تحقیق درباره ترمو ديناميك

مقدمه

ترموديناميك شاخه اي از علم است كه اصول انتقال انرژي را در سيستمهاي درشت بين مجسم ميكند بند هاي اصلي كه تجربه نشان داده است همة اين انتقالات را به كار مي گيرند  به عنوان قوانين ترموديناميك شناخته شده اند . اين قوانين اوليه و بنيادين هستند و نمي توان آنها را از چيز اصلي تر ديگري مشتق كرد .

اولين قانون ترموديناميكمي گويد كه انرژي باقي مي ماند و با اينكه مي تواند به شكل ديگر تغيير كند و از مكاني به مكان ديگر تغيير يابد ، مقدار كلي آن ثابت مي ماند . بدين ترتيب اولين قانون ترموديناميك به مفهوم انرژي بستگي دارد ولي از طرف ديگر انرژي تابع اصلي ترموديناميك است چون بدين وسيله مي توان اولين قانون را به صورت فرمول بيان كرد . اين همبستگي مشخصة مفاهيم اوليه ترموديناميك است .

واژه هاي سيستم و پيرامون به طور مشابه همبسته مي شوند . سيستم به شيء، هر كميت مانده هر بخش و غيره اي اطلاق مي شود كه براي مطالعه انتخاب شده است و ( به طور ذهني ) از هر چيز ديگر كه پيرامون ناميده مي شود جدا مي گردد . پوشش مجازي كه سيستم را احاطه مي كند و آن را از پيرامونش جدا مي سازد مرز سيستم ناميده مي شود .اين مرز تصور مي رود خواص ويژه اي داشته باشد كه يا ( 1 )سيستم را از پيرامونش جدا مي سازد ، يا ( 2 ) به روش هاي مخصوص فعل و انفعال بين سيستم وپيرامونش مبادله مي كند . اگر سيستم تفكيك نشده باشد ، تصور مي رود مرزهايش ماده يا انرژي يا هر دو را با پي رامنش مبادله ميكند . اگر ماده مبادله شود سيستم گفته مي شود باز است . اگر فقط انرژي نه ماده مبادله گردد سيستم بسته ( ولي تفكيك نشده) است و جرمش ثابت است .

وقتي سيستم تفكيك شده است نمي تواند تحت تاثير پيرامونش قرار گيرد . با وجود اين ، ممكن است تغيرات درون سيستم روي دهد كه اين تغييرات با وسايل اندازه گيري مثل دماسنج ، فشار سنج ، و غيره قابل تشخيص هستند . با وجود اين ، چنين تغييراتي نمي توانند  بطور نامحدود ادامه يابند ، و بالاخره سيستم بايد به وضعيت ثابت نهائي تعدل دروني برسد .

در مورد سيستم بسته كه با پيرامونش فعل و انفعالات مي كند ، وضعيت ثابت نهايي ، چون سيستم نه تنها از لحاظ دروني در تعادل است ممكن است بالاخره بدست آيد .

مفهوم تعادل در ترموديناميك اصلي است چون با وضعيت تعادل سيستم كه مفهوم حالت است ارتباط دارد . سيستم حالت قابل تكرار و همانند دارد وقتي همة خواصش ثابت هستند . مفاهيم حالت و خصوصيت دوباره همبسته مي شوند . همچنين شخص مي‌تواند بگويد كه خواص سيستم به وسيلة حالتش ثابت هستند . خواص معيني با وسايل اندازه گيري مثل دماسنج و فشار سنج كشف مي شوند . وجود خواص ديگر مثل انرژي دروني بيشتر به طور غير مستقيم شناسايي مي شوند . تعداد خواصي كه بايد ارزشهاي دلخواه را به منظور ثابت كردن حالت سيستم تنظيم كنند به سيستم بستگي دارد و بايد از طريق آزمايش تعيين شوند .

وقتي سيستم از حالت تعادل خارج مي شود و در معرض فرايندي قرار مي گيرد كه در طي آن خواص سيستم تغيير مي كند تا به حالت تعادل جديدي برسند . سيستم در طي چنين فرايندي ممكن است با پيرامونش فعل و انفعال كند تا اين كه انرژي رابه شكل گرما و كار مبادله كند و بدين ترتب در سيستم و پيرامونش تغييراتي بوجود آورد كه براي يك علت يا علت ديگر مطلوب هستند . فرايندي كه ادامه مي يابد بطوري كه سيستم هرگز به طور متمايز از حالت تعادل خارج نمي شود ، برگش پذي ناميده مي شود چون چنين فرايندي بدون اينكه نيازي به افزودن كار ايجاد شده به وسيله فرايند پيشين داشته باشد در آغاز بطور مشابه در جهت مخالف معكوس مي شود .        

مبناي ترموديناميك بر تجربه و آزمايش استوار است . تعدادي از اصلهاي موضوع به ترتيب زير بيان شده است :

اصل 1

 شكلي از انرژي كه بعنوان انرژي دروني شناخته شده است وجود دارد كه براي سيستم هاي در حالت تعادل ، خاصيت ذاتي سيستم تست و از لحاظ كاربردي به مختصات قابل اندازه گيري مربوط مي شود كه سيستم را متمايز مي كنند .

اصل 2  

انرژي كلي هر سيستم و پيرامنش باقي مي ماند . ( اولين قانون ترموديناميك ) انرژي دروني كاملآ از انرژي پتانسيل و جنبشي كه اشكال خارجي انرژي هستند جدا ست . دركاربرد اولين قانون ترموديناميك همة اشكال انرژي از جمله انرژي دروني بايد در نظر گرفته شوند . بنابراين واضح است كه اصل 2 به اصل 1 وابسطه است . قانون اول براي سيستم تفكيك شده مستلزم اين است كه انرژي اش ثابت باشد . قانون اول براي سيستم بسته ( كه تفكيك نشده است  ) مستلزم اين است كه تغييرات انرژي سيستم دقيقآ با تغييرات انرژي پيرامون جبران گردد . براي چنين سيستم هايي ، انرژي به دو شكل گرما و كار بين سيستم و پيرامونش مبادله مي شود .

گرما انرژي است كه تحت تاثير تفاوت دما يا گراديان از مرز سيستم مي گذرد . كميت گرما Qمقدار انرژي منتقل شده بين سيستم و پيرامونش را نشان مي دهد و خصوصيت سيستم نيست . رسم معمول با توجه به علائم مستلزم اينست كه ارزشهاي عددي Qوقتي گرما به سيستم افزوده مي شود مثبت و وقتي گرما از سيستم خارج مي شود منفي گرفته شوند .

كار نيز انرژي منتقل شده بين سيستم و پيرامونش است ولي از جابجايي نيروي بيروني كه بر سيستم عمل مي كند منتج مي شود . كار هم مثل گرما خصوصيت سيستم نيست . رسم علائم انتخاب شده دراينجا مستلزم اين است كه ارزشهاي عددي كار Wوقتي كار توسط سيستم انجام مي شود مثبت و وقتي كار برروي انجام مي شود منفي گرفته  شوند . بنابر اين W   بعد مخالف Q است .

در مورد سيستم هاي بسته ( داراي جرم ثابت ) كه براي آنها تنها شكل انرژي كه تغيير مي كند انرژي دروني است ، اولين قانون ترموديناميك از لحاظ رياضي به طور زير بيان مي شود :

بخاطر داشته باشيد كه dQ وdw   ديفرانسيلهاي دقيقي ني ستند و ديگر اينكه Q  و W   خواص سيستم يا توابع مختصات ترموديناميك كه سيستم را متمتيز مي سازند نيستند . به عبارت ديگر dv و تغيير ديفرانسيل در  v ، خصوصيت سيستم را نشان مي دهد . كميتهاي ديفرانسيل Dq و dw مبادلات انرژي بين سيستم و پيرامونش را نشان مي دهد و در معادله براي محاسبةمبادلة انرژي پيرامون بكار مي رود .

اصل 3

 خصوصيتي به نام آنتروپي s   وجود دارد كه براي سيستمهاي در حالت تعادل ، خصوصيت ذاتي سيستم است و از لحاظ كاربردي به مختصات قابل اندازه گيري كه سيستم را متمايز مي كند ارتباط دارد .

اصل 4

تغيير آنتروپي هر سيستم و پيرامونش با يكديگر در نظر گرفته مي شود و از هر فرايندي كه منتج شده باشد مثبت است و براي هر فرايندي كه به برگشت پذيري نزديك است به ارزش محدود صفر نزديك مي گردد . ( قانون دوم ترموديناميك )

همانطور كه قانون اول ترموديناميك را نميتوان بدون پيش شناخت انرژي دروني بعنوان يك خصوصيت فرمول نويسي كرد ، قانون دوم را بدون اعلا م قبلي وجود آنتروپي بعنوان يك خصوصيت نمي توان بطوركامل و كمي بيان كرد .

قانون دوم مستلزم اين است كه آنتروپي سيستم تفكيك شده يا درحال افزايش يا كاهش ثابت باقي بماند در حالتي كه سيستم به حالت تعادلي رسيده است . قانون دوم براي سيستم بسته ( ولي تفكيك نشده ) مستلزم اين است كه هر آنتروپي در سيستم يا در پيرامونش طوري كاهش يابد كه توسط آنتروپي افزوده در قسمت ديگر يا در حد جبران نگردد و در حاليكه اين فرايند برگشت پذير است آنتروپي كلي سيستم به علاوه پيرامونش ثابت باقي مي ماند .

خصوصيات بنيادين ترموديناميك كه در ارتباط با اولين و دومين قانون ترموديناميك مطرح مي شوند آنتروپي و انرژي دروني هستند . به كارگيري اين اين خصوصيات به همراه اين دو قانون براي همة انواع سيستمها ضروري است . با وجود اين ، انواع مختلف سيستمها به وسيله مجموعة متفاوت متغير ها يا مختصات اندازه گيري مشخصه بندي مي شوند . نوع سيستمي كه معمولآ در كابردهاي مهندسي شيمي با آن روبرو مي شوند سيستمي است متغييرهاي اندازه گيري مشخصه اوليه براي آن ، فشار ،حجم ، دما و تركيب هستند كه ضرورتآ همة آنها مستقل نيستند . چنين سيستم ها يي از سيالات ،مايع يا گاز ساخته شده اند و سيستمهاي pvt  ناميده مي شوند .

اصل 5 خصوصيات درشت بين سيستمهاي pvt  همگن در حالت هاي تعادل را مي توان بعنوان توابع فشا ، دما و تركيب به تنهايي بيان كرد .

اين اصل ايده آل بودن را تحميل مي كند و مبناي همة معادلات بعدي در رابطه با خصوصيات سيستمهاي pvt  است كه اين اصل براي آنها صادق است . سيستم pvt  در تعداد زيادي از كاربردهاي عملي ، بعنوان مدل كافي عمل مي كند . درقبول اين مدل فرض مي شود كه اثرات زمينه ( مثلآ الكترسيته ، مغناطيس يا گرانش ) جزئي هستند و ديگر اينكه اثرات ويسكوز و سطح نا چيز است .

دما ، فشار و تركيب در اينجا بعنوان وضعيت هاي تحميل شده بر پا نشان داده شده بوسيله سيستم در نظر گرفته مي شوند و ارتباط كاربردي خصوصيات كاربردي ترموديناميك با اين وضعيتها بئسيله آزمايش تعيين مي شود . اين ارتباط براي حجم كاملآ مستقيم است كه مي توان آن را اندازه گيري كرد و بلا فاصله به اين نتيجه منجر مي شود كه معادله حالت براي هر سيستم pvt  همگن مخصوص وجود دارد كه حجم را به فشار ، دما و تركيب ربط مي دهد . چنين معادلات حالت كاربرد گسترده اي در كاربردهاي ترموديناميك دارند .

تعيين ارتباط كاربردي انرژي دروني و آنتروپي بر فشار ، دما و تركيب كانلآ غير مستقيم است و از طريق شبكه معادلاتي كه اخيرآ گسترش يافته اند بدست

مي آيد. اكنون مبناي اين گسترش وضع شده است . همة موارد ديگر از تعريف و تفريق بدست مي آيند .

ترموديناميك مسائل را بر حسب كميتهاي مطلق مثل انرژي دروني و آنتروپي حل مي كند. زماني كه مسا له تعريف شده است قدم اول درحل مساله در ترموديناميك كاربردي ، برگردان آن به اصطلاحات متغييرهاي ترموذيناميك است بطوريكه قوانين ترموديناميك را بتوان بكار گرفت . فرايند معكوس گام آخر را تشكيل مي دهدچون نتايج نهايي بايد با كميتهاي كه واقعيت فيزيكي دارند بيان شوند .

متغيرهاي ترموديناميك

 تعاريف و روابط

سيستم بسته تك فازي را در نظر بگيريد كه در آن هيچ گونه فعل و انفعالات شيميايي وجود ندارد تحت چنين شرايطي اين تركيب ثابت است .

كميتهاي v  ، sوV  خواص مقداري هستند و به اندازه سيستم بستگي دارند .

از طرف ديگر t و p خواص شدتي هستند و به اندازه سيستم بستكي ندارند.چون پردازش حاضر در اصل با سيستمهاي باز عمل ميكند . ما نامگذاري را بكار ميگيريم كه فقط خواص شدتي را دوباره سازماندهي مي كند و ديگر اينكه به شموليت روشن جرم سيستم در همه معادلات نياز دارد .از اين پس اگر v  ، sوVرا بعنوان انرژي دروني مولي آتروپي و حجم تعريف كنيم بدين ترتيب معادله اول بصورت زير نوشته مي شود  :

D (nV) = Td ( ns) – pd (nv)       (4-117) در حاليكه n تعداد مول هاي سيال موجود در سيستم است و در مورد مسئله مخصوص سيستم بسته ثابت است . بخاطر داشته باشيد كه  N= n1+n2+n3+…..=     n1.    در حاليكه I  انديس تعيين كنندة اجزاي شيمي موجود است . بطور متناوب مي توان v، sو V را بعنوان خواص ويژه (واحد جرم ) گرفت كه در اين مورد m جايگزين n ميگردد . معادله (117-4 ) نشان مي‌دهد كه براي سيستم بسته بدون واكنش تك فاز مي توان مشخص كرد :

Nv= u(nsوnv)

بدين ترتيب

در حاليكه زيروند نشان ميدهد كه همة تعداد هاي مول ni ( و بنابراينn   )ثابت هستند . مقايسه با معدله (117-4 ) نشان مي دهد كه حالا سيستم بازي تك فازي را در نظر بگيريد . فرض مي شود كه

Nv= u(nsو  nv  و n1,n2, n3, …..)

بدين ترتيب

در حاليكه اين حاصلجمع دربارة همةاجزاء موجود در سيستم است و زيروند ni  نشان مي دهد كه همة تعداد مول ها بجز تعداد مول هاي I ثابت گرفته شده است . با اين تعريف داريم

به كمك هر دو معادلة (118-4)و (119-4) مي توانيم همهضريبهاي ديفرانسيل جزئي را از معادله اوليه حذف كنيم :

D(nv)=Td(ns)-pd(nv)+

معادله (120-4 )معادله اصلي است كه متغييرهاي ترموديناميك اوليه براي سيستمهاي pvt تك فاز را به هم وابسطه مي كند و همة معادلات ديگر مربوط به خواص اين سيستمها از آن مشتق مي شوند . كميت پتانسيل شيميايي مولفة I   ناميده مي شود و نقش مهمي در تعادل شيميايي و حالت ترموديناميك بازي ميكند .

مستقيم ترين روش براي مشتق كردن روابط خاصيت اضافي به ترتيب زيراست . چون n1=xinدر حاليكه xiبرخه مولي مؤلفة I است ، معادله (120-4) را ميتوان دوباره چنين نوشت

                                                                                 D(nv)-Td(ns)+pd(nV)- بسط ديفرانسيلها و جمع ترم هاي مشابه مي دهد

چون n و dn  مستقل و دخواه هستند ، ترم هاي داخل پرانتزها بايد بطور جداگانه صفر شوند . پس معادلات (120-4)و (121-4) مشابه هستند ولي تفاوت مهمي بين آنها وجود دارد . معادله  براي سيستم n  مولي به كار مي رود در حاليكه n  ممكن است فرق كند : در حاليكه معادله (121-4) براي سيستمي بكار مي رود كه در آن n واحد و ثابت است . بدين ترتيب معادله (121-4) در معرض مقاومتي است كه يا است . در اين معادله x2  ها را نمي توان در نظر گرفت هر چند همة آنها متغييرهاي مستقلي هستند . ni ها در معادله (120-4) در معرض چنين مقاومتي قرار ندارند .

معادله (120-4) به تركيبات احتمالي ترم ها اشاره مي كند كه ممكن است بعنوان توابع اوليه الحاقي تعريف شوند . با در نظر گرفتن حاصل جمع بعنوان ترم مجزا ، هشت تركيب جداي احتمالي وجود دارد و اين تركيبات در جدول 22-4 نشان داده شده اند . ديگر خصوصيات ترموديناميك با اين تركيبات ارتباط دارند و با تعريف دلخواه مطرح مي‌شوند .

با توجه به جدول 22-4 مي توان صورتهاي كلي را براي H  و A  و غيره بر طبق تعاريفشان نوشت . مثلآ

               H=U+PV       يا                               Nh=nu+ p (nV)                       بدين ترتيب

                                           D(nH)=d(nv) + pd(nV)+(nV) dp                                  

جايگزين كردن d(nv)  با معادله (120-4) صورت اصلي براي ديفرانسيل كلي d(nH)  را مي دهد . ديفرانسيل هاي كلي ديگر خصوصيات به طور مشابه بدست مي آيند در جدول 22-4 نشان داده شده اند . هرمعادله خصوصيت(nH) , (nv)   و غيره ، تابع دسته مخصوصي از متغيير هاي مستقل را بيان مي كند . اينها متغيرهاي بندادي خصوصيت هستند . دستة مشابه معادلات را مي توان از معادله (121-4 ) توسعه داد . اين دسته با تحميل متفاوتهاي ni=xi , n=1    از مجموع معادلات جدول 23-4  حاصل مي شوند .

اين دو دسته دقيقآ به يكديگر وابسته هستند همانطور كه معادله (120-4) به معادله (121-4) ارتباط دارد . البته معادلات نوشته شده براي n=1   كمتر از معادلات جدول 23-4 اصلي هستند . بنابراين درون وابستگي xi   از معادلات رياضي كه به متغييرهاي مستقل بستگي دارد جلوگيري ميكند .

سيستم هاي تركيب – ثابت براي 1 مول تركيب ثابت سيال همگن ؤ معادلات (120-4) و (123-4) به (125-4) بصورت زير ساده مي شوند

Dv=Tds-pdV        (4-130 )

DH=Tds+Vdp      (4-131)

 DA=-PDV-sdT    (4-132)

DG=Vdp-SdT       (4-133)

از اين معادلات ديده مي شود كه بعلاوه ، معادلات مشهور مكس ول از كاربرد روابط متقابل براي ديفرانسيلهاي دقيق حاصل مي شوند :

در همه اين معادلات فهميده مي شود كه مشتقات جزئي تركيب ثابت گرفته شده اند .

آنتلپي و آنتروپي بعنوان توابع T  و P    در تركيب ثابت خواص مولي ترموديناميك توابه دما و فشار هستند (اصل 5 ) . بتابراين ،

قدم مشخص بعدي حذف ضرايب ديفرانسيل جزئي بر حسب كميتهاي اندازه گيري است .

به اين منظور ظرفيت گرما در فشار ثابت بصورت زير تعريف مي شود :

اين خاصيت ماده و تابع دما ، فشار و تركيب است .

ممكن است معادله 131-4 اول بوسيله DT  تقسم شوند و براي فشار ثابت محدود گردد و به همين صورت بوسيله dp  تقسيم شوند و براي دماي ثابت محدود شود و در معادله زير را بوجود بياورد :

با توجه به معدله (144-4) ، اولين معادله مي شود و با توجه به معادله (141-4) معادله دوم مي شود

تركيب معادلات (142-4) ، (144-4)، (146-4) مي دهد

و تركيب معادلات (143-4) ، (145-4) ، (141-4) مي دهد

معادلات (147-4)،(145-4)معادلت اصلي بيان شده براي آنتالپي و آنتروپي سيالت همگن در تركيب ثابت بعنوان توابع T  و  P  هستند . ضرايب DT  و DP  بر حسب كميتهاي اندازه گيري بيان شده اند .

انرژي دروني و آنتروپي به عنوان توابع T  و  V در نظر گرفتن T  و  V بعنوان متغير هاي مستقل بسيار راحتر از T  و P   است . چون V از طريق معادله حالت با T و P   رابطه دارد ، اين امر كاملآ قابل قبول است . در اين مورد بهتر است با انرژي دروني و آنتروپي كار شود ، براي اينكه

حالا روش كار متشابه روش كار در بخش اول است .

ظرفيت گرما را در جمله بوسيلة معادله زير تعيين كنيد

اين خاصيت ماده و تابع دما ، فشار و تركيب است

دو رابطه بلافاصله از معادله (130-4) بدست مي آيند

در نتيجة معادلة 151-4 معادله اول مي شود

و در نتيجة معادلة 140-4 معادله دوم مي شود

تريب معادلات(146-4) و (151-4)×و (153-4) مي دهد

و تركيب معادلات (149-4) و (151-4) و (153-4) مي دهد

و تركيب معادلات (150-4) و (140-4) و 152-4) مي دهد

معادلات (154-4) و (155-4) معدلات اصلي بيان كننده انرژي دروني و آنتروپي سيالات همگن در تركيب ثابت بعنوان توابع دما و حجم مولي هستند . ضرايب DT   و DV    برحسب كميتهاي قابل اندازه گيري بيان مي شوند .

روابط ظرفيت -گرما در معادلات 0147-4) و ( 154-4) هم dH و هم dv ديفرانسيل‌هاي دقيقي هستند و كاربرد رابطة تقابل منجر به معادلات زير

مي شود

بنابراين فشار يا حجم وابسته به ظرفيتهاي گرما را مي توان از داده هاي pvt تعيين كرد .

با وجود اين ،دماي وابسته به ظرفيت هاي گرما از راه تجربه تعيين مي شود و اغلب بوسيلة معادلاتي نظير بيان مي گردد .

معادلات (148-4) و (155-4) هر دو صورتهايي براي ds فراهم ميكنند كه بايد براي تغيير مشابه خالت يكسان باشد . معدله نويسي و حل آنها براي dT  مي دهد

با وجود اين در تركيب ثابت T=T(p,v)  . بنابراين

معادله نويسي ضرايب dp  يا dv   در اين دو صورت براي dT   مي دهد س

بنابراين ، بين دو ظرفيت گرمايي ممكن است از داده هاي pvT   تعيين گردد .

نسبت اين دو ظرفيت گرمايي از تقسيم معادلة (145-4)بر معادلة (152-4) بدست مي آيد:

بالاخره جايگزيني هر يك از چهار مشتق جزيي از طريق رابط مكس ول مي دهد

در حاليكه r   معمولآ سمبل s  كار رفته براي نشان دادن نسبت ظرفيت – گرماست .

گاز ايده آل :

 ساده ترين معادله حالت براي گاز ايده آل اينست :

                               Pv= RT                      

در حالي كه R  ثابت جهاني است و ارزشهاي آن در جدول 9-1 ارائه شده است . مشتقات جزئي بعدي از معادلة گاز ايده آل بدست مي آيند .

معادلات اصلي سيالات تركيب ثابت مشتق شده در زير بخشهاي اوليه به اشكال بسيار سادهاي كاهش يافته اند وقتي روابط براي گاز ايده آل به داخل آنها جايگزين شد .

 (147-4 ايده آل )                                                          dH= GpdT           

(147-4 ايده آل )                                         ds=(Gp/T)dT-R/pdp                  

(154-4 ايده آل )                                                          dv = s  Dt

(155-4 ايده آل )                              ds = (cp/T) dT- (R/P)DP                    

از اين معادلات مشخص مي شود كه براي گاز ايده ال CP,VH  و CV   فقط توابع دما هستند و مستقل از P  و V  هستند . با وجود اين ، آنتروپي گاز ايده آل تابع هر دو P  و T    يا هر دو T و v  است .

سيستمهاي تركيب متغيير ، تركيب سيستم ممكن است تغيير كند چون سيستم باز است يا بخاطر فعل و انفعالات شيميايي حتي در سيستم بسته . معادلات در اينجا بدون توجه به علت تغييرات بسط يافته اند .

خواص مولي جزئي

   سيستم همگن كلي pvT در بردارنده تعدادي اجزاي شيميايي است . نشانه M خصوصيت مولي ترموديناميك را بطور كل نشان مي دهد در حاليكه M ممكن است بجاي V,H,S و غيره قرار گيرد . بدين ترتيب خصوصيت كل سيستم NM است در حاليكه تعداد كل مولهاي مخلوط در سيستم است . ممكن است كه فرض شود خصوصيت M مخلوط به خصوصيات mi اجزاي شيميايي خالص بستگي دارد اجزائي كه مخلوط را بوجود مي آوردند با وجود اين هنوز رابطه كلي با ارزش شناخته شده نيست و اين ارتباط را بايد از طريق آزمايش براي هر سيستم مخصوص تثبيت كرد .

اجزاي تشكيل دهندة مخلوط يا محلول خطرص ترموديناميك جداگانه معيني ندارند . با وجود اين شايسته است كه خصوصيت مخلوط را طوري در نظر گرفت كه در بين اجزاي مخلوط به روشي مناسب تقسيم شده است . وقتي كه روش تقسيم كردن اتخاذ شود ، ارزش خصوصيت منتج را مي توان اينطور در نظر گرفت كه آنها خصوصيات اجزاي منفرد موجود در محلول هستند .

اصل 5    براي سيستم pvt هگن در فشار و دماي ثابت مستلزم اينست كه

                              Nm= f(n1,n2,n3……….)             

علاوه بر اين از طريق ازمايش مشخص شده است كه nm خصوصيت كل مخلوط زياد است و در واقع تابع همگن اولين درجه تعداد مول هاي اجزاي تشكيل دهنده است . ( يعني دو برابر، سه برابر ، غيره ، از همةni هايي كه دو بربر ،سه برابر ، غيره ،nm مي شوند .)

به دنبال قضيه لويلر در مورد توابع همگن كه

براي سهولت تعريف مي شود در حاليكه mi خصوصيت مولي جزئي I در محلول ناميده مي شود . جايگزين كردن معادله (160-4) در معادله اوليه ميدهد

Mi توابع همگن درجة صفر در تعداد مولها هستند و بنابر اين خصو صيات ترموديناميك شدتي هستند . معادله (160-4)× فرمئلي است كه تعيين مي كند چطور خصوصيت مخلوط بين اجزاي تشكيل دهنده مخلوط تقسم مي شود . 

اگر miخواص مولي حاصل ، عنوان خواص اجزاي تشكيل دهنده محلول در نظر گرفته شود سپس معادلة (161-4) نشان مي دهد كه اين روش تقسيم منجر به اين نتيجة ساده مي شود  كه خصوصيت كل مخلوط حاصل جمع خواص نسبت داده شده به اجزاي تشكيل دهنده است . تقسيم معادله (161-4) بر n برمبناي مولي مي دهد :

معدلات گسترش يافته براي خواص جزئي به همان اندازه بر مبناي واحد جرم هم به كار گرفته مي شوند . در اين موردmجايگزين nميگردد و xiها برخه هاي جرم مي شوند . در نتيجة معادلة (160-4) و تعيين معادلاتي براي H,Aو G نشان مي دهند كه

معادلة گيبس – دو هم . معادله (161-4) براي هر سيستم pvt همگن در حالت تعادل كاملآ كلي است . تغيير p,tيا niبه وسيله ديفرانسيل كلي nm دلخواه است

چون رابطة تابع كلي براي nm به صورت زير است

                                  Nm= f(t,p,n1,n2,n3,…..)

همچنين به طور كلي صحيح است كه

در حاليكه زير وند x نشان مي دهد كه همة برخه هاي مولي ثابت گرفته شده اند

مقايسه معادلات (163-4) (164-4) نشان مي دهد كه بطور كلي هر دوي آنها متوان صحيح باشند اگر معادله (165-4) شكل كلي معدله گيبس – دو هم مي باشد و براي هر خصوصيت ترموديناميك mدر حالت همگن با ارزش است . مثلآ اگر m آنتالپي Hمحسوب شود بدين ترتيب تركيب معادلات (144-4) (145-4) با معادلات ( 164-4)

 ( 165-4) معادلات كلي زير را بوجود مي آورد

معادلات مشابهي مشتق مي شوند و M روي يكساني هاي ديگر گرفته مي شود .

در Tو p ثابت معادلة (165-4) مي شود

تابع مولي جزئي گيبس- از معادلات (120-4) ( 123-4) تا معادله (125-4) جدول 23-4 ديده مي شود كه پتانسيل شيميايي به هر يك از خصوصيات V,H,A,G مربوط است :

با مراجعه به معادله (160-4) مشخص مي شود كه آخرين جزء اين ترتيب Giاست بنابر اين پتانسيل شيميايي با تابع مولي جزئي گيبس مشابه است .

بديهي است كه اينها موارد ويژة معادلا (162-4) ( 161-4) هستند .

اين معادلة (171-4) شكل مقابل معادله گيبس- دو هم است .

رابطة متقابل ممكن است براي ديفرانسيل دقيق به طور سيستمي براي معدلات جدول (23-4) ( ولي نه براي معدلات محدود شده به n=1 ) بكار گرفته شود . تعدادي از معدلات بدست مي آيند كه در بين آنها معادلات مكس ول وجود دارند كه مشتق شده اند و دو رابطه سود مند و بعدي كه از معادلة (125-4) بدست مي آيد به تذتيب زير مي باشند .

در محلول تركيب – ثابتni=n(t,p) .بنابراين مقايسه با اين معادله براي 1مول از محلول تركيب ثابت آنطور كه از معادلة (125-4)بدست آمده ،

                                        DG=-sdt+vdp

نمونهاي از توازن را برقرار مي كند كه بين معادلات محلولهاي تركيب ثابت و اجزاي محلول تركيب ثابت وجود دارد . اين توازن هر م وقع كه خواص محلول در معادلة اصلي بطور خطي ( در بعد جبري ) وابسطه هستند وجود دارد . بنابراين با در نظر گرفتن معادلات (120-4)(123-4)(124-4) مي توانيم بنويسيم به خاطر داشته باشيد كه اين رابطه كه اين روابط فقط براي اجزاي محلول تركيب ثابت در نظر گرفته مي شوند .

تابع گيبس را مي توان بوسيلة تقسيم آن بر RT بدون بعد ( يا ديمانسيون ) ساخت . نه تنها G/RT بدون ديمانسيون است بلكه همچنين خصوصيت ترموديناميك مفيد است و تابع دما ، فشار و تركيب است . ايت تابع به عنوان خصوصيت مولي جزئي قرار گرفته است و Gi/RT يا است .

بنابراين معادلة (162-4) كه براي اين تابه بكار مي رود مي شود

علاوه بر اين ، معادلات (154-4)(165-4) را مي توان براي اين توابع نوشت وقتي كه ضرايب ديفرانسيل جزئي بر حسب كميتهاي قابل اندازه گيري بيان شوند . با تعريف G=H-TS

بنابر اين

                                      G/RT=H/RT-S-R

مشتق گيري مي دهد

جايگزين كردن با معادله (144-4) و        با معادله (145-4)اين معادله را بصورت زير كاهش مي دهد همينطور جاگيزين كردن دو مشتق جزئي طرف راست  با معادلات (146-4) و (141-4) اين معدله را به صورت زير كاهش مي دهد .

حالا معادلات (164-4) بسته و (165-4) به اشكال ويژه اي گرفته مي شود .

معادلات (178-4) و (179-4) تناوب هاي معادلات (125-4)و(129-4 ) هستند فايده چنين معادلات كلي اين است كه آنها به صورت فشرده مقدار قابل                ملا حظه اي  از اطلاعات را ارائه مي دهند .

آنجا به آساني براي مختصص كردن موارد و فراهم كردن مشخصات جزئي مورد نياز و روابط متقابل با بررسي ديداري كاهش مي يابد مثلاً معادله( 178-4 )در بكارگيري براي محلول ثابت يا ماده خالص (بر مبناي مولي )مي شود.

معادلات (180-4)و(181-4) معادلات گيبس يا هلمهوس لتس ناميده مي شود .

جدول( 24-4)  تعدادي از معادلات كلي انجام شده با تابع گيبس و توابع معين مربوطه را نشان مي دهد.

اين دو رديف جدول قبلاً بسط داده شده اند .هدف حاضر باقي مانده اين عمل تئوري براي بسط دادن بقيه معادلات است .

دليل تكيه بر معادلات مربوط بهتابع گيبس اين است كه متغيرهاي عادي براي اين تابع دماو فشار و تعدادهاي مولي همه كميت هاي قابل اندازه گيري مربوط به سيستم هاي واقعي هستند .

توابع ثانوي ترمو ديناميك :

 توابع ثانوي در استفاده ي معمول با تعريف مطرح مي شوند و استفاده آنها به آساني موضوع ساده اي است .

تراكم پذيري عامل z    اين كميت با معادله ي زير تعريف مي شود .                                                 PV=ZRT                                                     

در حاليكه V جمله مولي داده شده بوسيله قانون گاز ايده آل RTوPV                 مي باشد.

اين ساده ترين معادله حالت براي سيستم PVT است و كاربرد آن ارزشهاي مبناي آساني مثل v براي خواص متعدد ترمو ديناميك است . همينطور H,S,G آنتالپي مول أ آنتروپي وتابع گيبس هستند كه سيستم PVT دارد .اگر قانون گاز ايده آل معادله صحيح حالت باشد .

ارتباطات تعميم داده شده ي عامل تراكم پذيري أ بعنوان تابع دما وفشار كاهش يافته در بخش 3 مورد بحث و بررسي قرار گرفته اند.

توابع با قيمانده

چندين نوع كميت را مي توان تعريف كرد كه تفاوت بين خصوصيت را نشان مي دهد تفاوتي كه اگر معادله گاز ايده آل  ارزشمند باشد بدست مي آيد و بدين ترتيب أ خصوصيت واقعي توسط خصوصيت مولي Mاز سيال همگن معرفي مي شود .در اينجا V,P,T به مادهاي واقعي اشاره دارند و P مرجع فشار ثابت است

( مثل 1bar يا 1atm) هرچند سه كميت              يكديگر مربوط هستند بطور كلي ارزشهاي عددي متفاوتي دارند چون مبناي مقايسات فرق مي كند . ما در اينجا خودمان را به كميتهاي داتا m تعيين شده با معادله (184-4) محدود كردهايم و مي توانيم آنها را توابع باقي مانده بناميم

توابع باقي مانده و همچنين كميتهاي داتاm ,دلتاm به تقابلهاي بين مولكولها بستگي دارند و به مشخصهاي مولكولهاي منفرد ارتباطي ندارند از آنجائيكه مدل گاز ايده ال عدم وجود فعل و انفعالات مولكولي را استنباط مي كند . مشتقات تصوري به وسيله ي توابع باقي مانده اندازه گيري مي شوند نمونه هاي توابع باقي مانده بصورت زير مي باشد :

ناپايداري

ناپايداري در رابطة مستقيم يا تابع گيبس تعريف مي شود . دو تعريف اساسي جداگانه وجود دارند . f ناپايداري براي مخلوط تركيب ثابت طوري تعيين

مي شود  كه از معادلات زير پيروي مي كنند

 (187-4) DG = RT dlnf   ( xgt ثابت   )

معدلات مربوطه كه ناپايداري f را براي اجزاي iمحلول تعيين ميكنند و موارد زير هستند :

 

معادلات (187-4) و (188-4) همچنين براي اجزاي خالص I ، مورد خاص مخلوط تركيب ثابت به كار مي روند . اين معادلات براي اين مورد معملا زيروند iزميمه شده به G,f نوشته مي شوند . انتگرال گيري معادله اي (189-4) در T ثابت ، تغييرات تركيب و فشار را ممكن مي سازد و در اثر محض تغيير متغيير را فراهم مي كند :

مي توان نشان داد داد كه وقتي قانون گاز ايده آل در معادله اي مناسب حالت است ، ناپايداري ها با فشارها برابر مي شوند :

F=p فشار مخلوط مي شود

F=p فشار بر ناخالص مي شود

F=xip   ،   فشار جزئي نادر در مخلوط گاز از برخي مولي xi  درنا مي شود

 ناپايداري             جزء محلول با توجه به f خصوصيت مولي جزئي نيست . با وجود اين رابة بين fi و f وجود دارد كه به صورت زير نشان داده مي شود . با معادله اي (187-4) براي مخلوط

 Dg=rt   dlnf  

 انتگرال گيري در تركيب و T   ثابت از P  به P   مي دهد

G-G = RTlnf- RTlnf

اگر p   بدين بترتيب با معادله اي (188-4) f=p و

G-G = RTlnf- rthnp

براي n مول

NG=RnTinf-nRTinp

مشتق گيري اين معادله كلي با توجه به ni,p,t در ni ثابت مي دهد

معادلة (189-4) مؤلفة I  در محلول مي دهد

DGi= Rtdinfi

مشتق گيري در تركيب و T ثابت از P نيست از Pنسبت به P مي دهد

Gi-Gi=Rtlnfi-Rtlnfi

اگر               پس يا معدلهاي (190-4) fi=xip . بنابراين

(192-4)

مقايسه معادلات (191-4) و (192-4) نشان مي دهد كه

چون اين دقيقآ معادله اي است كه خصوصيت مولي جزئي را همان طور كه از معادله اي (160-4) ديده شده تعيين مي كند  بديهي است كهln(filxi) به عنوان خصوصيت مولي جزئي به lnf بستگي دارد .

حالا معادله اي (162-4) رابطة زير را فراهم مي كند

Lnf خاصيت ترموديناميكي است كه ممكن است جايگزين m در معادلات

 (164-4) و (165-4) گردد و m فراهم شده ln(fi/xi)  در نظر گرفته مي شود . فقط تعيين ضرايب ديفرانسيل جزئي در معادلات (164-4) و (165-4) باقي

مي ماند .

معادله (187-7) براي تغيير فرضي از حالت گاز ايده آل به حالت واقعي در x,p,t ثابت مشتق گيري مي شود :

G-G=RTlnf-RTlnf=RTlnf-RTlnp

 بنابراين

Lnp=G/RT-G/RT+lnp

مشتق گيري با توجه به T در pو x  ثابت مي دهد

با معادله اي ( 180-4) ، معادلة گيبس – هلمهولتس ،  اين معادله مي شود

با معادله اي (187-4) و با معادلة (125-4) كه به Tو Xثابت محدود مي شوند و براي 1 مول نوشته مي شوند داريم (Xو T ثابت )

Dg=RTdlnf=Vdp

بنابراين

معادلات (164-4) و(165-4) حالا از طريق استفاده از معادلات (195-4) و

(196-4) مختص مي شوند و مي دهند

و

چون

معا دلة(198-4) را همچنين مي توان بصورت زير نوشت

اين معادلات كلي در جدول (24-4) آورده شده اند .

نا پايداري مؤلفه محلول fiبه xi  برخه مولي اش بستگي دارد fi=fi  وقتي xi=1 و فرضآ fi=0  وقتي xi=0  .  ساده ترين رابطه ممكن از fi  نسبت به xi در p,t ثابت بين اين محدوده ها تناسب مستقيم زير است

Fi=xifi

اين قانون لوويس رندل  ناميده مي شود و براي محلولهاي ايده آل معيني كه بعدآ توضيح داده مي شوند با ارزش است . به طور كلي ، مشتقات اين قانون بررسي مي شود . رسم نمونةfiبر خلاف xi براي سيستم دو گانه در pو t ثابت در نمودار(20-4) نشان داده شده است .  وقتي مؤلفه اي ، در وقت بالا موجود است ، خط مماس كشيده شده به انتهاي منحني در xi=p منحني را نسبت به تقريب خوب براي فاصلة معين نشان مي دهد . بنابراين ، معادلة fi= k1x1 بايد با ارزش باشد چون x1=0 اين قانون هنري در كلي ترين شكلش مي باشد و k1 ثابت قانون هنري  براي مؤلفة 1 است .

نمودار 20-4 روابط تركيب ناپايدار براي مخلوط دو گانه  كه ناپايداري هاي حالت استاندارد را بر مبناي قانون هنري و لوويس رندل نشان مي دهد . ص60-4

چون ln(fi/xi)  با توجه به lnf خصوصيت مولي جزئي است ، معادلة گيبس دو هم (198-4 ) در t,p   ثابت براي اين خصوصيت در محلول دو تايي مي شود .

xdln(f./x1+x2dln (f2/x2)=0

در حاليكه قانون هنري براي مؤلفة 1 ، dln(f1/x1) = lnk1=0 و f1/xi=k1

در نظر گرفته مي شود

بنابراين dln (f2/x2)=0  يا ln (f2/x2) =k

وقتي F1=F2,X2=1     بنابراين   F2= X2F2,K=lnf2     است كه قانون لوويس وندل براي مؤلفه 2 مي باشد .

همينطور وقتي F2=K2X2     بدين ترتيب F1=X1F1     . به اين دليل است كه منحني در نمودار 20-4 مماس بر خط راست در x1=1    كشيده شده است .

ضرايب ناپايدار

معمولاً راحت تر است كه نسبت ناپايداري و فشار را به جاي خود ناپايداري بكار گرفت و اين نسبت ضريب ناپايداري o     ناميده مي شود .

سه نوع كميت اينطوري وجود دارند:

براي مخلوط: 1)O = F/P                                                                   

براي مادهي خالص :  2)O=Fi/P                                                         

براي جزء تشكيل دهنده ي محلول : 3)Qi=Fi/XiP                               

براي گاز ايده آل و براي گاز واقعي وقتي P - O    همه سه ضريب نا پايداري واحد هستند .

معادله ي( 197-4)را مي توان از طريق بكار گيري تساوي زير تغيير شكل داد:

D(n   lnp)=ndlnp+lnp  dn

با مقايسه معادلات (200-4) و (164-4) ديده مي شود كه lNOi بعنوان خصوصيت مولي جزئي به lno وابسته است .

 

محلول ترمو ديناميكي

تغييرات خصوصيت مخلوط

اگر نشاندهنده ي خصوصيت مولي ترموديناميك مخلوط سيال همگن باشد بدين ترتيب دلتا M  توسط معادله (203-4)زير تعيين مي شود .

  در حالي كه دلتا Mتغيير خصوصيت مخلوط ناميده مي شود و Mi  خصوصيت مولي iناخالص در دما و فشار و مقداري حالت استاندارد ،فشار و تركيب معين است .

حالت استاندارد جزء تشكيل دهنده براي سهولت انتخاب مي شود و ممكن است براي اجزاي مختلف متفاوت باشد.

حالت استاندارد مشخص ، حالت I خالص در حالت پايدار واقعي در فشار مخلوط مي باشد .با وجود اين ، حالت پايدار براي جزء تشكيل دهنده ي خالص مخصوص ممكن است نوع متفاوت حالت (گاز يا مايع ) در T,P مشابه مخلوط باشد .

براي حالتهاي اشباع شده اين به غير از يك استثناء براي حداقل يك جزء تشكيل دهنده ، قانون است . در اين مورد ،حالت فرضي ناخالص در PوT مخلوط و در حالت فيزيكي مشابه مخلوط را حالت استاندارد ميگيرند .بنابراين ارزش Mi را بايد براي اين حالت فرضي يا ناپايدار تعيين كرد . مشكل بودن انجام اين كار به استفاده از حالت استاندارد متناوب بر مبناي قانون هنري منجر مي شود . حالتهاي استاندارد بعدا بطور مفصل توضيح داده مي شوند . براي مثال حجم مخلوط مايع را بعنوان خصوصيت در نظر بگيريد و فرض كنيد كه هكة اجزاي خالص تشكيل دهنده بعنوان مايعات پايدار در مخلوط pو T وجود دارند . به اين ترتيب Vi=1 و در اين دلتا v افزايش يا كاهش حجم مربوط به كل حجم مايعات مخلوط نشده است زماني كه 1مول مخلوط در Tو P ثابت تشكيل مي شود .  تغييرات خصوصيت مخلوط ، به نوبة خودشان خواص ترموديناميك هستند و توابع دما فشار و تركيب مي باشند كاربردشان بعبارت دقيق حالتهاي استاندارد نياز دارند . چون با معادلة (162-4)

معادلة (203-4) را مي توان به طريق زير هم نوشت

و در حاليكه با تعريف

اين كميت تغيير خصوصيت iرادر نتيجة تغيير حالت iاز ماده خالص در حالت استاندارد مخصوص بجزء تشكيل دهنده محلول در T مشابه نشان مي دهد . اين همچنين با توجه به دلتا M خصوصيت مولي جزئي و تابع X,P,T است . بنابراين مي توان معادلات كلي بسياري براي دلتا M مشابه به معادلات (164-4) و

(165-4 ) نوشت .

محلولهاي ايده ال و حالتهاي استاندارد

محلول ايده ال محلولي است كه براي آن ناپايداري هر يك از اجزاي محلول توسط (208-4)                           در همه فشارها ، دماها و تركيبا ت بدست مي آيد . همانطور كه اين نام اشاره مي كند ايده آل سازي در بعد مشابه به عنوان مفهوم گاز ايده آل است و به طريق مشابه اي مفيد مي باشد . معادلات كه براي محلولهاي ايده آل بكار مي روند همانطور كه بعدا نشان داده مي شوند بسيار ساده هستند و ارزشهاي مباني بوجود مي آورند  كه به آنها به خواص محلولهاي واقعي اشاره مي كنند .

معادله (208-4) نشان مي دهد كه fi براي محلول ايده آل مستقيما با xi متناسب است ثابت تناسب fi ، ناپايداري حالت استاندارد ناخالص در دماي محلول مي باشد كه به وضوح به انتخاب حالت استاندارد بستگي دارد .          

 

 

 

 

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 08 بهمن 1393 ساعت: 18:55 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره ترمو ديناميك,متغيرهاي ترموديناميك,محلولهاي ايده ال و حالتهاي استاندارد,

 

آشنايي با تكنيك راهگاه گرم در قالب‌هاي تزريق پلاستيك 

(HOT RUNNER SYSTEM)

مقدمه

ديده نشدن محل تزريق در يك قطعه پلاستيك به ظاهر توقعي كم اهميت تلقي مي گردد كه در عمل بهيچوجه امكان پذير نيست. بالاخره هر قطعه‌اي در جايي مي بايست تزريق شود. امروزه موقعيت دقيق نقاط تزريق با كمك محاسبات عددي و كامپيوتري با دقت بالا قابل تعيين است. از طرف ديگر انتخاب سيستم‌هاي راهگاهي استاندارد مناسب با كمك منابع و اطلاعات فني فروش شركت‌هايي از قبيل HASCO با سهولت بيشتري صورت مي گيرد. مشتري چنين شركت‌هايي هم به روش مرسوم و هم بروي سيستم‌هاي نرم افزاري CAD مي تواند قطعات استاندارد را با در نظر گرفتن معيارهاي توليد و مواد اوليه خاص هر قطعه در طرح قالب بررسي و نهايتاً استفاده كند.

سيستم‌هاي راهگاهي استاندارد شامل طيف گسترده‌اي از طرح‌هاي متنوع از بوش‌هاي تزريق براي راهگاههاي ميله‌اي متداول تا نازل‌هاي پنوماتيكي و مجموعه كامل سيستم‌ راهگاه گرم با كنترل مثبت يك شير سوزني را دربر مي گيرد.

سيستم‌ راهگاه گرم

واژه راهگا‌ه گرم به معناي الماني مجزا در داخل قالب‌هاي تزريق پلاستيك است كه از واحد تزريق ماشين تا حفره (كويتي) قالب امتداد دارد اين المان در واقع مشابه يك سيلندر تزريق مي باشد كه تا حد ممكن عايقكاري شده است.

بدين وسيله مذاب مواد ترموپلاست بصورت همدما (ايزوترم) تا نزديكي يا مستقيم به داخل حفره‌ قالب هدايت مي شود. در چنين شرايطي، امكان توليد قطعات بدون راهگاه و يا ضايعات فراهم مي گردد كه خود مزيتي اساسي براي توليد انبوه بشمار مي آيد.

قطعات بزرگ تزريقي نظير داشبورد يا سپر اتومبيل، محفظه‌ كامپيوتر و ديگر قطعات مشابه عملاً بدون هدايت چند جانبه‌ مذاب از طريق سيستم‌ راهگاه گرم قابل توليد نيستند. با استفاده از چند اتصال تزريق به قالب‌هاي بزرگ جريان مذاب داخل حفره قالب مسير كوتاهتري طي مي كند. از طرف ديگر، مي توان ضخامت ديواره‌هاي داخلي قطعه را به حداقل كاهش داد. ديواره‌هاي نازك و ظريف اين مزيت را دارند كه زمان خنك شدن قطعه را كم كرده و از همين طريق كل زمان سيكل توليد كاهش مي يابد. مزيت ديگر در چنين طرح‌هايي، كاستن از وزن قطعه تزريق است كه به دليل قيمت نسبتاً بالاي مواد ترموپلاست، به ميزان قابل توجهي در هزينه‌هاي مواد اوليه صرفه جويي مي شود.

راهگاه‌ گرم چيست؟

        ·راهگاه گرم يك مجموعه مكانيكي مجزا داخل قالب تزريق پلاستيك مي باشد.

        ·بشكل ساده‌اي مي توان آنرا بعنوان امتداد نازل تزريق ماشين در نظر گرفت.

        ·وظيفه راهگاه گرم انتقال جرم پلاستيك مذاب بدون هيچگونه افت حرارتي و آسيب به داخل حفره (كويتي) قالب است.

دلايل استفاده از سيستم راهگاه گرم:

        ·تزريق مستقيم.

        ·هزينه‌هاي بالاي مواد اوليه و لزوم صرفه جويي در آن.

        ·كاهش هزينة عمليات تكميلي بعد از تزريق.

        ·توليد انبوه قطعات كوچك

        ·توليد قطعات بزرگ با كانال‌هاي طولاني جريان مواد.

        ·كاهش زمان سيكل توليد.

        ·حفاظت محيط زيست و مشكل تجزيه ضايعات حاصل از تزريق.

        ·بكارگيري قالب روي ماشين هاي تزريق كوچكتر.

        ·ساخت قالب‌هاي طبقه‌اي.

معيارهاي تصميم گيري براي انتخاب سيستم راهگاه گرم:

براي آنكه بتوان جهت يك كاربرد خاص، سيستم راهگاه گرم مناسبي انتخاب كرد، مي بايست بروشني از مزايا و معايب چنين مكانيزم‌هايي در حين كار متداول مطلع بود.

اين سيستم‌ها به تفكيك مي بايست بنوعي با پارامترهاي ذيل قابل عرضه باشند:

        ·تنوع گرانروي (ويسكوزيته) مواد تزريقي.

        ·امكان استفاده و مجاورت با مواد پايدار كننده .

        ·تغيير رنگ

        ·كار با ولتاژ 220 يا ولتاژ پايين.

        ·گرمايش داخلي يا خارجي.

        ·هدايت گرمايي

        ·قابليت تحويل سريع سيستم راهگاهي، خدمات پس از فروش و حضور بين المللي سازنده سيستم.

 

قالب‌هاي مجهز به راهگاه گرم:‌

از نظر كاربران، اين سيستم ها به چند زير گروه اصلي قابل تفكيك هستند كه عبارتند از : 

        ·گرمايش داخلي

        ·گرمايش خارجي

        ·تركيبي

        ·سيستم‌هاي غير كنترل شده

        ·سيستم‌هاي كنترل شده

 

سيستم‌هاي گرمايش داخلي – خارجي

سيستم‌هاي گرمايش داخلي در مقايسه با نوع خارجي آن بدليل جرم دقيق‌تر ماده مذاب در كانال هاي مقسم و سوزني تزريق قطعه، داراي افت فشار بيشتري هستند. اين مكانيزم را بسادگي نمي‌توان متعادل نمود و در پارامتر انتقال حرارت تنها با گرم‌كن هاي كارتريجي نصب شده داخل قالب قابل مقايسه مي‌باشند. هر چند پيشرفت‌هايي نيز در ساخت اين سيستم ها و كسب چگالي‌هاي حرارتي متفاوت در گرم كن‌هاي كارتريجي از جمله ريخته‌گري مستقيم مبدل‌هاي حرارتي و سوزني‌ها از جنس مس بدست آمده است، اما با همه اينها محدوديت‌هايي هم چنان وجود دارد.

 

مزاياي سيستم‌هاي گرمايش داخلي عبارتند از:

        ·قيمت مناسب

        ·قابليت ساخت قطعات با خلل و فرج بسيار ريز و ظريف

        ·امكان ساخت قالب با هزينه معقول

        ·قابليت ساخت مقاطع

 

مزاياي سيستم‌هاي گرمايش خارجي نيز شامل موارد ذيل مي‌شوند:

        ·قابليت هدايت گرمايي دقيق.

        ·حداقل افت فشار.

        ·امكان متعادل نمودن فرآيند.

        ·امكان تغيير رنگ سريع

        ·در اين سيستم ها مرز مشخصي ميان مواد سيال و آن بخش از مواد كه ذوب نشده اند وجود ندارد.

 

سيستم هاي تركيبي (گرمايش داخلي – خارجي)

اين مكانيزم در پي تلفيق مزاياي سيستم‌هاي گرمايش داخلي با نوع خارجي آن هستند. به همين خاطر در اينجا كانال هاي مقسم سيستم گرمايش خارجي با سوزني‌هاي تزريق سيستم گرمايش داخلي يكجا ديده مي‌شود.

مزاياي اين گروه عبارتست از :

        ·امكان ساخت قطعات با برجستگي‌ها و سوراخ‌هاي كوچك.

        ·افت فشار كم در صفحه مقسم

        ·قابليت متعادل نمودن مخلوط جامد – مذاب در مقسم

        ·هدايت گرمايي خوب

        ·مقاطع راهگاهي كوچك قابل اجرا مي‌باشند.

 

سيستم هاي كنترل شده و غير كنترلي

برتري سيستم هاي كنترل شده در مقايسه با سيستم هاي غير كنترلي صرفا در اين نكته است كه به كاربر ،  يك دماي معين و تحت كنترل را نشان مي دهد. يك سيستم تحت كنترلي تنها دماي جريان اصلي مواد را نمايش مي‌دهد. بدون در نظر گرفتن ديگر تغييرات موجود در سيستم كه مي‌تواند ناشي از موارد ذيل باشد:

        ·وجود نقاط بيش از حد داغ در  جريان مواد

        ·خميدگي و انتهاي اضافي در المان هاي حرارتي و نظاير آن.

حتي در ساعت بيكاري ماشين تزريق در زماني كه كلمپ‌هاي قالب فعال هستند سيستم كنترل شده بر اثر كار كردن سيستم قدرت ماشين گرم مي‌شود اما بدون بازخور از مقدار اين گرما كه مي تواند بسيار هم ناچيز باشد. اين امر از نظر حرارتي اثر مخربي بر مواد بسيار حساس در برابر دما خواهد داشت.

يك سيستم رگوله دما را براي يك مقدار تنظيم شده ثابت نگاه داشته و از تغييرات دمايي اطراف تاثير بسيار كمي مي‌پذيرد. بنحوي كه مواد از نظر حرارتي دچار آسيب نمي‌شوند. براي كار با مواد پليمري با محدوده دمايي باريك مي‌بايست از سيستم هاي رگوله شده (كنترل ثابت) استفاده نمود.

توجه :

 

 

از آنجا كه تعويض يك سيستم راهگاه گرم اگر نگوئيم غير ممكن اما كاري شاق در يك قالب تزريق به حساب مي‌آيد. پس مي‌بايد در انتخاب اين سيستم بيش از گذشته توجه و دقت نمود.

 

 

كلياتي در مورد ابزارهاي كنترل قطعات خودرو

(Panel Gage & Checking Fixture)

 

امروزه در دنياي صنعت خودرو و خودرو سازي اصل اول در كيفيت محصول مي باشد و زماني كه از محصول پيچيده‌اي به نام خودرو صحبتي به ميان مي آيد برايمان مسلم است كه جهت مونتاژ و توليد يك خودرو هزاران قطعه در كنار يكديگر چيده شده‌اند.

پس  در مي‌يابيم زماني كه قرار است هر قطعه در جاي خود نشسته و با يك مرجع مشخص به نام مدل كامپيوتري كنترل گردد تا هيچگونه مشكلي در زمان مونتاژ و نقطه جوش كه عمدتا توسط ربات‌ها صورت مي‌پذيرد پيش نيايد، لازم است قطعات را درزمان پرسكاري و توليد و قبل از ارسال به خط مونتاژ چه به لحاظ تك قطعه و چه بصورت مجموعه كنترل نمائيم.

 

پنل گيج

پنل گيج ابزار كنترلي و اندازه‌گيري قطعه است كه در موارد زير كاربرد دارد:

1-     كنترل قطعه در زمان ساخت قالب. بدين صورت كه وقتي وزن بلانك اوليه بر روي قالب هاي مختلف توليد قطعه قرار گرفته و تبديل به قطعه نهايي شد آب را بر روي پنل گيج قرار داده و به منظور مشخص كردن انحرافات قطعه نسبت به پنل گيج اندازه‌گيري و كنترل را شروع مي‌كنيم. ممكن است مقداري از اين انحرافات در دامنه تلرانسي مجاز باشد و در غير اينصورت لازم است قالب‌ها را كه در مرحله آزمايش مي‌باشد اصلاح نمائيم تا به محصول نهايي برسيم.

2-     كنترل قطعه در مرحله توليد قطعه:

پس از پايان مرحله آزمايش قالب ونهايي شدن ابزار توليد، قالب ‌ها را به محل سالن پرسكاري منتقل مي كنند و آماده توليد انبوه مي‌گردند و به لحاظ اينكه در صورت بروز اشكال در همان لحظه توليد جلوي آن گرفته شود گيج كنترلي يا پنل گيج در زمان توليد به كمك ما مي‌آيد و بعد از توليد تعدادي قطعه يك يا چند قطعه را روي آن گذاشته و كنترل مي‌نماييم.

همانطوري كه در مقدمه اشاره شد براي مونتاژ بدنه يك خودرو دقت و صحت قطعات بصورت تك و مجموعه از اهم اهداف مي‌باشد و در دو بخش بايستي آنها را كنترل نمود:

الف) Component Checking Fixture يا CCF

ب) Ring Checking Fixture يا RCF

در حالت الف: كنترل قطعات را به صورت تك مورد بررسي قرار مي‌دهيم و در اين روش با استفاده از فايل كامپيوتري و در موقعيت Car Line فرم قطعه را روي بلوك متريال يا رزين كه بعنوان مبناي اندازه‌گيري قرار مي‌گيرد ماشينكاري مي‌كنيم و با توجه به نظر مشتري كه نحوة كنترل را مشخص كرده اجزاي جانبي و كنترلي را روي آن نصب مي كنيم.

 

ب: در حالت (ب) كه مجموعه‌اي از قطعات توسط آن كنترل مي شود تغييرات و نقاط مهم در محدوده مونتاژ مورد بررسي و كنترل قرار گرفته و تداخل موقعيت و شكل ظاهري به لحاظ مونتاژ و … بررسي مي‌گردد.

 

 

 

 

 

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 08 بهمن 1393 ساعت: 18:53 منتشر شده است
برچسب ها : آشنايي با تكنيك راهگاه گرم در قالب‌هاي تزريق پلاستيك,راهگاه‌ گرم چيست؟,سيستم‌ راهگاه گرم,قالب‌هاي مجهز به راهگاه گرم:‌,سيستم‌هاي گرمايش داخلي – خارجي,مزاياي سيستم‌هاي گرمايش خارجي نيز شامل موارد ذيل مي‌شوند:,سيستم هاي تركيبي (گرمايش داخلي – خارجي),سيستم هاي كنترل شده و غير كنترلي,كلياتي در مورد ابزارهاي كنترل قطعات خودرو,

 

 تعادل نیرویی

هنگامی که یک مکانیزم میله ای حرکت می کند، نیروها را به پایه های نصب خودش وارد می شود. اگر مکانیزم متوازن نشده باشد، این نیروها منجر به ارتعاش نویز، سایش و مسئله خستگی می شوند. [1] Lowen , Berkof به تشریح کامل این مسئله پرداخته اند. آنها دو روش مکمکل یکدیگر را جهت حذف نیروها و ممانهای لرزشی وارد به زمین، ارائه کرده اند. توازن نیروها با استفاده از مجموعه بردارهای تابع زمانی خطی انجام می شود. این بردارها، توزیع جرم و موقعیت مراکز اجرام را تعریف می کنند، بطوریکه مرکز جرم کل سیستم در طی کار آن ثابت می ماند. لذا برای یک مکانیزم متوازن شده از نظر نیرویی، بردار برایند نیروهای منتقل شده به زمین نمی شود. برای دستیابی به توازن کامل، معادله اندازه حرکت نیز باید برای سیستم نوشته شود. هنگامی ممانهای لرزشی صفر می شوند که بردار برایند آنها، صفر شود. این کار با افزودن جرمهای اضافی به سیستم انجام می شود. با این کار در واقع، مرکز جرم کلی سیستم، به نحوی تغییر می کند که نیروها و ممانهای لرزشی وارد به سیستم، بهینه می شوند.

S را بعنوان مرکز جرم سیستم چهار میله ای در نظر می گیریم. rs، موقعیت S را نسبت به نقطه A مشخص می کند. لذا جرم کل سیستم عبارت است از:

(1)

که در آن miجرم میله I می باشد. پس

(2)

که در آن بردارهای  riدر شکل (1) مشخص شده اند. با توجه به شکل 1) داریم:

(3)

با جایگزینی روابط (3) در معادله (2) داریم:

 

(4)

معادله حلقه بسته نیز باید در تمامی شرایط، حاکم باشد.

(5)

معادله (5) نشان می دهد که عبارات وابسته زمانی معادله (4)، مستقل خطی نیستند. معادله (5) را برای  حل می کنیم. داریم:

(6)

با جایگزینی معادله (6) در معادله (4) داریم:

(7)

که می توان آنرا به فرم زیر نوشت.

(8)

اگر عبارات وابسته زمانی، حذف شوند، (اگر A=B=0)، آنگاه Mrs مقدار ثابتی می شود و معیار مورد نیاز برای توازن نیرویی، حاصل شده است. اگر A=0، آنگاه:

(9)

می دانیم که

(10)

با ترکیب معادلات (9) و (10)، داریم:

(11)

شرط فوق زمانی برقرار است که

(12)

با بررسی شرط B=0 نیز به رابطه

(13)

می رسیم. با برقراری شرایط قوق، مرکز جرم کلی سیستم، با تغییر زمان، تغییری نخواهد کرد.

(14)

روش دیگری که در این زمینه به نظر می رسد، استفاده از الگوریتمهای جستجوی تصادفی می باشد. در این بررسی سعی شده است که با استفاده از الگوریتمهای ژنتیکی، بتوان توازن نیرویی یک مکانیزم چهار ملیه را انجام داد.

شبیه سازی و پارامتر بندی مسئله

در شکل 1، یک چهار میله ای نمونه RRRR[1] نشان داده شده است. در این مکانیزم، میله 1، زمین می باشد. میله 2 با مرکز جرم G2، ورودی مکانیزم است. مرکز جرم عضو 3 یا عضو شناور، در G3 می باشد و بطور مشابه، مرکز جرم میله در G4 است. جهت شبیه سازی مدل مورد بررسی، کدی در زبان MATLAB نوشته شده است که مکانیزم چهار میله ای را از نظر سینماتیکی و دینامیکی، مدل نماید.

پارامترهای استفاده شده مطابق شکل (1).

طول لینکهای اول تا چهارم

زوایه لینکها

شتاب نقطه Q مشخص شده در شکل 1)

شتاب نقطه P مشخص شده در شکل 1)

جرم میله های 2 و 3 و 4

شکل ص 67

شکل 1) پارامترهای استفاده شده در مسئله

 

تابع هدف

اولیه مسئله ای که در استفاده از الگوریتمهای ژنیتکی مورد توجه قرار می گیرد، پیدا کردن تابع هدف می باشد. در یک سیکل کامل یک مکانیزم، نیروهای لرزشی تابعی از زاویه دوران عضو ورودی می باشند. با شبیه سازی سیستم، تمامی مشخصات سینماتیکی سیستم از جمله شتابها، بدست می آیند.

نیروی اینرسی وارد بر اعضا، از رابطه بدست می آید.

که در آن مقادیر شتابها عبارتند از:

کل نیروی لرزشی وارد به مکانیزم، برابر است با جمع بردارهای نیروهای F4, F3 , F2 .

نیروی F عنوان شده با رابطه 19) مربوط به زوایه ورودی  می باشد. با تغییر این زاویه، می توانیم نیروی F مربوط به آن زوایه را بدست آورده و نیروی لرزشی را بعنوان تابعی از زوایه ورودی محسوب نمود.

اگر اندازه نیروی بدست آمده در زوایه  را با  نمایش دهیم می توانیم تابع هدف را با جمع وزنی میانگین این نیروها و مقدار ماکزیمم آن، بدست آوریم. یعنی:

برای مسئله مورد بررسی، شکلهای 2) و 3) این نمودار را برای چهار میله ای با مشخصات

و برای ورودیهای

نشان می دهد. شکل 1) موقعیتهای این پارامترها را مشخص می کند. از حل سینماتیکی مکانیزم، سرعتها و شتابهای آن، بدست می آیند. بدلیل وجود جرم عضوها، نیروهای اینرسی نسبتاً بزرگی به سیستم وارد می شود. بدلیل تغییر در اندازه و یا جهت این نیروها، آنها بطور نوسانی به مکانیزم وارد می شوند و ارتعاشات پایه را فراهم می

آورند که باید توجه زیادی به حذف آنها نمود.

شکل ص 70

 

شکل 2) نمودار نیروی لرزشی بر حسب زوایه دوران                  شکل 3) نمودار قطبی نیروی لرزشی

بدلیل دینامیک سیستم، نمی توان تابع هدف را مستقیماً مساوی مقدار نیرو در هر لحظه قرار داد. در این باره دو روش موجود می باشد. یکی اینکه مقدار ماکزیمم نیرو را در یک دوره تناوب آن بعنوان تابع هدف تعریف کرد و دیگر اینکه سطح زیر منحنی نیرو- زاویه می نیمم شود.می نیمم کردن مقدار ماکزیمم نیرو در هر سیکل، ممکن است منجر به وجود نیروی یکنواخت در کل بازه شود. همچنین می نیمم کردن سطح زیر منحنی نیرو- زاویه، جوابهای مطلوبی را به ارمغان نمی آورد. بررسی جوابهای حاصل از این معیار بعنوان تابع هدف، نشان می دهد که در برخی موارد، نیروی لرزشی خیلی زیادی در یک زوایه کوچک رخ می دهد. با توجه به موارد فوق، در این بررسی، از روش ترکیبی استفاده شده است.

جوابهای حاصل از حل تحلیلی این مسئله عبارتند از:

همانطور که ملاحظه می شود، جوابهای تحلیلی برای داده های فوق، پیشنهاد می دهند که مرکز جرم لینک 2 در محلی باشد که گشتاور .615kgfm به میله 2 اعمال می شود. جرم 6.15kg در فاصله ده سانتیمتری لولا و زاویه  نست به میله، چنین گشتاوری را تولید می نماید. اگر جرم میله 2 برابر 2kg و در وسط آن باشد، آنگاه باید جرم 4.15kg را در فاصله .36m و زاویه  اضافه نماییم تا مرکز جرم، به محل مورد نظر منتقل شود. در واقع برای متوازن نمودن جرم کم میله، مجبور به افزودن جرمی افزون بر دو برابر میله شدیم.

کد کردن مسئله

در این مسئله، چهار پارامتر مختلف داریم که باید تنظیم شوند. آنها عبارتند از 2 پارامتر مربوط به فاصله مرکز جرم میله های 2 و 4 و 2 پارامتر مربوط به زاویه مراکز اجرام این میله ها. این پارامترها در فضای باینری، تشکیل یک کروموزوم می دهند. کروموزوم را به سلولهایی تقسیم می کنیم، بطوریکه هر سلول مربوط به یکی از پارامترها می باشد. اگر برای هر سلول 16 ژن در نظر بگیریم، آنگاه کروموزومی به طول 64 خواهیم داشت. به نظر می رسد که برای عملی بودن طرح، متغیرهای مربوط به فاصله مراکز اجرام، نباید از حداکثر طول هر عضو، بیشتر شود، و نیز متغیرهای مربوط به زوایه، بر حسب رادیان از نظر اندازه کمتر از  هستند، لذا با قرار دادن دو بیت مربوط به عدد صحیح به هر سلول و 13 بیت اعشاری و یک بیت علامت، فضای جستجوی الگوریتم به محدود درون یک فوق مکعب، می شود.

حل یک مثال عددی

روش حل مسئله بدین صورت است که مرکز اجرام را طوری تغییر می دهیم تا تابع هدف مینیمم شود. جوابهای بدست آمده بصورت  می باشد. هر عضو، دارای جرم مشخص mi را در محل  بگونه ای اضافه نماییم بطوریکه:

در معادلات فوق، مجهولند که با سه معادله فوق، قابل دستیابی هستند.  جرم اضافه شده به عضو i در موقعیت  می باشد. ولی برای مکانیزمهای مختلف، برخی از جوابها ممکن است جوابهای قابل قبولی نباشند. مثلاً ممکن است ، مقدار خیلی زیادی شود و یا محلی که جرم باید اضافه شود در موقعیت مناسبی نباشد.

شکل مکانیزم مورد بررسی در شکل 4) آمده است.

شکل ص 73

شکل 4) نمای مکانیزم مورد بررسی

پارامترهای کد نوشته شده جهت کاربری GA در حل این مسئله عبارتند از:

در شکل 5) نمودار تغییر بهترین جواب (Elite) بر حسب تولید نسل رسم شده است. در شکل 6) نمودار تابع هدف بر حسب تولید نسل، رسم شده است. شکل 7) نمودار بهترین جواب بدست آمده را بر حسب زاویه دوران ورودی نشان می دهد و در شکل 8) همان نمودار به فرم قطبی رسم شده است. اگر چه این جوابها، نیروی های لرزشی را کاملا حذف ننمودند، ولی مقدار آنها را تا حدی کاهش دادند که از نظر عملی قابل قبول باشد.

جوابهای بدست آمده برای فواصل تعریف شده مراکز اجرام و زوایای آنها عبارتند از:

شکل ص 74

 

شکل 5) نمودار تغییر جوابها بر حسب تولید نسل           شکل 6) نمودار تابع هدف بر حسب تولید نسل

شکل ص 75

شکل 7) جواب بدست آمده برای نیروی                      شکل 8) فرم قطبی لرزشی نیروی

این جوابها مقدار تابع هدف به .61N و مقدار ماکزیمم نیرو را به 1.2261N، کاهش دادند که نسبت به جوابهای تحلیلی در بازه نامحدود، قابل قبول می باشد.

نتیجه گیری و بحث

اگر چه این مسئله دارای جوابهای تحلیلی می باشد، ولی ممکن است جوابهای تحلیلی بگونه ای باشند که نتوان آنها را پیاده سازی نمود و یا حتی اگر ممکن است شرایط کاری، محدوده مشخصی را برای فاصله مرکز جرم لینکها فراهم نماید. مزیت الگوریتمهای ژنیتیکی در اینجا کاملا آشکار می شود و آن اینست که با استفاده از این الگوریتمها می توان جوابهای بهینه در یک بازه خاصی را جستجو کرد. یعنی بسته به شرایط کاری مورد نیاز، جوابهای بهینه سازی مناسب را بدست آورد و این در صورتی است که روشهای تحلیلی درباره جوابهای نسبتا خوب، هیچ راه حلی پیشنهاد نمی کنند.

[1] چهار مفصل از نوع Revolute می باشند.

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید
اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 08 بهمن 1393 ساعت: 18:52 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره تعادل نیرویی,

 

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 : تحقیق درباره توليد ناب و انبوه,

 

 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)

 

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 .

 

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 : تحقیق درباره تهويه مطبوع,سيستم ها و كاربرد ها تهویه مطبوع,فضاي مورد نياز جهت نصب تجهيزات سيستم تهويه مطبوع,انواع سيستم هاي تهويه مطبوع,اجزاء‌سيستم تهويه مطبوع,انتخاب چيلر از روي كاتالوگ,