايي مي باشند كه به تناسب قدرت شيارها تعدادشان فرق مي كند ولي اغلب داراي 24 شيار و يا 20 شيار مي باشد ، و در داخل شيارها دونوع سيم پيچي جا ميگيرد 1- اصلي  2- راه انداز كه دو سر مشترك را (كاما  C ) مي گويند و يك سر اصلي را (رانينگ   R ) و سر ديگر كمكي را ( استارت S ) مي نامند . براي پي بردن به نوع سرسيمها مي توان از اهم متر استفاده كرد . كه ( در قسمت مدار برقي توضيح داده شده است ). استاتور درموقع وصل به برق ميدان مغناطيسي توليد مي كند . و روتور را به حركت در مي آورد .

 

 

روتور : كه به تحرك استاتور پيستون را به حركت در مي آورد و به سر ديگر روتور يك قاشقك وصل گرديده كه روغن را براي خنك كردن و تسهيل حركت پيستون به روي آنها مي پاشد .

مخزن كمپرسور : هميشه در خودگاز ذخيره دارد و در حالت اوليه مكش پيستون گاز مخزن به طرف سيلند رو بالعكس به لولة‌ رفت مي رسد .

سرريز : گاز اضافي سيلندر از طريق سرريز به فضاي كمپرسور باز مي گردد .

والو : داراي روزنه هايي است براي مكش و دمش و داراي دو صفحه مي باشد كه يكي در حال دمش جلو روزنة  مكش را ميگيرد كه اكثر به صورت شكل برگ مي باشد . ديگري در حالت مكش جلو روزنة‌ دهش را مي گيرد و منحني شكل مي باشد ، كه اصطلاحاً  والو دهش و مكش مي گويند .

سرسيلندر : داراي دوحفره است كه اين حفره ها به مخزنها و غيره راه دارند و توسط والو ، مكش و دهش انجام مي شود .

سيلند و پيستون : سيلند فضايي است كه پيستون در داخل آن قراردارد و حركت مي كند .( عقب و جلو مي رود )

پوستة كارتر : دركف آن روغن مخصوص قراردارد و داراي چهار فنر مي باشد . كه كار فنرها جلوگيري از لرزش موتور مي باشد .

فضاي كمپرسور : كه گاز فريون در داخل آن قرار ميگيرد .

قسمتبيروني كمپرسور : داراي سه لوله مي باشد كه يكي را لولة‌ كور وديگري را لولة‌ رفت يا دهش و سومي را لولة  برگشت يا مكش مي گويند .

كمپرسورها يا 3 لوله اي هستند يا 5 لوله اي در نوع 5 لوله اي دو لوله آن از داخل روغن عبور مي كند و مطابق شكل در مدار قرار مي گيرند و بيشتر در يخچال فريزرها و يا فريزرتمام ها به كار مي روند .

 

 

در اين حالت از لوله رفت ، گاز به كندانسور و در برگشت به داخل لوله ئي كه از روغن عبور كرده در نتيجه گرماي خود را به روغن مي دهد در اين حالت  روغن كمپرسور روانتر مي شود ،و گاز كه ميخواهد وارد كندانسور دومي شود زودتر به مايع تبديل شده و در نتيجه سرمازائي بيشتري دارد و ضمناً‌ چون اصولاً  فريزرها سرماي بيشتري دارند لذا بهتر است از كمپرسورهاي 5 لوله اي و كندانسورهاي 4 لوله اي استفاده شود .

 

 روغن كاري كمپرسورها

1-    روغن زدن در كمپرسورها به روش هاي زير انجام مي شود :

چنانچه كارتر يعني قسمت كف كمپرسور را بخواهيم روغن بريزيم كافي است روغن را به وسيله يك قيف داخل كمپرسور بريزيم . ولي وقتي مدار در حالت عمل باشد مي توان به وسيله يك شيلنگ و يك ليوان از روغن به اندازه ريخته شده استفاده كرد كه در نتيجه كمپرسور با مكش روغن را در خود مي كشد ، و بايد دقت كنيد كه هوانكشد ، شكل زير اين دو حالت را نشان مي دهد .

2-    براي تخليه روغن كمپرسور معمولاً شير تخليه روغن پيش بيني نشده فقط در برخي از دستگاهها ست كه مجهز به يك شير تخليه مي باشد و يا يك پيچ كارتر دارند .درمورد كمپرسورهاي قديمي كه احتياج به تعمير بيشتر داشتند ، داراي شير تخليه بودند ولي كمپرسورهاي مدرن كنوني كه مرغوب تر و مطمئن تر است فقط در نوع بزرگ آنهاداراي سيم پيچ كارتر هستند ولي روي كمپرسورهاي كوچك كه پيچ كارتر ندارند ميتوان مطابق شكل تخليه كرد يعني با سرنگ يا مكيدن و قراردادن سرشيلنگ در يك ليوان ، دقت كنيد كه اين كار به آرامي انجام شود .

درمورد كمپرسورهاي بدون شير يا پيچ مثل يخچال اين عمل ، از لوله شارژ انجام مي شود يعني با قراردادن يك شيلنگ باريك در ليوان روغن اندازه شده و بستن آن به لوله شارژ و روشن كردن كمپرسور روغن وارد

 

كمپرسور مي شود ، البته در اين نوع كمپرسورها اگر بخواهيم روغن را تخليه كنيم بايد قبل از نصب ، اينكار را انجام دهيم و روغن را تعويض ويا تخليه كنيم .

براي روغن زدن به نكت زير توجه كنيد :

1-    روغن مورد استفاده بايد پاك و تميز باشد .

2-    روغن بدون رطوبت باشد .

3-    از روغن در بسته استفاده كنيد .

4-    در كمپرسورهاي زير بار دقت كنيد در زمان فشار كم اين عمل را انجام دهيد .

5-    از روغن زدن بيش از حد خووداري كنيد زيرا باعث افت ضريب تبديل حرارتي مي شود و امكان از كار افتادن كمپرسور وجود دارد . و مي تواند باعث برگشت ماده سردساز به صورت مايع به كمپرسور گردد.

 

نيرو

 

تعاريف

سطح فشار 

 
فشار چيست ؟ نيرويي است كه باعث حركت يا تغيير حالت ماده مي شود .                          =  فشار

كه در فرمول مشاهده مي شودفشار با نيرو نسبت مستقيم وبا سطح نسبت عكس دارد. واحداندازه گيري آن پوند بر اينچ است P.S.I

قانون كلي گازها

1-    قانون بويل : حجم گاز نسبت عكس با فشار دارد به شرط آنكه درجه حرارت ثابت باشد .

2-    قانون چارلز : حجم گاز نسبت مستقيم با درجه حرارت دارد به شرط آنكه فشار ثابت باشد .

3-    قانون دالتون : فشار مخلوط چند برابر گاز است با مجموع فشارهاي جزئي مركب از گازها

علت وكيوم كردن دو حالت دارد

 

 

1-    نقطه جوش فريون ( مبرد ) با بودن هوا در حد بالايي خواهد بود و براي سردسازي مناسب نيست لذا وقتي وكيوم انجام مي شود در اصل خلاء ايجاد شده و ماده مبرد به دليل نبودن هوانقطه جوشش تا حد قابل توجهي كاهش مي يابد و به راحتي در اواپراتور تبخير مي گردد .

2-    كمپرسور داغ نمي شود و مسير گاز بهتر و راحت تر خواهد بود و در لوله موئي ايجاد دمپرينگ و يا مسدود شدن آن نخواهد شد و شارژ گاز راحت تر انجام مي گيرد .

كندانسورها Condensers

مقدمه : گاز داغ رانده شده از كمپرسور حرارت خود را در كندانسور به وسيله هوا يا آب ازدست داده و تبديل به مايع مي شود . كندانسورها را باتوجه به عامل خنك كننده گي آنها كه هوا يا آب باشد طبقه بندي كرده و به نام كندانسور هوايي يا كندانسور آبي مي نامند . گاهي اوقات از هوا و آب مشتركاً‌ براي خنك كردن كندانسور استفاده مي نمايند كه در اين صورت كندانسور را تبخيري مي گويند .

كندانسورهاي هوايي :

در كندانسورها اگر به جاي آب از هوا براي جذب كردن حرارت گاز مبرد ، استفاده شود كندانسور را هوايي مي نامند. كندانسورهاي هوايي معمولاً‌  از لوله هاي پره دار ساخته مي شوند تا بتوانند حرارت گاز را به هواي جرياني ، بيشتر منتقل نمايند .

تا چند سال پيش از كندانسورهاي هوايي در دستگاه هايي با قدرت كمتر تا حدود 2 اسب بخار استفاده مي شد ولي با بكار بردن كندانسورهاي هوايي كه به طور سري ساخته مي شوند ، مي توان تا قدرتهاي حدود 100 اسب بخارنيز از اين نوع كندانسورها استفاده نمود .

 

 

 

كندانسورهاي آبي : 

كندانسورهاي آبي را به انواع : كندانسورهاي افقي پوسته و لوله ، عمودي پوسته و لوله ؛ تقسيم بندي كرده اند و معمولترين آنها كندانسورهاي افقي از نوع پوسته و لوله مي باشند . در اين كندانسورها داغ مبرد كه از كمپرسور خارج شده است از قسمت فوقاني پوسته وارد و در تمام پوسته پخش شده و در اثر جريان آب در داخل لوله ها و جذب حرارت ، گاز مبرد به صورت مايع از قسمت تحتاني پوسته خارج مي شود . مايع خروجي از كندانسور مستقيماً  به طرف شير انبساط حركت كرده و اگر مخزن مايعي در سيستم وجود داشته باشد از طريق اين مخزن به طرف شير انبساط و اواپراتور رانده مي شود . د ربعضي از مخازن مايع ، لوله باريكي از قسمت بالا به طرف كندانسور كشيده شده كه گاز داخلي مخزن را مجدداً  به كندانسور ميفرستد تا در آنجا به مايع تبديل شود .

 

 

 

 

قسمت هاي مختلف كندانسور :

 كندانسور تشكيل شده است از تعدادي لوله كه به صورت مارپيچي در پشت يخچال قراردارد و اين لوله ها به وسيله ميله يا صفحاتي به يكديگر متصل شده اند كه براي نگهداري لوله ها و همچنين براي تبادل حرارتي و انتقال حرارت به وسيله اين صفات و ميله ها به لوله هاي كندانسور و سريع كردن عمل جابجايي هوامي باشد . كندانسوراز انتهاي لوله رانش شروع شده و به  دراير يا فيلتر متصل مي شود گازي كه از كمپرسور وارد لوله رانش مي شود چون گرم است وارد لوله هاي  كندانسور مي شود . در اينجا در اثر برخورد هوابه صفحات و عبور اين گاز از لوله ها و با در نظر گرفتن

 

 

اين كه هواي گرم در بالا و هواي سرد چون سنگين است در پائين قرار مي گيرد ، در نتيجه گاز در بالا گرم و هرچه به طرف پائين تر مي آيد سرد خواهد شد و در اثر سرد شدن حجم آن كم شده و به مايع تبديل خواهد شد .

اگر كندانسور در پشت يخچال كمي مايل قرارگيرد عمل مايع شدن بهتر انجام مي شود زيرا جابجايي هوا بهتر انجام مي گردد . در بعضي از كندانسورها به واسطه اينكه عمل مايع شدن گاز بهتر و زودتر انجام گيرد در جلوي كندانسور فن (پنكه ) قرار مي دهند ، اين فن جابجايي هوارا سريعتر انجام ميد هد و در نتيجه گاز زودتر به مايع تبديل خواهد شد و به طور كل ياين فنها هم زمان با كمپرسور كار مي كنند در بعضي از كمپرسورها فن را طوري قرارمي دهند كه علاوه برجابجايي هوا براي كندانسور از طرف ديگر ، كمپرسور رانيز خنك مي كند در نتيجه كمپرسور گرم نخواهد شد .

 

فيلترها

فيلتر فيلتر دراير ( صافي صافي و خشك كن ) : عبارت است از يك لوله استوانه اي شكل كه داراي يك راه ورود و يك راه خروج مي باشد فيلتر با فيلتر دراير راه ورود آن به انتهاي لوله هاي كندانسور و راه خروج آن به ابتداي لولة‌ موئي ( كاپيلاري تيوب ) وصل ميگردد.

دراير ( رطوبت گير ) در قسمت داخلي آن ماده اي به نام سيني گاژر به مقدار   ¾  1   اونس و ماده ديگري به نام دراير به مقدار   1 ½   اونس وجود دارد اين ماده به مقدار معيني مي تواند رطوبت را جذب كند چون به حد اشباع رسيد ديگر خاصيت اوليه را ندارد . در دو انتهاي دراير صفحه فلزي مشبك يكي درشت و ديگري ريز وجود دارد كه در روي آن صفحة‌ مشبك يك لايه نمد قراردارد قسمت ورودي بايد طرف صفحه مشبك درشت باشد كه در روي دراير با علامت فلش نشان داده شده است . چون گاز فريون با اكسيژن تركيب مي شود و ماده اي به نام پنيرك ايجاد ميكند و اين پنيرك جلوي لوله موئي راميگيرد بدين منظور براي گرفتن رطوبت داخل لوله ها رطوبت گير دراير قرار مي دهند . اگر دراير در معرض هوا قرارگيرد فاسد مي شود .

 

فيلتر :

فيلتريك يك نوع رطوبت گير است كه فرق آن با دراير در اين است كه ماده سيني گاژر و دراير ندارد فقط توسط صفح هاي مشبك يا توري تا اندازه اي رطوبت را مي گيرد و همان عمل صافي را انجام مي دهد اگر به طوري كامل لوله هاي مزبور توسط وكيوم پمپ تخليه شود مي توان به جاي دراير فيلتر قرارداد عمل رطوبت گيري فيلتر كمتر از دراير است در اين نوع فيلتر ها براي اين كه عمل رطوبت گيري بهتر انجام گيرد توسط سرنگ ، مقدار 3 سي سي مايعي به نام (تاوزن ) وارد فيلتر مي كنند . اين مايع نوعي از همان سيني گاژر است . در اين نوع فيلترها لوله اي علاوه بر لوله هاي ورودي و خروجي قراردارد كه براي تخلية‌ هوا و شارژ گاز به كار مي رود .

طريقة‌بستن دراير يا فيلتر : اگر دراير در معرض هواقرار گيرد در اثر جذب اكسيژن فاسد مي شود ، لذا براي تعمير هريك از لوله ها كه در مسير دراير قراردارد پس از تعويض لوله و يا تعمير آن ، دراير بايد عوض شود ، براي تعويض آن قبلاً‌ بايد مقداري گاز وارد لوله ها نمود و سپس دراير را تعويض كرد بدين منظور چون در حالت تعويض ، گاز از لوله ها خارج مي شود در اين صورت هواوارد دراير نخواهد شد و چون يك طرف دراير به لوله موئي بسته مي شود بايد توجه داست كه لوله موئي بيش از اندازه وارد دراير نشود ، چون در برخورد آن با صفحه هاي مشبك باعث پاره كردن صفحات خواهد شد . در يخچال سازيها تعويض دراير در جاي غير مرطوب انجام مي شود و اين عمل بايد سريع انجام گيرد .

 

لوله موئي  ( كاپيلاري تيوپ ) فشار شكن (Capilary  Tube)

چنانكه از اسم آن پيداست يك لولة‌ نازك مي باشد كه يك سر آن به لولة‌ اواپراتور و يك سر ديگر آن به فيلتر ( صافي ) وصل مي شود ، طول اين لوله از روي جدول مربوطه بايد مشخص شود .

 

 

در لولة  فوق بعلت سطح مقطع كم ، فشار دراين لوله كم مي شود كه آن را لولة‌ فشارشكن نيز مي گويند . مايع فريون در اثر كاركرد كمپرسور از اين لوله عبور مي كند و در اثر ازدياد طول لولة‌ موئي در انتهاي آن به حالت بحراني يا بخار در مي آيد و سپس وارد اواپراتور مي شود .

چون لولة‌ موئي گرم مي شود و لوله برگشت نيز خنك است در نتيجة‌ آن دو لوله را به يكديگر مي چسبانند تا در اثر جابجا شدن سرما و گرما عمل حركت در لولة‌ برگشت سريعتر انجام شود .

لولة‌ موئي رانمي توان به وسيله اره بريد چون با داشتن قطر كم امكان كورشدن آن زياد است و در اين صورت به وسيله سوهان دور آن را كمي سائيده و سپس با خم كردن آن به چپ و راست بريده مي شود .

امتحان كردن لوله موئي : براي اين كه بدانيم لوله موئي باز است و گرفتگي ندارد ، آنرا با فشار هوا يا مكيدن با دهان مي توان آزمايش كرد و در صورت گرفتگي با فشار هوا و گرم كردن بايد آن را باز كرد .

 

اواپراتور يا اتاق يخ :

اواپراتور يا اتاق يخ كه به صورت مكعب مستطيل مي باشد و در اطراف آن لوله هاي مسي به صورت مارپيچ و يا لوله سرخود مي باشد قطر داخلي آن از قطر لوله موئي بيشتر است و به همين دليل است كه وقتي مايع فريون به هم فشرده به صورت بخار وارد اين لوله مي شود مولكولهاي آن ازهم باز شده هر مولكول آن قادر است مقداري از حرارت داخل اواپراتور را به خود جذب كند و در اثر گرماگيري اواپراتور خنك مي شود ، چون درب اواپاتور بسته است هواي گرم آن جذب خواهد شد و بدين صورت  يخ مي زند و چون هواي گرم اواپراتور تمام مي شود از هواي گرم داخل يخچال ( هواي گرم سبك تر از هواي سرد است به طرف بالا حركت مي كند ) و اين هواي گرم در تمام محيط تمام شده و داخل يخچال خنك مي شود و داخل اواپراتور كاملاً‌ يخ مي زند .

 

 

انواع اواپراتور : اواپراتورها بر دونوعند :

1-    اواپراتور نوع خنك

2-    اواپراتور نوع مرطوب

اواپراتور نوع خنك :

 قسمت اعظم سطح حرارتي با بخار مبرد د رتماس مي باشد . بدين صورت كه مايع مبرد پس از عبور از شير انبساط شروع به بخار شدن نموده و تا به انتهاي لوله ها برسد كاملاً‌ بخار شده و حرارت هواي محيط را جذب و باعث سرد شدن داخل اواپراتور مي گردد .

اواپراتورنوع مرطوب :

در اين نوع اواپراتور به جاي بخار مبرد ، مايع مبرد وارد شير انبساط ( نوع شير شناوري ) شده و به طرف لوله مارپيچ جريان مي يابد . حرارت خارج و فشار كم داخلي باعث مي شود كه مايع مبرد در مسير خود شروع به بخارشدن نموده و مخلوطي از مايع و بخار به طرف محفظة‌ شير شناور ( جداكن ) جريان يابد . وظيفه اين مخزن جداكردن بخار از مايع مبرد مي باشد كه مايع را به درون لوله هاي اواپراتور مي ريزد و بخار را به طرف كمپرسور هدايت مي كند . بنابراين وظيفه مخزن جداكن ، تجزيه بخارو مايع مبرد ، به هنگام خروج از شير شناور مي باشد . در شكل نمونة‌ ساده اي از نوع اواپراتور مرطوب نشان داده شده است .

براي تشخيص اين كه اواپراتور از نوع مرطوب يا خشك مي باشد كافي است كه معلوم شود در سيستم تبريد ، تقليل دهندة‌ فشار ،  از نوع شير شناوري است ويا از نوع شير انبساط مي باشد . چون در اواپراتورهاي مرطوب اجباراً  از شير شناوري استفاده مي شود .

لوله برگشت يا لوله مكش :

 

 

 لولة‌ برگشت لوله اي است كه از انتهاي لوله هاي اواپراتور شروع شده و سر ديگر آن به كمپرسور ختم مي شود . گاز فريون پس از انجام عمل سرما و ايجاد برودت از راه لوله برگشت به داخل كمپرسور ،‌به علت مكش دريچة‌ دوم كمپرسور ، وارد آن مي شود اين لوله ازمس ساخته شده كه براي استحكام بيشتر آن را از آلياژهاي مخصوص مس مي سازند .

به طور كلي لوله ها  را از جنس مس مي گيرند كه هم از نظر قيمت و هم از نظر خمكاري و قدرت آن مناسب باشد . لوله رانش كه از كمپرسور به كندانسور متصل مي شود گاز را در اين لوله تحت فشار از كمپرسور به كندانسور هدايت مي كند .

اكسپنشن والو ترموستاتيك ( شير انبساط حرارتي )

اكسپنشن والو در دستگاههاي سردكننده (يخچال ويتريني ) به جاي لوله موئي به كار مي رود و از نظر ساختماني بر دونوع ميباشد :

1- شير اتوماتيك بلودار     

3-    شير اتوماتيك بدون بلو

1-    شير اتوماتيك بلودار

اين شير اتوماتيك از يك قسمت تاشونده تشكيل شده است . كار اين شيرها كنترل مقدار عبور مايع سردكننده مي باشد . قسمت تاشونده به انتهاي لولة‌ بلو ،‌منتهي مي شود . در زير قسمت تاشونده ، يك اهرم وجود دارد كه در قسمت تحتاني اهرم ، سوزن و فنر و در قسمت فوقاني آن ، دريچة‌ ورود گاز مي باشد . لولة‌ بلو به جدار جانب اواپراتور متصل مي شود . هنگامي كه اواپراتور به تدريج سرد مي شود ، اتر موجود در لوله بلو در اثر سرماي حاصله منقبض شده و فشا رداخل اكسپنشن والو كم مي شود . در نتيجه سوزن مربوطه به واسطه انرژي فنر به طرف بالا حركت نموده و را ه ورود گاز را به مقدار لزوم مي بندد . همين طور موقعي كه اواپراتور به تدريج گرم مي شود ، گرماي حاصله موجب زياد

 

شدن فشار اتر داخل اكسپنشن والو  و لولة‌ بلو مي گردد . در نتيجه اهرم فنر مربوطه به طرف پايين رانده مي شود و دريچة‌ مايع فريون بيشتر باز مي شود و مقدار بيشتري فريون به داخل لوله هاي اواپراتور مي ريزد . در اكسپنشن والوها راه ورود را با كلمة‌ In  و راه خروج را با كلمة‌ Out  نشان ميدهند . در شكل زير يك اكسپنشن والو بلودار نشان داده شده است .

اكسپنشن والو بدون بلو :

در اين نوع اكسپنشن والو ، لولة‌بلو وجود نداشته و از نظر ساختمان داخلي شبيه به اكسپنشني والو بلودار مي باشد . اكسپنشن والوهاي بدون بلو داراي يك پيچ تنظيم ميباشد كه در قسمت فوقاني ، قسمت تاشونده قراردارد . در شكل زير نمايش داخلي يك اكسپنشن والو بدون بلو نشان داده شده است .

گازنما : 

در دستگاههاي سردكننده براي تشخيص رطوبت از گازنما استفاده مي شود كه اين دستگاه بعد از دراير نصب مي شود . علاوه برنشان دادن مايع خنك كننده در بعضي از گازنماها يك دايره سبزرنگ دروسط آن قرار دارد كه اگر رطوبت در مسير باشد و دراير خوب كار نكند به تدريج رنگ آن زرد خواهد شد .

طرق حركت گاز و عمل آن در يك سيستم سرد كننده

1-    توسط كمپرسور ،‌گاز تحت فشار قرارگرفته و به داخل كندانسور مي رود و در اثر فشار گرم مي شود . براي اينكه گاز به مايع تبديل شود بايد حرارت خود را از دست بدهد لذا توسط كندانسور و صفحه هادي كه روي كندانسور نصب شده ، حرارت گرفته مي شود و در انتهاي كندانسور به مايع تبديل مي گردد و اگر اين مايع رطوبتي دارد بايد از آن گرفته شود لذا در انتهاي كندانسور فيلتر قرارگرفته كه رطوبت را مي گيرد و وارد لولة‌ موئي شده و فشاركم  مي شود و بايد اين عمل انجام گردد تا در اثر سرعت زياد بتواند عمل خود را انجام دهد .

 

 

چون هميشه ملكولهاي گرما به سمت ملكولهاي سرما مي روند و هر جسم يكه بخواهد تبديل به بخار شود بايد حرارت بگيرد و هر جسمي كه تبديل به مايع شود بايد حرارت خود را از دست بدهد . لذا اين عمل در اواپراتور انجام مي شود و در اثر حرارت گيري به جاي آن در اواپراتور ، سرما خواهد بود . شكل زير يك سيستم رانشان مي دهد .

و بعد از سرد شدن اواپراتور به صورت گاز وارد كمپرسور مي شود ، و ضمناً  لوله هاي كندانسور ،‌داراي رنگ مشكي مي باشند ، براي اينكه جلوگيري از حرارت گيري محيط بكند .

 

 

 

 

 

اگر شورع حركت يك مبرد از نقطه A  شروع شود تا نقطه B   كاركرد كمپرسور است و از نقطه B تا نقطه C كاركرد كندانسور

واز نقطه C تا نقطه D  كاركرد لوله موئي

از نقطه D  تا نقطه A  كاركرد اواپراتور

اكنون آنچه در داخل خط منحني است مايع و آنچه خارج از خط منحني است گاز مي باشد .

پس اگر بتوان در سيستم تغييراتي داد كه حالت مايع شدن بهتر انجام گيرد كارآيي بهتري خواهد داشت كه كه درمورد سيستمهاي برودتي از يخچال تا فريزر و ويتريني و يخ ساز طراحي هاي مختلفي از نظر سرمايي بهتر از روي همين منحني مي توان بدست آورد .

كندانسور تقطير كننده ( مايع )

 

اواپراتور تبخير كننده (بخار)

كمپرسور متراكم كننده (فشار )

1- كمپرسور گاز را تحت فشار متراكم مينمايد و در كندانسور گرماي گاز توسط ميله هاي هادي و مسير طولاني گرفته مي شود و گازداخل كندانسور به مايع تبديل مي گردد و در فيلتر رطوبت جذب مي شود و به همين علت است كه فيلتر در اير گرم مي شود چون جذب رطوبت مي كند . و در اواپراتور عمل گرما گيري انجام مي شود و به جاي گرما سرما خواهد بود . اگر فشار را در لوله رفت  120 P.S.I  در نظر بگيريم وقتي در فشار بالا و درجه حرارت بالا گاز در لوله موئي يا فشارشكن عبور مي كند در اواپراتوراين فشار به P.S.I 80    مي رسد و اين افت فشار است كه باعث مي شود درجه حرارت مبرد در سيستم كاهش يابد پس هرنوع بخار شدن مايعي باعث گرفتن گرماي محيط خود مي گردد.

كولر گازي

كولرگازي تشكيل شده است از يك كمپرسور كه با گاز فريون 22 كار مي كند و برحسب اسب قدرت آن محاسبه شده كه در بازار آن را به تن هم مي شناسند ، اين كمپرسور مانند كمپرسور يخچال كار مي كند و گاز را داخل لوله رانش و بعد لوله هاي مارپيچي كندانسور و در آنجا گاز به مايع تبديل شده و به قسمتهاي اواپراتور هدايت مي شود .

در كولر گازي چون براي گرفتن حجم بيشتري تعيين شده ،كندانسور آن باحجم بيشتري ساخته مي شود و از طرفي كارش با يخچال فرق دارد به طوريكه بايد مرتب كاركند و هواي سرد بدمد در نتيجه بايد جابجايي هوا زودتر و سريعتر انجام شود براي اين منظور در جلو كندانسورآن يك فن قرار ميدهند كه اين فن براي اين نوع كولرها دوكار انجام ميدهد يكي آن كه هواي داخل اتاق را ميمكد و اين هوارا از روي اواپراتور عبور مي دهد و چون اواپراتور سرد است در نتيجه هواي سرد را دوباره به داخل اطاق هدايت مي كند اين جابجايي هوا در اتاق باعث خواهد شد كه هوابه طور كلي درحجم اطاق خنك شود و از  طرفي اين فن هواي خارج را مكيده و به كندانسور مي دهد در نتيجه در كندانسور

 

هم جابجايي هوا در روي آن بيشتر شده و سريعتر گاز را به مايع تبديل خواهد كرد ، البته بين كندانسور و اواپراتور توسط ورقهايي از هم جدا هستند تا هواي بيرون به داخل اطاق هدايت نشود .

اين فن در كولر گازي مي تواند بدون كمپرسور كار كند به طوريكه كار يك پنكه معمولي را انجام دهد در روي بدنه كولر گازي كليدي وجود دارد كه مي توان تعداد دور فن را با اين كليدها كم يا زياد نمود زماني كه كليد روي دور زياد است فن با دور بيشتري كارميكند در نتيجه جابجائي هوا سريعتر روي كندانسور انجام  مي شود  و باعث خواهد شد كه گاز زودتر به مايع تبديل شود و هوا را زودتر در داخل اطاق خنك كند ، در روي اين نوع كولرها ترموستات وجود دارد كه روي آن درجه بندي شده كه ميتوان هواي اتاق را براي درجه معين از روي آن تنظيم كرد اصولاً  ترموستات در سر راه ورودي هوا به اطاق ، جلوي اواپراتور قرار ميگيرد ، ترموستات داراي بلو مي باشد كه در داخل آن اتر وجود دارد و زماني كه هواي اتاق وارد كولي مي شود به سطح مخزن اتر برخورد ميكند در نتيجه زماني كه هواي اطاق سرد شود برخورد سردي روي اتر اثر كرده و خود به خود قطع خواهد كرد و برعكس زماني كه سرد شود دوباره خود به خود وصل خواهد شد . ضمناً در جلو كولر توري قرار دارد كه وقتي اطاق را جاروب كنند گرد و غبار داخل كولر نشود .

چون هواي اطاق مرتب وارد كولر واز طرف ديگر خارج ميشود لذا اگر دود سيگاري در اطاق باشد به مرور هواي اطاق كثيف خواهد شد براي اين كار يك كليد روي بدنه كولر قراردارد كه با بازكردن آن دريچه اي باز مي شود و اين دريچه با هواي بيرون ارتباط دارد در نتيجه هوا جابجا مي شود .

درداخل اكثر بدنه كولرها در بين دولايه آن پشم شيشه وجود دارد كه هادي حرارت نيست در نتيجه هواي سرد و گرم را از خود عبور نمي دهد و ازنظر بهداشتي بهتر ازكولر آبي است .

 

 

 

طريقِة شناسايي سرسيم فن هاي كولرگازي

در كولر گازي ممكن است كليد به صورت گردان باشد كه در نقشه مشخص شده و يا به صورت فشاري است . در هر حال از نظر اتصالات داخلي بايد طوري سيم كشي شود كه كمپرسور در حالت كار با يكي از دورهاي فن كار كند . اما فن مي تواند جداگانه در دورهاي مختلف كاركند . قبل از سيم كشي بايد سرسيم هاي فن را توسط آومتر اندازه گيري كرد اگر فرض كنيم سرسيم بهندي يك فن مانند شكلهاي شمارة 1 و 3  باشد براي شناسايي بايد به طريق رسم شكل ها به دست آورد در نقشه شماره 1 فن پنج سرسيم دارد و دو دوراست كه بين همه سرسيم هاي آن متفاوت اهمي صفر نشان ميد هد كه همان اتصال كوتاه است . و يا ممكن است دو سرسيم مقاومت صفر نداشته باشد . كه در نقشه 2 طريقه قرارگرفتن خازن در اتصال مقاومت صفري  با استارت نشان داده شده است همانطور كه در شكل شماره 3 مشخص است يك سيم پيچي ديگري جهت دور متوسط دارد كه بازپنج سرسيم است و طريقه قرارگرفتن خازن در سرسيم استارت مشخص است به طور مثال در يك موتور فن 5 سيمه سرسيم ها رامشخص مي نمائيم .

اگر سرسيم ها رنگي است مي توان با رنگ هركدام را جداگانه اهم گيري نمود و يا مي توان سرسيم ها را شماره گذاري كرد و بين هر يك از شماره ها را اندازه گيري نمود . سرسيم هاي لازم عبارتند از : C : مشترك –LO: كند –Hi: تند و S : استارت بين سرسيم هاي فن اهم گيي نمائيد اهم هاي لازم را در رديف نقشه قراردهيد .

 



[1]Fan   Coil

[2]Self-Contained

[3]Dierct  Expansion

[4]All –Water

[5]All – Air

[6]Air  Handing Unit

[7]Air  -  Water

[8]Induction Unit

[9]Heat   Pump System  

[10]Chiller

[11]Reciprocating Liquid  Chillers

[12]Evaporator

[13]Compressor

[14]Ccndenser

[15]Expansion Valve

[16]Refrigerant

[17]Colling  Capacity

[18]Tons Of Refrigeration

[19]Leaving Chilled Water Temperatuer

[20]Chilled water Quantity

[21]Chilled  Water Range

[22]Condenser Water Leaving Temperature

[23]Condenser  Water  Range

[24]Condensing  Temperature

[25]Fouling  FACTOR

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 08 بهمن 1393 ساعت: 16:53 منتشر شده است
برچسب ها : ,,,,,,
نظرات(0)

تحقیق درباره ثبت ليزري

بازديد: 159

 

تحقیق درباره ثبت ليزري

ديسكهاي فشرده (CD) و ديسكهاي ويدئويي فشرده( CDV)روشهاي جديدانقلابي براي ذخيره سازي و انتقال صدا ، تصاويرو اطلاعاتند. دراين تكنولوژي از باريكه هاي ليزر هم براي ثبت يا رمزگذاري اطلاعات روي ديسكهاي فشرده وهم جهت (خواندن ) يا بازنواخت اطلاعات ذخيره شده استفاده مي شود.

 

CDو CDV

ديسك فشرده از جهاتي شبيه صفحه گرامافون و از جهاتي بسيار متفاوت است . مثلاً،شيارروي گرامافون مارپيچ مداومي است كه موقع پخش صفحه از ابتدا تا انتهاي آن توسط سوزن گرامافون تعقيب مي شود. ديسك فشرده اطلاعات يا موسيقي را روي دايؤه هاي هم مركزي با ميلياردها دست انداز به نام رگه (پيت) رمز گذاري  مي كند . رگه هاي توسط ليزر برديسك حك مي شوندو بعداً موقع پخش ديسك آنها باريكه ليزري با هوشي را كه به ديسك مي تابد قطع و وصل مي كنند.

رگه روي CD فقط 00005/0 سانتيمتر پهنا و 000001/0 سانتيمترعمق دارد.

رگه هاي ظريف توسط باريكه ليزري نازك و بسيار دقيق(خوانده ) مي شوند. چون رگه ها فوق العاده كوچكند، مي توانند در فضاي كوچكتر شامل اطلاعات بسيار بيشتري باشند .

درديسك فشرده و يك چهارم  اينچ درداخل شعاع 33 ميليمتري بيشتر از 20,000 رداز رگه ها وجوددارد . به اين دليل ، نام فشرده براي C  D ها اسم با مسمس اي است و اندازه آنها فقط يك ششم اندازه صفحه هاي گرامافون است . دريك طرف C  D مي توان تا 74 دقيقه موسيقي يا اطلاعات ضبط كرد.

مثل ارتباطات راه نوري رگه هاي روي CD معرف اطلاعات به شكل رمزهاي دودويي انأ. براي ثبت اطلاعات ، موسيقي يا تصاوير ويدئويي روي ديسك ، آنها رقمي مي شوند. درمورد موسيقي ،صدا با آهنگ 44100 مرتبه در ثانيه نمونه برداري  مي شود (بيشترازدوبرابر20,000 كه بالاترين بسامد قابل شنيدن توسط گوش انسان است ) و هرنمونه 16رقم دودويي يا بايت مي شود . اگر موسيقي با دو كانال استريو ضبط شود، هرثانيه صدا نمايانگر4/1 ميليون بيت اطلاعات روي CDاست . دقت حيرت آور ضبط صدا روي CD به آن دليل ممكن است كه ميليونها  بيت اطلاعات را  مي تواند نگهدارد (شكل 11)

شكل 11 خروجي ليزر نيمرساناي موج پيوسته (4) از آرايش تقسيم كننده منشوري باريكه (3) مي گذارد و به وسيله  مجموعه عدسي (1) برسطح ديسك درحال حركت  كانوني مي شود . نور بازتابيده از سطح حك شده  كه شامل اطلاعات رقمي است توسط دستگاه عدسي (2) جمع مي شود و توسط تقسيم كننده باريكه روي آشكار ساز نوري (5) باز تابانده مي شود .

وقتي كه CD پخش مي شود، باريكه ليزر از پايين به ديسك مي تابدو از لايه شفاف و نازك محافظ روي ديسك مي گذاردو روي لايه نازك آلومينيمي باز تابدهنأه  يا سطح سيگنال كانوني مي شود . روي سطح كه در آنجا بيت ها ثبت شده اند قطر باريكه ليزري فقط 7/1 ميكرون است . حتي اگر لايه شفاف ؤوي ديسك غبارآلود يا خراشدار باشد ، باريكه ليزري چنان ظريف كانوني مي شود كه بيشتر اين آلايشها بر كيفيت پخش اثري ندارند زيرا آنها كانوني نيستند .

ديسكهاي فشؤده با رمز تصحيح خطاي داخلي ساخته  مي شوند . خطاها ممكن است كاتوره اي باشند، مثل آنهايي كه موقع  توليأ ديسك دروقت  برش ديسك يا پوشش روي ديسك پيش مي آيندو دقيق نيستند . خطاها ممكن است  از خراشهاي شديد يا غبار سنگين روي ديسك ناشي شوند. با فرايندي به نام درونيابي، بيت هاي نادرست اطلاعات موجود درپس و پيش دسته بيت هاي اطلاعاتي برآورد مي شوند.

سطح ديسك فشرده  بايد كاملاً به باريكه ليزري كه آن را مي خواند عمود باشد. در غير اين صورت صدا به علت اينكه نور ليزركج مي رود اعواجاج خواهدداشت . كج رفتن  گاهي ناشي از اين  است كه ديسك با جذب رطوبت تاب بر مي دارد. به اين دليل ديسكهاي فشرده با ماده اي كه در مقابل  لطمه رطوبت كمترآسيب پذير باشد به طور تزريقي ريخته مي شود.

پخش كننده ديسك فشرده ، صدا را با سرعت 2/1 متربر ثانيه پخش مي كند . براي اينكه اين سرعت ثابت بماند ، وقتي كه ليزر نزديك مركز ديسك را (مي خواند) صفحه گردان پخش ،458 دور دردقيقه مي گردد. وقتي كه باريكه ليزري به طرف خارج حركت مي كند، سرعت صفحه گردان  به تدريج تا 197 دوردردقيقه كند مي شود.

CD ها علاوه  برصافي صدا مزاياي زياد ديگري نيز دارند. چون ليزر بدون اينكه با ديسك تماس داشته باشد CD رااز ميان پوشش شفاف (مي خواند) CDها مثل صفحه هاي گرامافون معمولي كه با سوزن كار مي كنند  زود خراب نمي شوند . افزون برآن ، نوفه سطحي ،خش خش ،صداي بامب بامب ، يا تلق تلق يا اعوجاج صدا دراثر نشستن خاك روي ديسك وجود ندارد. خود ليزر نيز دهها بار بيشتؤ از الماس پيكاپ گرامافون دوام دارد.

CDVها ديسكهاي فشرده اي هستند كه هم صدا و هم تصوير را ضبط مي كنند. CDV 12 اينچي نيز شبيه صفحه گرامافون است ولي عملاً با آن بسيارمتفاوتاست . اطلاعاتي كه بايد ضبط شود دررگه هاي كوچك ميكروسكوپي درشيارهاي هم مؤكز روي CDV با باريكه ليزر آرگون  رمز گذاري مي شود .دراين مورد، داده ها بايد به صورت سه نوار جداگانه ثبت شوند: دو تا براي صداي استريوفونيك و يكي براي استريوفونيك و يكي بؤاي تصوير ويدئويي رنگي . وقتي كه CDV با 1800 دور دردقيقه  مي چرخد، باريكه ليزر رگه هاي روي ديسك را مي خواند و اطلاعات رمز گذاري شده براي ايجاد صدا و تصاوير رنگي ضبط شده روي ديسك به سيگنالهاي الكتريكي تبديل مي شوند. CDV حفاظ مضاعف دارد تا از آسيب رطوبت درامان  باشد . CDV همان مزاياي دقت و عمرطولاني CD را دارد.

مزيت ديگر CDهاو CDV ها دراين است كه شنونده  مي تواند با دقت بسيار از يك آهنگ روي CD به آهنگ ديگر پرش كند. درمورد CDV ها استفاده كننده مي تواند  به طور دقيق به همان  نماي ويدئويي و صوتي كه رها  كرده  بود برگردد. ديسكهاي ويدئويي مزايايي دارد مثل جدول محتويات با فهرست فصلها به طوري كه استفاده كننده بتواند به طور دقيق محل مورد ديسك پيدا كند.

كتابخانه هاي ليزري

وجامعه پراطلاعات

تعدادثمرات موجود براي استفاده هاي مبتني بر ذخيره روي ديسك فشرده  روبه ازدياد است . اين طريقه جديد ضبط صدا و تصوير براي سرگرمي مورد استفاده  قرار مي گيرد. ولي CDها راهي نو براي ذخيره كميتهاي عظيم اطلاعاتي درحافظه ويژه خوانده (ROM) نيز هستند.

امروزه بسياري از كتابخانه ها براي انجام دادن پژوهش ، ذخاير كامپيوتري شده در اختيار دانشجويان مي گذارند. ديسكهاي CDROM به همراه كامپيوتر براي اين منظور در كتابخانه برپا مي شود . مثلاً نقل قولها از مقالاتي كه به تازگي در مجلات و نشريات چاپ شده اند به صورت موضوعي دربانك داده هاي كامپيوتر فهرست مي شوند ودانشجويان مي توانند انها را از برنامه روي صفحه كامپيوتر ببيند. اگر كسي كپي مقاله اي را بخواهد، مي تواند آن را مستقيماً از ؤوي ديسك CDROM موجود چاپ كند.

باروش كامپيوتري شده درمقايسه با وقتي كه دانشجو شخصاً ميان مقالات فهرست شده  درمنابعي مثل راهنماي خوانندگان براي آثار مكتوب ادواري مطالب مورد نظر خود راپيدا مي كندوسپس به كتابخانه هاي محل مقاله مراجعه و اطلاعات لازم راكپي مي كند.

ساعتها وقت صرفه جويي مي شود . بانكهاي داده هاي كامپيوتر داده هاي كامپيوتري اين مزيت را نيز دارند كه از نظر نشريه هاي ادواري روزآمدند به طوري كه مقالات تازه منتشر شده را به راحتي دردسترس قرار مي دهند.

امروزه بسياري از شركتها فهرستهاي طويلي از بانكهاي داده هاي تخصصي را عرضه  مي كنند. اين كتابخانه هاي كامپيوتري  ممكن است شامل قسمتهاي موضوعي مثل علوم  و تكنولوژي ،زيست نگاري ،هنر، نشريات ادواري بازرگاني ، علوم انساني ،راهنماي خوانندگان براي آثارادواري ،كتابداري ،آموزش و پرورش و علوم اجتماعي باشند. افزون بر اينها ، خدماتي نيز براي كامپيوتري  كردن مستقيم رايجترين اطلاعات و داده ها انجام  مي گيرد.

اي . تي . پي  ساراتوگا  در كاليفرنيا بازار ذخيره اطلاعاتي روي كاغذ بود .

روشهاي ديگر ذخيره سازي عبارتنداز مغناطيسي ،ميكروفرم و نوري . از ذخاير اطلاعاتي مبتني به شكلهاي غير كاغذي ، ذخيره نوري روي ديسكهاي CDROM از 7 درصد بازار در1987 تا بيش از 32 درصد بازار در 1991 رشد كرده  است . در همين مدت ، ذخيره سازي مغناطيسي به حدود21 درصد و ذخيره سازي ميكروفرم به 4درصد كاهش يافته اند .

كامپيوترهاي IBM به طورگسترده در بانك داري ، بيمه و حمل و نقل به كار مي روند . همچنين اين كامپيوترها سهم بزرگي در تكميل كامپيوتر هاي نصب شده درحال كاردردفاتر دولتي ، كارخانه هاي توليدي و بازرگاني درسراسر امريكا داشته اند.تكنولوژي ذخيره سازي نوري انتخابي آنها تاثير عمده اي بر چگونگي ذخيره سازي  اطلاعاتي نوري اعمال شده توسط اين دفترها در سراسر كشور داشته است . مشتريها در جستجوي ارتقاي استاندارد CD ها هستند . پنج و يك چهارم اينچ ،12اينچ ،و سه و نيم اينچ اندازه استاندارد فعلي اند.

با پيشرفت به سوي قؤن بيست و يكم آموزش نيز درحال تحول است . يادگيري تمام عمر توسط همه گروه هاي سني ، بدون محدوديتهاي زماني يا مكاني ، بيشتر و بيشتر لازم به نظر مي رسد. دراين فرايند تكنولوژي ديسك ليزري جهت ذخيره و جمع دانش نقش مهمي را ايفا مي كند. افرادي كه به جديدترين و كاملترين اطلاعات دسترسي داشته باشند نسبت به بقيه برتري خواهند داشت .

تكنولوژي ديسك ليزري اين امكان را فراهم مي آورد تا تعداد كثيري يافته ها  وداده ها  از منابع  متعدد يكجا جمع شوند. بر خلاف  نوآوريهاي تكنولوژيكي قبلي  كه عمدتاً ،وسايلي براي صرفه جويي دركار بودند، تكنولوژي هاي جديد نه فقط منابع اطلاعاتي وسيع و تقريباً راههاي نامحدودي را جهت تركيب انها فراهم مي آورد،بلكه آنها مي توانند آن اطلاعات را پردازش و اطلاعات رقمي را عملاً با سرعت  نور انتقال دهند. سياست گزاران دردولت ، بازرگاني و آموزش و پرورش مي توانند مبناي تصميمات عمده را بر معلومات جامعتري از آنچه قبلاً در دسترس بود قراردهند.

رشد برق آساي حجم كار 

لزوم ايجاد سوراخ در صنعت امر پيش پا افتاده اي است . ايجاد سوراخ دراقلامي به نرمي پسانك بطري نوزاد با نورليزرصورت مي گيرد . بسياري از اقلام به سوراخهايي نياز دارند كه استفاده كننده آنها را با پيچها يا ميخهايي  به هم سوار كند .  به علاوه  درصنايع چرم و كاغذ سوراخ  كردن كار روزمؤه است . ليزرها مي توانند سوراخهايي صاف ، كاملاً گرد، بدون خرده يا دندانه به وجود آورند.

تپهاي ليزر ياقوت ، با سرعت بدون رقيب ، مي توانند درالماس سوراخهايي با اندازه هاي دقيق ايجاد كنند. اين سوراخها را به عنوان قالب براي كشيدن فلز و تيديل آن به سيم به كار مي برند. به طور عادي اين فرايند بسيار وقت گير است زيرا سرهاي مته پرسرعت بايد زود به زود تعويض شود و نيز بايد صبركرد تا وسيله خنك شود. كندن سوراخ در فلزات سنگين با مته هايي كاربيدي يا مته هايي با سر الماس صورت مي گيرد . باز هم ، اين روش ساعتها وقت مي گيرد و اغلب بايد براي سرد كردن ماشين آلات  و تعويض سرهاي مته بارها دستگاه را متوقف كرد. باريكه ليزري پرتوان اين كار را بدون اصطكاك انجام مي دهد. سوراخ اغلب چنان به سرعت كامل مي شود  كه گرماي باريكه ليزري از محل  كار دورتر نمي رود ودر بقيه فلز تاثير نمي گذارد.

باريكه هاي ليزري براي ايجاد سوراخها يي در پلاستيك مثل روزنه هاي فواره  اي براي افشانه هاي آئروسل (پراكندگي مايع درگاز) به كار مي رود. باريكه هاي ليزري براي ايجاد سوراخها ي ظريف در لبه هاي عدسيهاي تماسي نيز  به كار مي روند تا اجازه  دهند كه مايعات آزادانه روي سطح چشم حركت كنند. علاوه برايجاد سوراخها ي ظريف ، با ليزرها عكس برگردانهاي نازك  ونقش دار درست مي كنند كه براي تزيين اتومبيلها و كاميونها  به كار مي روند.

نور ليزر براي برش پارچه در كارگاههاي لباس دوزي به كار مي رود . آلوين تافلر در كتاب موج سوم توصيف مي كند  كه ليزرها در فرايند برش چنان كارايي دارندكه برش اقلام لباس به صورت يكي  يكي امكانپذير و اقتصادي است . روشهاي توليد انبوه جاري تا500 لباس با اندازه مشابه رادريك زمان برش مي دهد.

درآينده ، خريدار مي تواند اندازه هايش را توسط خطوط تلفني با تارنوري به توليد كننده بفرستد. داده ها مستقيماً به كامپيوتري داده مي شودكه با ماشين برش ليزري را كنترل  مي كند و لباسي با اندازه مشتري توليد مي شود . به اين ترتيب ، اتلاف باس به سبب برش با اندازه استاندارد از بين مي رود(كافي است لباسهايي را در نظر آوريد كه در جا لباسيهاي مغازه آويزانند  ودر انتظار شخصي  با اندازه درست اند تا پيدا شود و آن را بخرد) به علاوه ،گرماي ليزر لبه هاي بريده شده پارچه هاي مصنوعي  مثل نايلون را طوري مي سوزاند كه ساييده  يا خراب نمي شوند.

جوش دادن يا متصل كردن دو فلز به يكديگر ، خواه كوچكترين سيمها و خواه  صفحه هاي فولادي عظيم يكي ديگر از كاربردهاي انرژي ليزري است . جوشهاي  ايجاد شده با ليزر محكمتر از جوشهاي  قوسي معمولي است ، قسمتي به آن علت كه باريكه هاي ليزري چنان دقيقند كه دراثر فرايند  گرما  كمترين  مقدار فلز  تغيير  شكل مي دهد. جوشكاري دقيق در بسياري از فرايندهاي توليدي  صنعتي حائز اهميت  است مثل  جوشكاري چرخ دنده هايي كه براي همزمان  كردن ساز و كار انتقال  دراتومبيل  به كار مي روند.

شركت فورد براي جوشكاري قسمت زيراتومبيلهايش ازدستگاه ليزري  استفاده  مي كند. دستگاه ليزري  جوش پيوسته اي  به دست  مي أهد كه از روشهاي نقطه اي  به مؤاتب  محكمتر است . جوشكاري  با سؤعت  21 سانتيمتؤ  درثانيه (500 اينچ دردقيقه ) انجام مي گيرد. با استفاده  از دستگاه  ليزري ، جوش دادن  چهار  صفحه  بزرگ  به همديگر براي ساخت  زير اتومبيل فقط  يك دقيقه  وقت مي گيرد.

ليزرهاي گازي كربن  دي اكسيد كه تا 1500 وات  توان  دارند مي توانند هر ماده اي را ببرند. باريكه نور ليزر كه با  سرعت  زياد حركت  مي كند مي تواند نقشها ، اعداد ، يا حروف را روي  فلزاتي  به سختي  فولاد حك كند. اگر باريكه  ليزري آهسته تر حركت كند ،عمق بيشتري  را در فلزات  مي برد.  برخلاف  برشهايي  كه با تيغه هاي اره اي  در فلزات ايجاد مي شوند ، برشهاي  انجام  گرفته  باباريكه ليزري صافتر و عاري از واپيچش اند. اغلب برشهاي ليزري  كه در مواد نوري انجام  مي گيرند چنان  صافند كه به صيقل دادن بيشتر احتياج ندارند.

 كاربرد صنعتي ديگر  ليزرها آلياژ كاري سطحي است . آلياژ كاري سطحي  روشي از  پردازش ماده است كه يك  ماده  سطحي را با  ماده داخلي ديگري با عمليات  حرارتي  توسط  باريكه  ليزري به هم وصل  مي كند. برخلاف پوشش دادن  ساده  ماده اي  روي سطح  ماده  ديگر، در اين  روش دو ماده  بر اثر گرماي شديد حاصل از باريكه  ليزري تپي در يكديگر ذوب مي شوند و در سطح  ماده  به شكل  آلياژ در مي آيند.

آلياژ كاري سطحي براي  يكسان سازي مقاومت  دربرابر خوردگي در موا دي  مفيد ايت كه  مقاومت فقط در سطح  لازم است . آلياژهاي سطحي مي توانند مقاومت گرمايي و سايشي موادي را كه در شرايط كشش زياد به كارمي روند  افزايش دهند.  مثلاٌ درمورد تيغه اره  معمولي ، با آلياژ كاري سطحي  مي توان  دندانه هاي اره  را مستحكمتر  كرد بدون  اينكه  عميات  روي تمام تيغه لازم باشد. در بعضي كاربردها ، موادي كه براي ايجاد خواص مورد نظر روي فلز لازمند كمياب يا بسيار گرانند. دراين موارد با آلياژ كاري  سطحي مي توان  از هزينه هاي هنگفت كاست وجنس رابراي  توليد كننده به قيمت مناسب تمام كرد.

عمليات گرمايي فلزات براي سختي بخشيدن  به آنها در توليد اتومبيلها ، هواپيما ها و كشتيها حائز اهميت است . روي محفظه فلزي واحدهاي فرمان هيدروليكي كاميونهاي جنرال موتور با ليزرهاي گرانقيمت كار مي شود. براي اينكه ليزرها خودكار عمل كنند  با كامپيوتر كنترل  مي شوند . چرخ دنده ها  و سطوحي كه سليندرهاي موتور اتومبيلها را مي پوشانند با گرما عمل مي آورند زيرا به علت گرما و تماس پياپي با ساير سطوح تحت كشش اند.

براي عمليات گرمايي قطعات  فلزي مثل قسمتهاي اتومبيل ليزرها به خصوص مناسبندزيرا درزمان كوتاه گرماي شديد آنها فقط درنواحي انتخاب شده اثر مي گذارد. فلزاتي كه با ليزر عمل آمده  باشند تغيير شكل خيلي كمي را  متحمل مي شوند  و استحكامشان را حفظ مي كنند. از ليزرها براي قلمزني نقشها  درسطوح فلزي عمل آمده  با گرما كه خاك مي گيرند. استفاده مي شود و به اين ترتيب از خسارت  به برآمدگي سطح فلز جلوگيري مي شود.

دستيابي به كارهاي مينياتوري

 جوش ليزري  به مينياتوري  شدن  و قابليت  اعتماد بسياري  از عناصر الكترونيكي  كمك كرده  است .  باريكه هاي ليزري كه از موي انسان  ظريفترند مي توانند سيمهايي به كوچكي يك دهم  ميليمتر رابه يكديگر جوش دهند.  سيمهاي سر بي را مي توان  با دقت  به عناصر الكترونيكي  كه از سر سوزن  كوچكترند  وصل  كرد. ريز تراشه هايي كه از كوچكي توسط مورچه  قابل حمل اند  با استفاده  از باريكه هاي ليزري مي توانند به هم وصل شوند ودر كسري از ثانيه به  هم جوش داده  شونده .

درتوليد نيمرساناها، ديودها ، ترانزيستورها و مدارهاي مجتمع مقادير  كنترل  شده اي  از آلاينده ها يا دهنده ها به نزديك سطح  سيليسيم داده مي شود ،كه ماده اصلي  اين عناصر الكترونيكي است .  لازم است  بعداً روي سيليسيم ،عمليات گرمايي يا بازپخت صورت  گيرد تا آلاينده هاي اضافه  شده  به طور الكتريكي فعال  شوند. باز پخت ليزري كمك مي كند تا امكان مينياتوري شدن  عناصر الكترونيكي مثل وسايل نيمرساناي ظريف دراندازه دانه نمك امكانپذير شود.

درتوليد ريز تراشه ها تعدادي تراشه با فشار روي ورقه اي از سيليسيم  يا پولك  نقش زده  مي شود. به علت  ريزي مدار بندي  روي هر ريزتراشه  ، پولكها بايد كاملاً تخت  باشند. از ليزرها  براي بررسي  مسطح بودن  پولكها  تا چند هزارم  سانتيمتر استفاده  مي شود . به علاوه  ليزرهاي غبارگير درست كرده اند  كه ذرات  ريز ميكروسكوپي را كه به استنسيلها ، كه در مدارهاي چاپي به كاؤ مي روند و كمتر  از نيم ميكرون پهنا دارند ، مي چسبند از پولكها بر مي دارند.

استفاده هاي ديگر ليزرها

امروزه ،از ليزرها به راههاي از قؤار معلوم  بي شماري استفاده  مي كنند  تا كيفيت يا بازده  بسياري  از كاؤهاي عادي روزانه را بهبود بخشند. ليزر رادرانجام  كارهايي نيز به كار گرفته اند كه قبلاً تصور آن ناممكن  بود.

اندازه گيري فواصل و حركت

ليزرها  را براي  اندازه گيري دقيق از فواصل  كوچك زير ميكروسكوپي تا فوق العاده بزرگ  به كار  مي برند. مثلاً باريكه ليزري  كه از ليزر گازي هليم  نئون توليد  مي شود  مي تواند  تغيير  مكاني به كوچكي بيست و پنج  ميليونيم سانتيمتر  را اندازه  بگيرد .در آزمايشي كه در اداره  ملي استانداردها با ليزر انجاك گرفت  مشخص شد كه متر استاندارد جهاني در واقع 00000098/1 متر طول دارد.

اندازه گيري فواصل فوق العاده  كوچك  را با استفاده  از وسيله اي به نام  تداخل سنج  مي توان  انجام داد .دراين وسيله آينه تقسيم  كننده باريكه ، باريكه ليزري را به دو قسمت مي كند.  يك قسمت  باريكه  را آينه  بدون  حركت يا ثابت مجموعه  به طرف آشكار ساز نوري بازتاب مي دهد.  قسمت دوم  باريكه  از آينه  ديگر مجموعه كه روي شي متحركي سوار است  بازتابيده  مي شود . اين باريكه  نور  قبل از رسيدن  به آشكار ساز نوري به باريكه  ليزري  قسمت  اول مي پيوندد.

اگر حركتي صورت نگيرد ،دو قسمت باريكه ليزر تقسيم شده همفاز وارد آشكارساز نوري مي شوند (قله هاي امواج يك قسمت باريكه  ليزر دقيقاً با قله هاي امواج قسمت دوم باريكه ليزر منطبق مي شوند ) ودر شدت  نورتغييري به وجود نمي آيد. ولي ، اگر شي غير ساكن حركت كند، باريكه هاي ليزري  دو نيم مي شوند  و با فاز مقابل  به آشكار ساز نوري مي رسند.

آشكارساز نقش شدت متغيير ، يعني يك درميان  روشن  و تاريك را ثبت مي كند .از مقايسه  تغييرات شدت  با طول  موج باريكه ليزر، با تداخل سنج  مي توان  حركتهاي فوق العاده كوچك را اندازه  گرفت .

فاصله هاي بسيار بزرگ را نيز مي توان  با باؤيكه هاي ليزري  به دقت  اندازه گرفت .

فضانوردان در ماموريتهاي آپولو 11(1969)وآپولو14(1971) برسطح ماه وسايل بازتابدهنده نور دائمي جا گذاشتند. هر وسيله رديفي از آينه هاي نوري  دقيق است كه در زاويه هاي مختلف  نصب شده اند تا نور را از ايستگاه زميني دريافت  كنند و به آن بازتاب دهند.

دسته نازكي از تپها از يك ليزر گازي آرگون  و از طريق تلسكوپ  به سمت ماه فرستاده مي شد .اين نور فاصله 384,000 كيلومتر با ماه  را طي مي كرد و فقط دردايره اي به قطر حدود3 كيلومتر پخش مي شد. برخلاف نور معمولي كه دراين  صورت خيلي پخش مي شود و كار ساز نيست ، تپهاي ليزر هنوز آن قدر قوي بودند كه بازتاب كنند و به طرف زمين برگردند.

ماهواره هايي كه بازتاب باريكه هاي ليزري را به زمين برمي گردانند مي توانند حركت قاره ها  را نيز آشكار كننر.  وقتي كه تخته هاي عظيم پوسته زمين به نام صفحه هاي زمين  ساخت به آرامي برخورد مي كنند ممكن است  جزايري به وجود آيند، آتشفشانها فوران  كنند، يا بخشهايي از زمين به لرزه  درآيند . ليزرها براي اندازه گيري  حركت پوسته زمين درگسل سان آندريس در كاليفرنيا  مورد استفاده  قرار گرفته اند. اين منطقه عمده  زمينلؤزه  دراتصال تخته هاي پاسفيك و امريكاي شمالي قرار دارد . اين منطقه محل سكونت بيش از هشت درصد جمعيت كشور و مركز استقرار بعضي از تكنولوژيهاي پيشرفته و حياتي است . به اين دلايل ، دانشمندان به دقت اين گسل را زير نظر دارند با اين اميد كه بتوانند هر زمينلرزه عمده اي را پيشبيني كنند. لاژئوس (ماهواره ژئوديناميك ليزؤي ) اولين ماهواره اي بود كه سازمان ناسا فقط براي اندازه گيري  حركتهاي پوسته زمين  توسط باريكه ليزرطراحي كرد . اين ماهواره در 4 مه 1976 از كيپ كاناورال با موشك دلتا پرتاب شد . سطح آن شامل 426 بازتابدهنده بود كه مي توانست باريكه هاي ليزري را كه از زمين به آن برمي خوردند برگرداند (شكل 12)

وقتي كه لاژئوس در مدار زمين قرار گرفت ، بازتابدهنده هاي آن باريكه ليزري را به سه ايستگاه زميني كه در دو طرف گسل سان آندريس قرار داشتند  برمي گرداندند. اندازه گيريهاي كه در طي ماهها يا سالها انجام گرفت  رد فاصله و جهتي را كه تخته هاي پاسفيك و امريكاي شمالي جابه جا  مي شدند به دست داد. اين اطلاعات مهم ممكن است براي پيشبيني زمينلرزه هاي آتي مفيد باشد .

ليزرها در نقشه برداريهاي امروزي انقلابي پديد آورده اند  . مثلاً نقشه برداري ليزري اخيراً توسط دكتر برادفورد واشبرن و همكارانش به كار گرفته  شده است  تاباقت بيشتري  از تمامي  عرصه متعلق به رياست جمهوري در وايت مانتين نشنال فارست در نيو همشاير نقشه برداري شود . آينه هايي كه در نقاط مهم نظامي در كوهستانها قرار داده  بودند باريكه هاي ليزري را به فاصله  ياب باز مي تاباندند و فاصله  تا آن نقاط توسط دستگاه خودبه خود محاسبه مي شد.

ؤيروسكوپ ليزري پيشرفت تكنولوژيكي ديگري است كه در آن از ليزرها استفاده مي شود . ژيروسكوپها حركت زاويه اي را اندازه مي گيرند و براي آشكار سازي و اندازه گيري دوران ، مثل پيچ و تاب كشتيها  و هواپيما  ها در طي كشتيراني يا هواپيمايي به كار مي روند . بوئينگ 757 و هواپيماي 767 و دستگاههاي نظامي ،نمونه محلهايي هستند كه در انها از اين ژيروسكوپها استفاده مي كنند.

در ژيروسكوپ ليزري ، سه لوله ليزر طوري آرايش يافته اند  كه از امتداد آنها مثلثي به دست مي آيد . دو باريكه ليزر در جهتهاي مخالف (ساعتگرد و پاد ساعتگرد ) مرتب در مسير مثلثي لوله هاي ليزر دور مي زنند، مسيري كه در هر گوشه مثلث به آينه اي مجهز است . در يك گوشه  از مثلث ،بخشي از باريكه ليزري از آينه  بازتابدهنده مي گذرد و بر پرده آشكار ساز مي افتد . اگر حركتي وجود نداشته باشد ، دو باريكه نقش تداخلي معلومي بر پرده ايجاد  مي كند . ولي اگر ژيرو سكوپ حتي مقدار جزئي بچرخد.، نقش تداخلي روي پرده به مقداري كه قابل آشكار كردن  است  تغيير مي كند .

ژيروسكوپهاي يزري نسبت به ژيرو سكوپهاي معمولي قديمي تر  كه از چزخهاي گردان استفاده  مي كنند  كوچك و سبك اند . اين ژيروسكوپها قابل اعتمادتر و دقيقترند زيرا قسمتهاي مكانيكي متحرك ندارند و بدون اصطحكاك اند. ژيروسكوپهاي ليزري چنان حساس اند كه مي توانند تغيير در سرعت نور را كه از دوران زمين ناشي  مي شود . اندازه بگيرند .

در ارتش از ليزرها در فاصله يابها استفاده مي شود . ليدار مشابه رادار است بجز اينكه رادرا از تپهاي ميكرو موج استفاده مي كند در حالي كه ليدار از تپهاي نور ليزر بهره مي گيرد .

ليدار فاصله تا شي را با اندازه گيري زمان دو سراه اي كه تپ نور ليزر در رفتن  به شي و آمدن از شي طول مي كشد ،تعيين مي كند. چون سرعت نور ثابت  معلومي است ،فاصله  تا شي را مي توان محاسبه كرد .

در ارتش از ليدار براي تعيين ميزان دوري هدفهاي دشمن استفاده مي شود . بسياري از وسايل فاصله ياب امروزي آن قدر جمع و جور و قابل حمل اند كه مي توان انها را مستقيماً به ميدان نبرد آورد . ليزر فرو سرخ باريكه نامرئي گسيل مي كند  كه از هدف بازتابيده مي شود . فاصله ياب  يك آشكار ياز فرو سرخ در خود دارد . كامپيوتر ريز تراشه درون وسيله ،فاصله تا هدف را براساس زماني كه طول مي كشد تا باريكه فرو سرخ  به فاصله ياب برگردد به طور خودكار اندازه مي گيرد . باريكه ليزر چنان باريك  است كه  نمي توان  راه آن را بند آور مگر اينكه چيزي مستقيماً در مسيرش قرار گيرد . يزر فروسرخ در طي روز براي دشمن نامرئي است  و پس از تاريكي نيز مي توان ان را به كار برد.

در عمليات نظامي تانكها و ساير وسايل موتوري از فاصله يابهاي ليزري ياقوت يا  Nd:YAG   استفاده مي كنند . تانكهاي   M1  از يك دستگاه ديد مستقيم فرو سرخ FLIR براي ديد شب و فاصله ياب ليزري استفاده مي كنند تا تانكهاي دشمن را بيابند و آنها را قبل از اينكه متوجه آشكار شدن  شوند يا شانس تبادل آتش داشته باشند از بين ببرند . دستگاههاي FLIR  مي توانند كاربدهايي نظير ناوبري ، مراقبت و ايمني آشكار سازي و فرود هواپيما نيز به كار روند .

در 1991،در خلال عملياتي به نام عمليات توفان صحرا در خاورميانه در اخبار تلويزيون عكسهايي از سلاحهاي با هدايت ليزري   LGW  را نشان دادند كه به هدفها ميزان شده بودند و حتي  از درهاي ساختمانها و بادكش انبارها  با دقت فوق العاده  وارد مي شدند. بمبهاي باهوش و موشكهاي هدايت شونده با استفاده از هدفياب خودشان به سمت هدفها حركت مي كنند. باريكه ليزري فرو سرخ هدف را نشانه  مي گيرد و به آن  مي خورد . بمب يا موشكي كه به آشكار ساز مجهز است با باريكه ليزري فرو سرخ  كه هدف را علامتگذاري مي كند قفل مي شود  و باريكه را تا هدف دنبال مي كند .

از ليدار به عنوان  روشي بريا مراقبت زميني نيز استفاده مي شود . مثلاً از ليدار براي مطالعه توده هاي غبار و ساير آلوده كننده كه از مراكز صنعتي و آتشفشاني بر مي خيزندبهره مي گيرند . ذرات يا ابرهاي موجود در جو  بالايي تپهاي نور ليزر را پراكنده مي كنند و آلودگي موجود در هوا  را اندازه مي گيرند. بعضي دستگاههاي ليزري رنگينه سديم  مي توانند  تا ارتفاع حدود 80 كيلومتر بالاي سطح  زمين را مورد كاوش قرار دهند .

 در انسيتوي ماكس پلانك براي نورشناسي كوانتومي در آلمان ،دستگاه يداري كه با ليزر اگزيمر  كار مي كند در كشتي  قرار داده است  تا تراز هاي ازون جو بالايي در اقيانوسهاي شمالگان و جنوبگان را بررسي كند .

ليزرها و اجراي قانون

 ليزرها در اجراي قانون نيز استفاده هايي دارند . يكي از آنها شناسايي سرعتهاي غير مجاز است . تفنگهاي ليزري  كه سرعت تك تك وسايل نقليه  را با دقت  شناسايي  و اندازه  مي گيرند  توسط پليس براي به دام انداختن كساني كه با سرعتهاي غير مجاز مي رانند استفاده مي شود . با استفاده از تفنگ دوربين دار ،افسر پليس باريكه ليزري نامرئي تفنگ را متوجه وسيله نقليه خاصي كه مضنون به سرعت زياد است مي كند . تفنگ ليزري هر سه هزارم ثانيه چگونگي دور شدن  وسيله را محاسبه  مي كند (شكل 14) تفنگ سپس با تقسيم تغيير مسافت  به زمان طي شده  بين قرائتها سرعت اتومبيل را پيدا مي كند .

به علاوه ،ليزرها مي توانند  براي شناسايي اثر انگشتهايي به كار روند كه قبلاً روي موادي مثل چرم ، سلاحهاي چرب يا پوست انسان  اثرشان قابل تشخيص نبوده اند . مثلاً دستگاه ليزر مي تواند آثار انگشت متهمي را روي فجان استيروفوم درخشان كند و آن را روي صفحه تلويزيون به نمايش بگذارد.

ليزرها در ساختمان سازي و كشاورزي

ليزرها به عنوان راهنما در كارهاي ساختماني يا وسايل كشاورزي براي تراز كردن يا شيب بندي زمين به كار مي روند . ليزري كه در يك محوطه ساختماني قرار گرفته باشد باريكه اي كه 360 مي گردد بيرون مي فرستد و اين مرجع ثابتي است براي هر نقطه واقع در اين محوطه . گيرنده اي كه بر يك وسيله متحرك مثل بولدزر قرار دارد  باريكه ليزري را آشكار مي كند و به عنوان راهنما  به كار مي برد . جعبه كنترل  اطلاعات مربوط به سطح ثابتي را مي گيرد  يا به نمايش مي گذارد  كه تراز بالا ،پايين با هم سطح است . در عمليات  خودكار ،آشكار ساز روي وسيله متحرك در خط راهنماي باريكه  ليزري قفل مي شود .

باريكه  هاي ليزري علاوه بر كنترل دقيق حركت روي زمين ، مي توانند براي همخط   كردن كامل لوله هايي كه براي زهكشي ،آب ،يا دستگاههاي فاضلاب  كار گذاشته مي شوند به ككار مي روند. تونلها را نيز مي توان  تا خيلي  كمتر از يك ميليمتر در هر سي متر حفاري  همخط كرد . ليزري كه در انتهاي تونل كار كذاشته  شده است  باريكه اي گسيل مي كند  كه راهي را كه  بايد دنبال  كرد نشان مي دهد.  ماشين حفاري دريافت  كننده اي  دارد كه روي  صفحه نمايش به متصدي نشان مي دهد كه  خاكبرداري  در جهت  دقيقاً مورد نظر پيش مي رود يا نه .

سقفها و ديوارهاي ساختمانها را مي توان  با استفاده از تراز ليزري كه بر باريكه ليزر  مرئي به عنوان  نقطه مرجع استوار است كاملاً مستقيم  كرد . باريكه هاي ليزري بر خلاف  ريسمان  بنايي به دليل  گراني زمين  شكم  نمي دهند  وبه وارسي مداوم  در محل  احتياج  ندارند ، يك بار كه انها  در محل در موقعيت  درست قرار گرفتند ، همواره كاملاً تراز و در خط مستقيم مرجع  قرار خواهند داشت .

در كشاورزي ، ليزرها حتي مي توانند كشاورزان  نسبتاً بي تجربه  را راهنمايي كنند تا زمين را براي كشت كاملاً ترازيابي و آن را براي آبياري محصولات غذايي عمده اماده  كنند.

در بسياري از كشورها ي در حال توسه  كه محصول غلات از منابع عمده حياتي است  از اين نوع ليزر استفاده مي شود . دستگاه ليزر زمان آماده سازي خاك در زمينهاي بزرگ را به نصف زمان لازم  در روشهاي عادي تقليل مي دهد .

چاپگرهاي ليزري

در چاپگرهاي ليزري بريا تشكيل تصاوير حروف الفبا  و سار علامتها روي استوانه گردان از ليزرهاي كم توان  استفاده مي كنند . گرد جوهر مانند خشكي به تصاوير تشكيل شده  روي استوانه مي چسبد ، كه بعد براي چاپ نوشته مورد نظر روي كاغذ انتقال مي يابد .

چاپگرهاي ليزري از ساير چاپگرها بي صدا  ترند  و مي توانند متجاوز از 13000 خط را در دقيقه يا 10000 ورقه كاغذ با اندازه  حروف را در يك ساعت چاپ كنند. كيفيت حروف چاپي خيلي عاليتر از چاپگرها با ماتريس نقطه اي و خيلي شبيه به كيفيت حروفي است كه جداگانه روي كاغذ با كيفيت عالي چاپ شده باشند.

كد هم شكل فراوردها

امروزه بسياري از فراوردهاي داراي نشانه كد هم شكل فراورده ها UPC هستند كه  روي بسته بندي آنها چاپ  شده است . نشانه UPC شامل تعدادي خط سياه با ضخامتهاي گوناگون است كه در زمينه     روشني چاپ شده اند . اين نشانه عدد مشخصه اي را نيز نشان مي دهد كه  از طرف شوراي هم شكل سازي كد فراورده هاي به يك توليد اختصاص داده شده است  . منظور از اين خطوط چاپ شده اين است  كه به فروشنده ها امكان  مي دهد تا موقع فروش اجناس به جاي حسابرسي معمولي در صندق پول از پوينده (اسكنر) هاي ليزري  استفاده  كند. در سوپر ماركتهاي مدرن و فروشگاههاي بزرگ زنجيري از پوينده هاي ليزري استفاده  مي كنند  زيرا آنها  خيلي دقيقترو بساير سريعتر  از انسان  كار مي كنند . باريكه ليزري كد خطي UPC را موقعي كه از كنار پنجره پوينده مي گذرد مي پويد يا «مي خواند» . اطلاعات توسط آشكار ساز دريافت  و به كامپيوتر  داده مي شود  . كامپيوتر بلافاصله  سيگنالهاي به صندوق پول مي دهد  تا نام محصول  و قيمت آن را چاپ  كند . در عين حال  ،كامپيوتر با استفده  از اطلاعات  UPC   فهرست اجناس فروخته شده  را تهيه مي كند و به طوري كه صاحبان فروشگاه مي دانند كه چه موقع  موجودي  انبار را سرو صورت دهند . اطلاعات ازم  به طور خودكار ثبت مي شود .

پرتو افشاني تازه برهنر ديرينه تاريخ

ليزرها براي مرمت گنجينه ها  هنر ديرينه  به كار گرفته  شده اند .  دكتر جان آسموس فيزيكدان سان ديه گو در سفر به ونيز ايتاليا در 1971 دريافت  كه مي توان  كارهاي با ارزش  هنري رابا ليزر مرمت  و محافظت  كرد . لايه هاي  خاك نشسته  بر مجسمه هاي مرمرين  را كه در معرض هواي شود ،آلودگي ،پاشيدن آب ، فضولات پرندگان  هستند  مي توان  به سوزاندن  توسط باريكه ليزري  پاك  كرد بدون  اينكه به خود  اثر هنري  آسيبي  وارد شود .

از ان موقع  دكتر آسموس نقاشيهايي را تميز و مرمت  كرده است ، از جمله نقاشيهايي صخره هندي كه در 1979 در يوتا خراب شده بودند ، نقاشيهاي ديواري  آبرنگ روي گچ قرن 14 در ايتاليا ، نقاشيهاي ديواري  در كاليفرنيا  ،و همين طور ساختمانها و بناهاي يادبود  ديگر .

راه ديگري  كه ليزرها به گرداندن  گذشته  كمك  مي كنند  بازسازي  واقع بينانه  شكلهاي  تاريخي است  . در شهر  يورك  در شمال انگلستان  يك طرح ،نوسازي  زندگي  در يك دهكده  اسكانديناوي در سال 948 را نشان  مي دهد . در ميان  چيزهاي نشان داده شده پيكره اي است  به نام آيموند .آيموند از اسكلت وايكينيگي  بازسازي شده  كه از حفاري باستانشناسي در يشرگيت به دست امده  است .

جمجمه آيموند  بر ميز گرداني قرار گرفت  و با ليزر كم تواني پوييده  شد .  با چرخش جمجمه  باريكه  ليزري  بازتابيده با يك دوربين  ويدئويي كه به كامپيوتر قدرتمندي وصل بود  ثبت  شد . كامپيوتر تمام اطلاعات مربوط به شكل  و اندازه جمجمه  را ذخيره  كرد .

مرحله بعدي در فرايند بازسازي پويش ليزري مرد زنده اي با همان  سن و هيكل آيموند بود . باز كامپيوتر اين دو دسته  داده را تركيب  كرد و  صورت  شخص زنده را به دور جمجمه وايكينگ شكل داد .

بعداً يك ماشين تراش كه با كامپيوتر كنترل مي شد  اسفنج  را به صورت  سر سه بعدي شكل داد . افزون براينها  عكسهايي كه با كامپيوتر درست شده  بود توسط پيكر تراش به كار گرفته  شد تا احساس زنده بودن  و رنگ صورت آيموند  به ان اضافه  شود . به اين  ترتيب ،آيموند بازسازي  شد تا  نمايشي چنان واقعي رابه وجود آورد كه دكتر دومينيك توايدل باستانشناس معروف گفت «وقتي  من ابتدا  اورا ديدم  از طبيعي بودن او حيرت زده  شدم . من مطمئن  هستم  كه اگر يكي از وايكينگهاي همزمان  آيموند امروزه زنده  بود اور را مي شناخت »

پژوهشگران دريافته اند  كه جمجمه  و عضلات مربوط به صورت ،شكل صورت  شخص را مشخص مي كنند. آنها معلوم  كرده اند  كه در بازسازي  با پويش ليزري انسان تاريخي به نظر مي رسد نه انسان امروزي ،دليل اين امر يافته هاي پزشكي قانوني است .

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 08 بهمن 1393 ساعت: 16:48 منتشر شده است
برچسب ها : ,,,,,,
نظرات(0)

تحقیق درباره خطرات برق در خانه

بازديد: 195

 

تحقیق درباره خطرات برق در خانه

آيامي‌توانيد يك روز بدون استفاده از برق زندگي كنيد؟

حتي تصور زندگي بدون برق مشكل است برق يكي از نعمات خداست كه با همت و زحمت كاركنان مجموعه صنعت برق توليد و توزيع مي‌شود و در اختيار مصرف كنندگان قرار ميگيريد.

 استفاده از برق بايد با رعايت نكات ايمني همراه باشد و بايد افراد خانواده با خطرات برق و روش صحيح استفاده از برق آشنا باشند.

خطرات استفاده غيراصولي از برق عبارتنداز:

 برق گرفتگي،سوختگي،آتش سوزي و صدمات ناشي از پرتاب شدن

 

برق گرفتگي چيست؟

 قرار گرفتن دو نقطه از بدن در مسير جريان برق موجب عبور جريان از بدن مي‌شود و با توجه به شدت و مدت عبور جريان برق گرفتگي بوجود ميآيد و ممكن است عواقب مختلفي نظير مرگ ناشي از ايست قلبي- سوختگي داخلي- سوختگي خارجي بدنبال داشته باشد. بعد از برق گرفتگي ممكن است كليه ها از كار بيفتد يا دست ها بدليل سوختگي داخلي قطع شوند و يا بعلت پرتاب شدن(بعلت لرزش ناشي از برق گرفتگي)استخوانها دچار شكستگي گردند.

چگونه برق گرفتگي بوجود ميآيد

 تمامي سطح زمين- ديوارها- كف اتاقها در تمامي طبقات بعنوان يك نقطه از سيستم برق محسوب مي‌شود و اگر نقطه اي از بدن موجود زنده از يك طرف به زمين يا ديوارها وصل باشد و از طرف ديگر به سيم برق (فاز يا نول)يا بدنه فلزي دستگاه برقي (يخچال كولر- چرخ گوشت )تماس داشته باشد جريان برق از بدن عبور مي‌كند.بنابراين براي جلوگيري از برق گرفتگي بايستي اولاً از تماس مستقيم با سيمهاي برق (فازيا نول).با تماس غير مستقيم (بدنه فلزي دستگاههاي برقي كه ممكن است اتصال داخلي داشته باشند)جلوگيري كنيم و ثانياً اينكه هر وقت با وسايل برقي تماس داشته باشيم(درب يخچال- بدنه-كولر- چرخ گوشت و..) سعي كنيم از تماس دست يا پا به ديوار يا كف اتاق يا بدنه فلزي كابينت ها خودداري كنيم.

رعايت موارد ذيل از برق گرفتگي جلوگيري مي‌كند

1-  سيستم وسايل برقي بايد كاملاً سالم باشنداگر طول سيم يا دو نقطه انتهايي كه به دو شاخه يا مادگي وصل شده دچار بريدگي شده باشد استفاده از آن سيم بسيار خطرناك مي‌باشد.

2-  هنگام وصل كردن سيم دستگاه برقي اول انتهاي سيم(مادگي)كه به دستگاه وصل مي‌شود در محل خود نصب گردد و بعد از آن دو شاخه به پريز برق وصل شود.

3-  هنگام وصل نمودن دو شاخه به پريز بدنه سخت دو شاخه را با دو انگشت بگيريد و از تماس كف دست با سيم خودداري كنيد.

4-  هنگام بيرون كشيدن دو شاخه از پريز اول دستگاه را خاموش كنيد ثانياً دو انگشت دست چپ را در دو طرف پريز قرار دهيد و با دو انگشت دست ديگر قسمت سخت دو شاخه را بگيريد و از پريز برق جدا كنيد (از كشيدن سيم جداً خودداري كنيد)

5-  هنگام باز كردن درب يخچال و يا استفاده از لوازم برقي در آشپزخانه حتماً دمپايي لاستيكي بپوشيد و از تماس همزمان هر دو دست بوسيله برقي و ديوارها خودداري كنيد.

6-  هنگام شستشوي كف آشپزخانه كليه وسايل برقي را از برق جدا كنيد و سعي كنيد از پاشيده شدن آب به روي وسايل برقي خودداري شود و تازماني كه كاملاً كف آشپزخانه خشك نشده از وصل مجدد وسيله برقي به برق خودداري كنيد.

7-  براي شستن ديوارهاي آشپزخانه از پاشيدن آب خودداري كنيد فقط با دستمال خيس روي ديوار بكشيد و در نزديكي پريزها و كليدها دستمال بايد مرطوب باشد.

8-  براي تعويض لامپها ابتدا كليد را روي حالت خاموش قراردهيد و با استفاده از چهارپايه سالم و مناسب به نحوي كه با استقرار روي آن دستها كاملاً آزاد باشد با يك دست قسمت عايق سر پيچ (هلدر)را نگه داريد و با دست ديگر لامپ را باز كنيد و يا لامپ را نصب كنيد.

9-  اگر سيم هاي شبكه برق كه در كوچه و خيابانها روي پايه ها نصب شده اند پاره شده و روي زمين افتاده از دست زدن به آنها خودداري كنيد و موضوع را به اتفاقات برق اطلاع دهيد.

10-اگر سيم هاي شبكه نزديك دريچه يا پشت بام باشد و امكان دسترسي به آنها وجود دارد از  دست زدن به آنها خودداري كنيد و به اتفاقات برق اطلاع دهيد.

 

 

خطرات برق در پارك‌هاي بازي

پاركهاي بازي و شادي كه عموماً جهت تفريح بزرگسالان و بازي و جنب و جوش جوانان و خردسالان طراحي شده بعضاً خطراتي براي استفاده كنندگان دارد و لازم است مسئولين ذيربط (مسئولين شهرداري ها)اين خطرات را شناسايي و نسبت به حذف اين خطرات اقدام نمايند.

 مسئولين بايستي با استفاده از دانش فني افراد آگاه و طبق برنامه زمانبندي از طريق تكميل نمودن برگ هاي كنترل(چك ليست)به صورت مستمر شرايط فني تأسيسات موجود در پاركها را تحت كنترل داشته باشند.

 از جمله مخاطراتي كه عامه مردم را در پاركها تهديد مي‌كند خطر برق گرفتگي است كه متأسفانه بيشتر بچه ها را قرباني مي‌كند.

 لازم است هنگام طراحي فضاي داخلي پاركها و تعيين محل استقرار وسايل بازي برقي و پايه‌هاي روشنايي و تعيين مسير عبور كابلهاي برق درخصوص سيستم زمين حفاظتي پيش‌بيني هاي لازم معمول گردد.

 شبكه زمين حفاظتي بايستي در سطح وسيعي در زمين محوطه پارك به صورت شبكه شطرنجي سيم(با مقطع حساب شده)طراحي و اجراء شده باشد. اين شبكه بايستي در يك يا چند نقطه مناسب كه رطوبت و عمق مورد نياز را داشته باشد به جرم زمين وصل شود.بعد از اجراي شبكه حفاظتي بايستي بدنه فلزي تمامي تأسيسات (مثل پايه چراغهاي روشنايي و بدنه دستگاههاي برقي و بدنه جعبه هاي تقسيم برق كه در كنار باغچه ها يا كنار محوطه هاي بازي نصب شده اند)را بوسيله سيم با مقطع حساب شده به اين شبكه وصل نمود.

در اين شرايط چنانچه به هر دليل بدنه فلزي تأسيسات برقدار شوند سريعاً وسايل حفاظتي (نظير كليد و يا فيوز)عمل كرده و برق را قطع خواهند كرد.

از جمله دلايلي كه موجب بروز اتصالي و برقدار شدن پايه هاي روشنايي يا بدنه فلزي دستگاهها مي‌شوند عبارتند از :

1-   انشعاب گرفتن از پايه هاي چراغ  روشنايي جهت استفاده در دكه ها يا محوطه ها

2-   انشعاب گرفتن غيراصولي از شبكه هاي توزيع برق كه از اطراف پارك عبود داده شده

3-   باز ماندن درب جعبه فيوز پايه هاي روشنايي داخل پارك و در دسترس بودن نقاط برقدار

4-   باز ماندن درب جعبه هاي تقسيم برق داخلي پارك

5-   فرسوده شدن نقاط وصل نمودن سيم ها و ترمينالها و باز شدن آنها

6-   باز شدن سيمها از داخل ترمينال بدليل ضربه خوردن بدنه جعبه هاي تقسيم برق كه در محوطه داخلي پارك نصب شده

براي كسب اطمينان از بي خطر بودن تأسيسات پارك ها لازم است مسئولين ذيربط علاوه بر احداث سيستم هاي حفاظتي كه توضيح داده شده با استفاده از خدمات مهندسين و تكنسين هاي مجرب وضعيت اين تأسيسات را تحت كنترل داشته باشند.همچنين در پاركها يا ميادين كه از سيستم هاي پخش نور در زير آب استفاده شده خطر برقدار شدن آب نما وجود دارد كه بايستي در صورت امكان با استفاده از وسايل مورد نياز ولتاژ اين سيستم را تعديل و بي خطر نمود.

 

فراموش نكنيد

با توجه به وضعيت و شرايط فعلي سعي كنيد از تماس دست با بدنه فلزي تأسيسات خصوصاً در زمان بارندگي و در محل هاي مرطوب مثل محوطه چمن و يا دست زدن به آب داخل استخرهايي كه سيستم پخش نور در آنها تعبيه شده خودداري نموده و با راهنمايي كودكان و نوجوانان آنان را از خطر دور كنيم.


ايمني در برابربرق

- از دست زدن به بدنه فلزي تاسيسات برقي نظير تابلوهاي برق، پايه هاي فلزي، تسمه هاي متصل به بدنه پايه ها وسيمهاي مهار، جدا خودداري نمائيد.

- صعود از پايه هاي برق خطر سقوط و همچنين برق گرفتگي دارد. به هيچ عنوان مبادرت به صعود از پايه هاي برق ننمائيد.

- از پرتاب اشياء فلزي روي سيمهاي شبكه توسط كودكان جلوگيري نمائيد.

- در صورتيكه درب تابلوهاي برق به هر دليل باز باشد مراتب را به اداره برق اطلاع دهيد و از دست زدن به تجهيزات داخل تابلوهاي برق اكيدا خودداري فرمائيد.

- در صورتيكه سيمهاي شبكه برق بدليل پارگي روي زمين افتاده باشد، ضمن جلوگيري از نزديك شدن افراد به محل و دست زدن به سيم برق، مراتب را سريعا به اداره برق اطلاع دهيد.

- از نصب آنتن با ارتفاع زياد در نزديك شبكه برق بخصوص خطوط 20 كيلوولت خودداري فرمائيد، زيرا در اثر طوفان و يا هر حادثه ديگر روي سيم باعث سوختن تلويزيون و بروز آتش سوزي و برق گرفتگي در منزل خواهد شد.

- از پرتاب سنگ و شكستن مقره هاي شبكه هاي برق و لامپهاي روشنايي معابر توسط كودكان و ساير افراد جلوگيري نمائيد.

- در صورت عدم اطلاع از تعمير و تعويض وسايل برقي حتما به افراد مطلع و اهل فن مراجعه نمائيد.

- وسايل برقي را دور از دسترس كودكان قرار داده و از نصب پريز در ارتفاع پائين خودداري فرمائيد.

- از دستكاري كنتور و كليدهاي مينياتوري استانداردي كه توسط مامورين برق پلمپ ميگردد، خودداري نمائيد.

- هنگام شستشوي ديوارها مراقب باشيد كليدها و پريزها خيس نشوند، زيرا خطر برق گرفتگي وجود دارد. همچنين با دست خيس و پاي برهنه هيچگاه به لوازم برقي دست نزنيد.

- عبور سيم برق و سيم زنگ از لابلاي درب فلزي منزل موجب مي شود كه در صورت لخت شدن سيم، درب برقدار شده و باعث برق گرفتگي گردد.

نحوه استفاده صحيح از برق

- استفاده غير مجاز از برق علاوه بر پرداخت جرايم، خطرات جاني و مالي به دنبال خواهد داشت.

- در صورت بروز اتصالي و ايجاد جرقه در فاصله بين كنتور و شبكه برق فورا فيوز يا كليد مينياتوري را قطع نموده و مراتب را به اتفاقات برق در منطقه خود گزارش نمائيد.

- شماره تلفن اتفاقات برق در منطقه خود را هميشه به خاطر داشته باشيد.

- از بستن وسايل مختلف به تيرهاي برق جدا خودداري نمائيد.

- فيوزها تنها وسيله حفاظتي منزل شما هستند، از دستكاري آنها خودداري نمائيد.

- نصب رله هاي حفاظتي شما را از داشتن فيوز بي نياز نمي سازد.

- از بكار گيري ترانسهاي جوشكاري در منزل خودداري فرمائيد، زيرا ضمن صدمه ديدن كنتور و پرداخت هزينه باعث ايجاد نوسانات برق و آسيب رساندن به لوازم برقي خواهد شد. خواهشمند است در صورت مشاهده به اتفاقات برق اطلاع دهيد.

- از بكار گيري لوازم برقي پرمصرف مانند اتو، بخاري برقي، جاروبرقي، لباسشويي و غيره در پيك بار شبكه (ساعات اوليه شب ) خودداري نمائيد، زيرا در اين ساعات بيشترين كاهش ولتاژ در شبكه به چشم مي خورد كه از جمله عوامل عمده كم شدن عمر دستگاههاي برقي كه با موتور كار مي كنند، مي باشد.

- قبل از اينكه وسايل برقي را به برق وصل نمائيد دوشاخه و سيم ارتباطي آن را از نظر سالم بودن كنترل نموده، ابتدا كليد آن را در حالت قطع قرار داده سپس وسيله را به برق متصل نمائيد.

- هنگام قطع برق دوشاخه وسايل برقي نظير يخچال و فريزر را از پريز خارج نموده و موقع وصل مجدد برق پس از حداقل 4 دقيقه اين وسايل را به برق متصل نمائيد..

اقدامات اوليه هنگام برق گرفتگي

در موقع برق گرفتگي ياري دهنده ضمن خونسردي بايد بي درنگ اقدامات

ذيل را انجام دهد، زيرا در نجات مصدوم ثانيه ها نيز ارزش دارند:

- در اولين فرصت جريان برق را از نزديكترين راه قطع نمائيد.

- اگر امكان قطع جريان برق به راحتي امكانپذير نمي باشد با استفاده از يك قطعه چوب خشك، پارچه خشك، پلاستيك، روزنامه چندبار تا شده، پوشيدن كفش لاستيكي بدون ميخ و يا ساير اشياء عايق در مقابل جريان برق در زير پا، مصدوم را از تماس با برق جدا نمود.

- ياري دهنده در هيچ شرايطي بدون عايق كردن خود نبايد بدن شخص برق گرفته را لمس نمايد، زيرا بي ترديد خود نيز دچار عارضه برق گرفتگي خواهد شد.

بعد از جدا نمودن شخص از جريان برق فورا به مركز اورژانس اطلاع دهيد. از افرادي كه در محل حادثه حضور دارند براي خبر كردن پزشك و آوردن آمبولانس كمك گرفته شود.

- در صورت قطع تنفس و يا ايست قلبي تا رسيدن مامورين امداد با استفاده از تنفس مصنوعي و ماساژ قلبي كمكهاي اوليه را به منظور شروع تنفس انجام دهيد.

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 08 بهمن 1393 ساعت: 12:13 منتشر شده است
برچسب ها : ,,,
نظرات(0)

ليست صفحات

تعداد صفحات : 1652

شبکه اجتماعی ما

   
     

موضوعات

پيوندهاي روزانه

تبلیغات در سایت

پیج اینستاگرام ما را دنبال کنید :

فرم های  ارزشیابی معلمان ۱۴۰۲

با اطمینان خرید کنید

پشتیبان سایت همیشه در خدمت شماست.

 سامانه خرید و امن این سایت از همه  لحاظ مطمئن می باشد . یکی از مزیت های این سایت دیدن بیشتر فایل های پی دی اف قبل از خرید می باشد که شما می توانید در صورت پسندیدن فایل را خریداری نمائید .تمامی فایل ها بعد از خرید مستقیما دانلود می شوند و همچنین به ایمیل شما نیز فرستاده می شود . و شما با هرکارت بانکی که رمز دوم داشته باشید می توانید از سامانه بانک سامان یا ملت خرید نمائید . و بازهم اگر بعد از خرید موفق به هردلیلی نتوانستیدفایل را دریافت کنید نام فایل را به شماره همراه   09159886819  در تلگرام ، شاد ، ایتا و یا واتساپ ارسال نمائید، در سریعترین زمان فایل برای شما  فرستاده می شود .

درباره ما

آدرس خراسان شمالی - اسفراین - سایت علمی و پژوهشی آسمان -کافی نت آسمان - هدف از راه اندازی این سایت ارائه خدمات مناسب علمی و پژوهشی و با قیمت های مناسب به فرهنگیان و دانشجویان و دانش آموزان گرامی می باشد .این سایت دارای بیشتر از 12000 تحقیق رایگان نیز می باشد .که براحتی مورد استفاده قرار می گیرد .پشتیبانی سایت : 09159886819-09338737025 - صارمی سایت علمی و پژوهشی آسمان , اقدام پژوهی, گزارش تخصصی درس پژوهی , تحقیق تجربیات دبیران , پروژه آماری و spss , طرح درس