Get a site

برچسب: مهندسی مکانیک

پایان نامه ارشد مهندسی مکانیک طراحی کاربردی: تحلیل تنش حرارتی در یک دیسک از جنس مواد Piezo-FGM

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک طراحی کاربردی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مکانیک – طراحی کاربردی

عنوان:

تحلیل تنش حرارتی در یک دیسک از جنس مواد Piezo-FGM

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
پاسخ کوپل وابسته به زمان برای یک حلقه پیزوترموالاستیک خواص تابعی که در جهت شعاع قطبی می باشد تحت بار دینامیکی متقارن در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است.به منظور در نظر گرفتن کوپلینگ تغییر مکان و دما و میدان الکتریکی و همچنین اثر انتقال حرارت ، تئوری کلاسیک و همچنین تئوری گرین نقدی برای پیزو ترموالاستیسیته مورد استفاده قرار گرفته است. پروفیل همه
خواص ماده تابع یک قانون کسرحجمی با ضرایب متفاوت برای هر مشخصه مادی در نظر گرفته شده. برای حل سه معادله کوپله دیفرانسیل جزئی روش المان محدود گلرکین و همچنین روش نیومارک بکار رفته است. حلقه تحت یک بار حرارتی واقع میشود و اثرات ضریب ناهمگنی و زمان مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
در سالهای اخیر توجه بیشتری در زمینه ترموالاستیسیته به رفتار کوپل ترموالکترومکانیکی در مواد هوشمند صورت گرفته است. برهم کنش بین میدان ترموالاستیک و ترموالکتریک در یک حلقه پیزو FGM تحت یک تغییر ناگهانی دما و تحریک الکتریکی معمولا در شاتل های فضایی و هواپیماهای مافوق صوت و راکت ها و موشکها مشاهده می شود.
برهمکنش بین میدان های الکتریکی و مکانیکی و حرارتی در یک حلقه پیزوالکتریک تحت شوک حرارتی در تئوری کوپل وابسته به زمان ترموالاستیسته مورد بررسی قرار می گیرد. این تئوری برای تحلیل بخش گسترده ای از پدیده های کوپل الکتریکی و مکانیکی و حرارتی در شرایط پیچیده، مفید میباشد. در این پایان نامه به مطالعه این رفتار کوپل در یک حلقه پیزو FGM تحت شوک حرارتی و حل معادلات کوپل مربوط به آن به روش اجزا محدود همراه با روش نیومارک برای حل این مسئله دینامیکی در بازه زمان به دو روش تئوری کلاسیک پیزوترموالاستیسیته و نیز تئوری ترموالاستیسیته تعمیم.
قیمت متن کامل ۶ هزار تومان

پشتیبانی سایت :       

*         [email protected]

پایان نامه ارشد مهندسی مکانیک طراحی کاربردی: تحلیل المان محدود تیر اف.جی.ام با فرض اویلر

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک طراحی کاربردی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مکانیک – طراحی کاربردی

عنوان:

تحلیل المان محدود تیر اف.جی.ام با فرض اویلر به همراه لایه پیزو تحت بار دینامیکی مکانیکی و میدان الکتریکی

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده:
در این پایان نامه با بهره گرفتن از علم و روش المان محدود، یک تیر مورد بررسی قرار گرفته است. تیر مورد بررسی از نوع اف.جی.ام با فرض اویلر می باشد و در راستای ضخامت از توابع توانی پیروی می کند و در سطح بالایی تیر لایه ای از یک ماده پیزوالکتریک به عنوان دقیق کننده (اکچواتر – actuator) چسبانیده شده است. سختی actuator به دلیل ضخامت پایین آن صرفنظر گردیده است و تنها نیروی حاصله مورد بررسی قرار گرفته است. تیر مذکور تحت میدان الکتریکی ثابت و نیروی مکانیکی دینامیکی به طور همزمان قرار دارد. با بهره گرفتن از روش نیومارک تیر به طور دینامیکی تحلیل گردیده است. برای حل المان محدود تیر از نرم افزار متلب (MATLAB) استفاده گردیده است و نرم افزار کلی تحلیل تیر مذکور ارائه گردیده است.
مقدمه:
اخیرا در علم روز، مواد اف.جی.ام (functionally graded materials) از اهمیت بسزایی برخوردار گردیده اند. این مواد معمولا در سازه در راستای ضخامت خود تحت تابعی تغییر جنس دارند. این مواد در سال ۱۹۸۸ در ژاپن ساخت و به نوعی کشف گردیدند. برای اولین بار در سال ۱۹۹۳ در هنگام نیاز به موادی با استحکام بسیار بالا در برابر حرارت، فردی به نام کویزومی این مواد را برای سازه های فضایی پیشنهاد داد. در سازه های کامپوزیتی تغییر ناگهانی خصوصیات مواد باعث ایجاد تنش های سنگین برشی در میان لایه ها می گردد و این موضوع در مواد اف.جی.ام با تغییر ملایم جنس ماده تحت تابع تعیین شده تا حد چشمگیری تقلیل می یابد و در این شرایط اف.جی.ام از اهمیت ویژه ای برخوردار می گردد.
یکی دیگر از موادی که از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و دارای خصوصیات ذاتی خاصی می باشد، پیزوالکتریک است. این مواد تحت تاثیر میدان الکتریکی دچار تغییر اندازه می گردند و اگر این مواد در سازه به صورت لایه های کامپوزیتی استفاده گردند به جای تغییر اندازه باعث تولید نیرو می گردند. اگر این مواد را تحت میدان الکتریکی قرار داده و از نیروی تولید شده توسط آنها استفاده گردد نام آن actuator (دقیق کننده) می باشد و اگر در عکس این مسیر از آن استفاده گردد و به آن نیرویی وارد گردد که باعث تغییر شکل آن گردد و از اختلاف پتانسیل ایجاد شده استفاده گردد، در این حالت نام آن sensor (سنسور) می باشد. مواد پیزوالکتریک دارای گستره وسیعی می باشند و مواد مختلف با خصوصیات متفاوتی را دارا هستند.
فصل اول: کلیات
۱-۱) هدف
هدف اصلی که در این پایان نامه دنبال شده است تحلیل یک تیر تحت بار دینامیکی مکانیکی توسط المان محدود است. طبیعتا به دلیل استفاده از روش المان محدود و حجم بالای محاسبات از نرم افزار کامپیوتری استفاده گردیده است. نرم افزار مورد استفاده برای این تیر MATLAB می باشد. تیر تحت بررسی از نوع FGM بوده و در سطح بالایی تیر یک لایه ماده پیزوالکتریک به عنوان actuator تعبیه گردیده است و در نتیجه تیر تحت میدان الکتریکی، تحت نیروی پیزوالکتریک قرار می گیرد. در اصطلاح به چنین تیری، تیر PIEZO FGM گفته می شود. از سختی لایه پیزوالکتریک به دلیل ضخامت پایین آن صرفنظر گردیده است و تنها نیروی حاصله تحت میدان الکتریکی مورد بررسی قرار می گیرد.
جهت تحلیل تیر پس از فرمول بندی های اصلی ریاضی از المان محدود (finite element) برای مدلسازی تیر استفاده گردیده است. المان های مورد استفاده جهت به دست آوردن دقت کافی محاسبات، المان های چهار نقطه ای  continuos beam element C می باشند. در این نوع المان جابجایی و شیب دو سر تیر نامعلوم می باشد و تابع مدلسازی المان آن (shape function) درجه ۳ می باشد. حل تیر با فرض اویلر انجام گرفته است و جابجایی های افقی و عمودی برای هر نود (node) در نظر گرفته شده است و هر node دارای دو درجه آزادی می باشد. برای مدلسازی FGM تیر از توابع توانی استفاده گردیده است.
تیر مورد بررسی تحت نیروی مکانیکی دینامیکی و میدان الکتریکی ثابت به طور همزمان قرار دارد. برای تحلیل تاثیر نیروی حاصل از میدان الکتریکی بر روی تیر از قوانین بنیادین مربوط به پیزوالکتریک (constitutive relations) استفاده گردیده است. در اولین مرحله از اصل همیلتون (Hamilton’s principle) و برای تحلیل اثر دینامیکی نیرو از روش نیومارک (Newmark) برایوردحل استفاده می گردد که اصولا نسبت به باقی روش ها از سادگی و دقت مناسبی برخوردار می باشد.
نرم افزار ارائه شده قابلیت پذیرفتن ورودی حالات مختلف تیر برای شرایط مرزی متفاوت را دارا می باشد و جواب های آن برای بررسی صحت، با مقالات بین المللی مقایسه گردیده است.
نتایج دینامیکی نرم افزار از طریق روش marching through time و رسیدن به نقطه عطف یا converge به دست آمده است.
نمای کلی تیر در صفحه بعد نمایش داده شده است.
در تیر از استحکام لایه پیزوالکتریک به دلیل ضخامت پایین آن صرفنظر گردیده است و تنها نیروی ایجاد شده تحت میدان الکتریکی آن مورد بررسی قرار می گیرد.
تعداد صفحه : ۹۲
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

 

—-

پشتیبانی سایت :       

*         [email protected]

سمینار ارشد مهندسی مکانیک طراحی کاربردی: کنترل پیزو در ارتعاشات اجباری صفحات FGM ترموالاستیک

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک طراحی کاربردی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مکانیک طراحی کاربردی

عنوان:

کنترل پیزو در ارتعاشات اجباری صفحات FGM ترموالاستیک

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
در این رساله معادلات خطی حاکم بر رفتار صفحات FGM پیزو ترموالاستیک براساس اصل همیلتون و روش المان محدود به دست آورده شده اند. توابع شکل خطی مورد استفاده قرار گرفته و تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) در نظر گرفته شده است. صفحه FGM مورد نظر ترکیبی از فلز و سرامیک در نظر گرفته شده است که خواص ساختاری آن مدرج در جهت ضخامت ورق و مطابق با توزیع کسر حجمی قانون توانی می باشد. معادلات دیفرانسیل در حوزه زمانی حاکم برای صفحات FGM به وسیله روش انتگرالی نیومارک حل شده اند. لایه های پیزوالکتریک بر روی سطوح صفحات FGM چسبانده شده اند تا از طریق اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی، دامنه ارتعاشات کاهش یابد. پاسخ های کنترل شده و کنترل نشده مورد مقایسه قرار خواهد گرفت. تاثیر محیط حرارتی و کنترل پیزو این تغییر شکل های حرارتی، با بهره گرفتن از سازه پیزوالکتریک مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.
مقدمه
تحقیقات گسترده با هدف ساخت یک ماده مصنوعی مقاوم در برابر دماهای بالا و شوک های حرارتی جهت استفاده در بدنه فضاپیماها و نیروگاه های هسته ای به شناخت FGM منجر گردیده است. پیش بینی می گردد با توجه به ویژگی های منحصر به فرد این ماده، کاربردهای صنعتی آن در سال های آتی توسعه یابد. مواد FGM از نظر زیر ساختاری ناهمگن بوده به طوری که خواص مکانیکی به طور ملایم و پیوسته از یک سطح تا سطح دیگر ماده تغییر می کند. نوع رایج این مواد سرامیک – فلز می باشد. در این حالت یک سطح از جسم سرامیک بوده و سطح مقابل فلز می باشد و خواص مکانیکی در ضخامت جسم از سرامیک به فلز در تغییر است.
ضمنا عبارت سیستم سازه هوشمند به انواع وسیعی از مواد فعال و سیستم های سازه ای غیرفعال نسبت داده می شود. به عنوان مثال، یک سیستم متشکل از یک کامپوزیت (تیر، ورق، پوسته و یا هر شکل بنیادی دیگری) با قطعه های پیزوالکتریک تعبیه شده یا چسبانده شده بر روی سطوح سازه و یا حتی لایه هایی از مواد فعال در یک سیستم چند لایه می باشد.
در توسعه سیستم های سازه های هوشمند، مواد پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر برای کنترل و نظارت خودکار پاسخ های سازه ای استفاده شده است. استفاده از سیستم های حسگر و عملگر پیزوالکتریک برای کنترل ارتعاشات به صورت یک ابزار مهم و مفید در طراحی سیستم ها و سازه های هوشمند درآمده است. حسگر پیزوالکتریک توانایی پاسخ به ارتعاشات و ایجاد ولتاژ با توجه به اثر مستقیم پیزوالکتریک را دارد. این ولتاژ پردازش شده توسط یک بهره کنترلی تقویت شده و سپس به عملگر اعمال می گردد. عملگر به نوبه خود با بهره گرفتن از اثر معکوس پیزوالکتریک نیروی کنترلی ایجاد می نماید و اگر نیروی کنترلی مناسب باشد، ارتعاش سازه به صورت مناسبی کنترل می شود.
در گذشته نه چندان دور، مطالعات بر روی سازه های هوشمند با حسگر و عملگر پیزوالکتریک اکثرا بر روی روش های تحلیلی تکیه داشته اند. این رهیافت ها را فقط می توان بر روی سازه های ساده مانند تیرها و صفحات با تکیه گاه ساده، به کار برده می شود و برای سازه های پیچیده قابل استفاده نبوده است. بنابراین احتیاج به تحلیل المان محدود بیش از پیش جلوه نموده است.
در این رساله سعی بر شده است که با بهره گرفتن از تئوری تغییر شکل مرتبه اول (FSDT) به تحلیل کنترل ارتعاشات صفحه FGM مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک در محیط حرارتی پرداخته شود که معادلات حاکم براساس اصل همیلتون و روش المان محدود به دست آورده می شوند. برای تحلیل در حوزه زمان معادلات حرکت برای صفحات FGM از روش نیومارک استفاده می گردد و همچنین جهت کنترل ارتعاشات از یک کنترل تناسبی منفی سرعت در تعامل با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک استفاده می شود.
فصل اول: کلیات
۱-۱- هدف
مواد FGM، مواد مرکب چند وظیفه ای هستند که به طور میکروسکوپی غیرهمگن بوده و خواص آنها به طور پیوسته و آرام از یک سطح (معمولا سرامیک) تا سطح دیگر (معمولا فلز) تغییر می نماید. بدین ترتیب مواد FGM خواص گوناگون جورنشدنی از جمله مقاومت در مقابل حرارت، سایش و اکسیداسیون سرامیکی را با چقرمگی، استحکام و قابلیت ماشین کاری فلزات درهم می آمیزند. این در حالیست که این مواد خطر تورق ناشی از عدم تطابق خواص مکانیکی در فصل مشترک مواد مرکب به ویژه در دماهای بالا را نیز مرتفع می سازند. لذا مواد FGM مزیت تاب آوردن در شرایط محیطی با دمای بالا ضمن نگهداشتن یکپارچه ساختاری خودشان را دارا هستند. در آستانه قرن ۲۱، ورود به نسل جدید سیستم سازه ها و مواد هوشمندی که کوپلینگ مگنتو – الکترو – ترمو – مکانیکی، هوشمندی هدفمند، یکپارچگی و کوچک سازی را ترکیب می کنند پیش روست. کنترل، جداسازی و فرونشاندن ارتعاش، قابلیت های حسگری، مانیتورینگ و خوداصلاحی و نیز انجام اقدام اصلاحی شماری چند از بکارگیری تکنولوژیکی این مواد است. مواد پیزوالکتریک، مگنتو استریکتیو، آلیاژهای حافظه دار و سیالات الکترو رئولوژیکال در کناره سازه ها، سازه های هوشمند را خلق می نمایند. مواد پیزوالکتریک این توانایی را دارند که هنگام قرار گرفتن تحت یک کرنش مکانیکی، میدان الکت

ری

کی تولید کنند و اگر پیزوالکتریک تحت میرایی الکتریکی قرار گیرند، در واقع تحت تنش قرار گرفته اند.
۲-۱- پیشینه تحقیق
در مورد کنترل ارتعاشات سازه هایی که از لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک استفاده شده است، تحقیقات بسیاری صورت گرفته است که برخی از این تحقیقات به شرح زیر می باشند.
Hwang و Park به ارائه فرمول بندی المان محدود برای کنترل ارتعاشات صفحات چندلایه با حسگر و عملگر پیزوالکتریک پرداختند. با بهره گرفتن از تئوری کلاسیک صفحات، معادلات حرکت توسط اصل همیلتون را به دست آوردند.
Lam و همکارانش مدل المان محدود را براساس تئوری کلاسیک صفحات برای کنترل فعال ارتعاشات صفحات مرکب که مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک بودند، توسعه دادند.
Liu و همکارانش فرمول بندی المان محدود را برای مدل دینامیکی صفحات مرکب با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک ارائه نمودند و همچنین براساس تئوری کلاسیک صفحات و اصل همیلتون این فرمول بندی صورت گرفته است. برای کنترل فعال ارتعاشات از یک کنترلر منفی سرعت استفاده شده است که با اثر مستقیم و معکوس پیزوالکتریک در یک حلقه بسته کوپل می باشد. Moita و همکارانش به بررسی مدل المان محدود برای کنترل فعال پوسته و صفحه مرکب تحت ارتعاشات اجباری براساس تئوری مرتبه بالا تغییر شکل، پرداخته اند.
بررسی کنترل ارتعاشات صفحات مرکب با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک با فرمول بندی المان محدود براساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل را Heidary و Eslami انجام دادند. ضمنا اثر محیط دمایی بر کنترل ارتعاشات صفحات مرکب نیز گزارش شده است.
حال در مورد بررسی ارتعاشات صفحات FGM که مجهز به لایه های پیزوالکتریک می باشند نیز اخیرا تحقیقاتی صورت گرتفه که به شرح برخی از آنها در زیر پرداخته می شود.
He و همکارانش فرمول بندی المان محدود براساس تئوری کلاسیک صفحات را برای کنترل ارتعاشات صفحات FGM مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک را ارائه کردند. خواص صفحات FGM به طور توابع مدرج در راستای ضخامت هستند که با توزیع کسر حجمی قانون توانی، متناسب می باشند. به بررسی رفتارهای استاتیکی و دینامیکی صفحات مذکور پرداخته شده است. همچنین فرکانس های طبیعی برای شرایط تکیه گاعی مختلف نیز گزارش گردیده است.
Shen و Huang به تحلیل غیرخطی ارتعاشات صفحات FGM با لایه های پیزوالکتریک چسبانده شده به سطح سازه در محیط حرارتی پرداخته اند. از تئوری مرتبه بالای تغییر شکل صفحات استفاده شده است. اثر تغییرات دما، ولتاژ کنترلی و تغییرات جزء حجمی مواد تشکیل دهنده FGM، بر روی ارتعاشات غیرخطی بیان گردیده است.
تعداد صفحه : ۱۱۷
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

 

—-

پشتیبانی سایت :       

*         [email protected]

سمینار ارشد مهندسی مکانیک تبدیل انرژی: تاثیر دمای محیط روی افت فشار خطوط انتقال گاز

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک تبدیل انرژی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

گروه مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی

سمینار کارشناسی ارشد

عنوان:

تأثیر دمای محیط روی افت فشار خطوط انتقال گاز

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
جریان گاز عبوری از خطوط لوله را جریان یک بعدی در نظر می گیریم. معادلات اساسی در تحلیل این جریان، معادلات اندازه حرکت، پیوستگی، انرژی ومعادله حالت می باشند. به علت سرعت پائین گاز در خطوط لوله، روابط مکانیک سیالات مربوط به سیالات تراکم ناپذیر در مورد جریان گاز قابل استفاده هستند. همچنین به علت نوسانات پائین درجه حرارت گاز در خطوط لوله می شود گرماهای ویژه را ثابت در نظر گرفت.
اختلاف درجه حرارت محیط با جریان گاز منجر به انتقال حرارت وطبعا تغییر دما و جرم حجمی گاز در خط لوله می شود. این تغییرات، موجب تغییر فشار گاز نیز خواهد شد. در صورتیکه از اصطکاک صرفنظر کنیم، افزایش یا کاهش فشار گاز در سرمایش یا گرمایش گاز تفاوت خواهد نمود.
با شناخت چگونگی تاثیر دمای محیط بر افت فشار خطوط انتقال گاز می توان با در نظر گرفتن این عامل در طراحی، موجب کاهش افت فشار خط انتقال گاز شد.
مقدمه
خطوط لوله انتقال گاز عموما، دارای طول زیادی هستند. و افت فشار و به حداقل رساندن آن یکی مسائل مهم در طراحی خطوط انتقال گاز می باشند. عموما خطوط گاز در ابتدای خط لوله دارای درجه حرارت یکسانی با محیط نمی باشند، به خصوص در ایستگاه های تقویت فشار گاز که در کمپرسور دمای گاز بالا می رود، لکن با انتقال گاز، دمای گاز به دمای محیط نزدیک می شود.بنابراین انتقال حرارت وجود خواهد داشت و باید اثر آن بر افت فشار جریان گاز مشخص شود.
افت فشار در خطوط انتقال یک عامل ناخواسته می باشد وباعث پائین آمدن بازدهی کلی انتقال گاز می شود. یکی از روش های موجود جهت به حداقل رساندن افت فشار استفاده از خنک کننده جهت رساندن دمای گاز به دمای محیط در ایستگاه های تقویت فشار گاز می باشد.
در امکان سنجی اولیه احداث خطوط لوله گاز باید با در نظر گرفتن اختلاف حرارت دمای محیط با جریان گاز و انتقال حرارت ناشی از آن این عامل در طراحی به گونه ای در نظر گرفته شود که در کاهش افت فشار نقش داشته باشد.
فصل اول: جریان گاز در خطوط لوله با گرمایش یا سرمایش
۱-۱) ملاحظات مقدماتی
جریان تراکم پذیر به جریانی اطلاق می گردد که درآن تغییرات جرم حجمی در جریان بوقوع می پیوندد. این تغییرات در بسیاری موارد ناشی از تغییر فشار در خط لوله می باشد. از آنجایی که تغییر چگالی معمولا با تغییر دما و همچنین انتقال گرما همراه است به استفاده از ترمودینامیک، به خصوص قانون دوم ترمودینامیک نیازمند خواهیم بود.
جریان تراکم پذیر به شاخه های معمولی که سیالات تراکم ناپذیر مورد استفاده قرار می گیرند تقسیم می شود که عبارتند از:
– جریان یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی
– جریان پایا و نا پایا
– جریانهای چرخشی و بی چرخشی
علاوه بر این شاخه های مفید آشنا برای جریان تراکم پذیر رده بنده هایی اضافی زیر نیز وجود دارد: جریان تراکم پذیر فروصوتی ،جریان ترا صوتی،جریان فرا صوتی و جریان فوق صوتی.
لکن در مورد سیالات تراکم پذیر که در آن سرعت حرکت سیال تا سه دهم سرعت صوت باشد جریان را تراکم ناپذیر در نظر می گیریم. لذا در خطوط انتقال گاز به علت عدد ماخ بسیار پایین آن می توان جریان گاز را تراکم ناپذیر در نظر گرفت.
تعداد صفحه : ۶۸
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

 

—-

پشتیبانی سایت :       

*         [email protected]

پایان نامه ارشد مهندسی مکانیک تبدیل انرژی: طراحی ترموهیدرولیکی دی ارتیورهای حرارتی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک تبدیل انرژی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

گروه مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی

عنوان:

طراحی ترموهیدرولیکی دی ارتیورهای حرارتی

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
تأمین آب خالص و تمایل به ثابت نگه داشتن ناخالصی ها وحلالیت آنها در یک سطح مورد نظر به منظور به حداقل رساندن خوردگی و احتراز از اکسیداسیون روی سطوح انتقال حرارت در نیروگاه ها و صنایعی که آب در شبکه سیکل آنها حرکت میکند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
در صورت وجود عوامل خوردگی از جمله حضور گازهای چگالش ناپذیر در آب تغذیه سیکلهای نیروگاهی، خرابی و از بین رفتن سطوح و لوله های دیگ بخار، هیترها و پره های توربین اتفاق میافتد. هوازدایی حرارتی یکی از راه های جداسازی گازهای خورنده موجود در آب تغذیه است که به این منظور ازهوازدا استفاده میگردد. البته هوازداها سهم عمده ای درگرمایش آب تغذیه نیز دارند که به نوبه خود در افزایش بازده حرارتی سیکل نیروگاه نقش دارد. روش کلی کار هوازداها، گرمایش آب تغذیه تا حد دمای اشباع متناظر با فشار کارکرد هوازدا میباشد که سبب رهائی گازهای موجود در آب میشود. استفاده ازهوازدا دارای محاسن بسیاری استکه در فصل اول مورد بررسی قرارگرفته شده است که در ادامه آن اصول و تئوری هوازدایی، مسائل مربوط به خوردگی و تأثیر و موقعیت هوازدا در سیکل نیروگاهی تحلیل شده است.
با توجه به گذشت بیش از صد سال از اولین طرح های استفاده از مبدلهای تماس مستقیم که هوازدا را نیزشامل میشود در سیکل های نیروگاهی، طراحی ها و انواع مختلفی از هوازداها توسط شرکتها تجربه و ساخته شده اند که هرکدام، از ابزار متفاوتی همانند نازلها، بافلها و سینی ها جهت اختلاط فاز بخار و مایع آب تغذیه استفاده میکنند، که این موارد نیز در فصل دوم بررسی گردیده اند.
هوازدایی آب توسط بخار از قوانین انتقال حرارت، انتقال جرم و قانون حلالیت گازها در آب پیروی میکند که فاکتور زمان نیز اهمیت ویژه برخورداراست. این اصول نیز در فصل چهارم بررسی شده است. با بهره گرفتن از قوانین حاکم وروابط تجربی، طراحی ترموهیدرولیکی یک نمونه هوازدا ومقایسه آن با هوازدای نیروگاه شهید رجائی انجام گرفته است. با توجه به اختصاص هوازدا به نیروگاه ها و صنایع پتروشیمی و و عدم وجود کتب فنی لازم در این زمینه به بررسی مسئله پرداخته شده است. در دسترس نبودن ضرائب تصحیح و فاکتورهای لازم در طراحی، مسلمًا باعث خواهد شد تا این بررسی با شرکتهای سازنده که سالیان دراز در طراحی و ساخت سیستم ها تجربه دارند، در مواردی اختلاف داشته باشد.
مقدمه
به منظور به حداقل رساندن خوردگی و احتراز از اکسیداسیون روی سطوح انتقال حرارت در نیروگاه ها باید جداسازی گازهای خورنده علی الخصوص اکسیژن و دی اکسیدکربن ازآب تغذیه، آب جبرانی و آب چگالیده انجام شود.
این گازها به ساختار مواد آسیب رسانده و آنها را غیرقابل استفاده می نمایند. اکسیژن و اکسید فلزات در ترکیب با کلر باعث خوردگی سوزنی شده و باعث افزایش احتمال وقوع پدیده دندانه شدن در مولدهای بخار میشوند. حضور آهن و اکسید مس در آب تغذیه باعث
بوجود آمدن رسوب وجرم برروی سطوح حرارتی میشود. برای مثال در یک نیروگاه هسته ای ۱۱۰۰ مگاواتی تا حدود ۶۵۰ کیلوگرم در سال خوردگی در مولد بخار ناشی از وجود ۷PPb اکسیژن در آب چگالیده اتفاق میافتد. آب جبرانی ورودی به سیکل نیروگاه در اثر تماس با اتمسفر معمولا شامل گازهای غیرقابل میعان میباشد. گازها از طریق نشت هوا در بخشهای خلاء و یا ازطریق هواگیری آب چگالیده در مخزن ذخیره یا تخلیه وارد آب میشوند. در نیروگاه های صنعتی آب جبرانی باید عاری از دی اکسیدکربن یا نمکهای غیرمحلولی مثل بیکربنات سدیم باشد. در غیر اینصورت با افزایش دما، بیکربنات سدیم تجزیه شده و دی اکسیدکربن آزاد میشود. اگر آب جبرانی با آمونیاک پالایش شود ممکن استحاوی بیکربنات آمونیوم باشد.
برای کاهش خوردگی ناشی از اکسیژن مقدار اکسیژن نامحلول در آب چگالیده در نیروگاه های معمولی نباید از ۵ تا ۷ PPb و برای نیروگاه های هسته ای نباید از حدود ۳PPb  تجاوز کند و به هرحال مقدار دی اکسیدکربن باید صفر باشد.
هوازدایی حرارتی مهمترین راه برای جداسازی گازهای خورنده است که رهاشدن گازهای موجود در آب را تضمین میکند.
جداسازی گازها از آب ورودی در گرمکن هوازدا انجام میشود که در آن تمام جریانهای مایع ورودی تا حد دمای اشباع متناظر با فشار هوازدا، گرم میشوند. در چرخه یک نیروگاه، هوازدا بعد از گرمکن های آب تغذیه فشار پائین قرار میگیرد. معمولا هوازدا جهت تأمین فشارکافی در ورودی پمپ بویلر، در یک ارتفاع مناسب نصب میگردد.
در هرحال استفاده از هوازدا دارای محاسن بسیاری در بهینه سازی کارکرد سیکل نیروگاهی است که در قسمت وظایف هوازدا در این فصل بیان شده است و لزوم استفاده از آن را بر ما مشخص میسازد.
در این فصل در ابتدا تئوری هوازدایی به اختصار توضیح داده شده و پس از بحث  وظایف هوازدا، درباره خوردگی و مکانیزم آن در سیکل نیروگاهی مطالبی ارائه گردیده است. در پایان فصل نقش و موقعیت هوازدا بعنوان یک مبدل تماس مستقیم مورد بررسی قرار گرفته است.
فصل اول: هوازدائی
trong>

کلیات
در این فصل در ابتدا تئوری هوازدایی به اختصار توضیح داده شده و پس از بحث وظایف هوازدا، درباره خوردگی و مکانیزم آن در سیکل نیروگاهی مطالبی ارائه گردیده است. در پایان فصل نقش و موقعیت هوازدا بعنوان یک مبدل تماس مستقیم مورد بررسی قرار گرفته است.
۱-۱- هوازدایی
هوازدایی از آب های صنعتی یک فرایند خاص انتقال جرم است که در صنعت استفاده دارد. جدا نمودن گازهای خورنده و رسوبزا از آب تغذیه دیگ بخار نیروگاه های حرارتی، دستگاه آب شیرین کن تبخیری و انجمادی و آب مورد نیاز در فرایندهای پالایشگاهی و پتروشیمیائی و نیز آب تزریقی به چاه های نفتی یک مرحله اساسی در پیش تصفیه آنها به شمار میرود.
در فرایند تولید بخار، به منظور حذف گازهای محلول درآب تغذیه، از دستگاه هوازدا به عنوان یک مبدل باز جهت محافظت دیگ بخار و سیستم های جانبی در مقابل خوردگی استفاده میگردد.
مهمترین گازهایی که در آب ممکن است وجود داشته باشد عبارتند از: اکسیژن، کلر، دی اکسیدکربن، آمونیاک و هیدروژن سولفوره.
از این میان O2 و CO2 خورنده هستند و NH3 بر روی آلیاژهای مس درصورت وجود O2 در آب اثر میگذارد. دست های از گازها چون اکسیژن و نیتروژن همواره به صورت گاز در آب محلول هستند در حالیکه دسته دیگر چون دی اکسیدکربن، آمونیاک و H2S هم به صورت گازی و هم بصورت یونیزه (بسته به PH آب) امکان حضور دارند.
در چرخه آب و بخار، اکسیژن معمولا به دلیل نشتی دستگاه هایی که تحت خلاء هستند و از طریق تخلیه گرمکن های فشار پائین که به بعد از چگالنده میریزند وارد آب میشود. وجود اکسیژن در آب باعث خوردگی میشود به هنگام تماس آهن و آب در اثرفعل و انفعال شیمیائی (مطابق فرمول زیر) آهن به میزان کمی وارد آب میگردد.
Fe + 2H O→Fe(OH) + H2
هیدرات آهن ۲(Fe(OH که در اثر این واکنش ایجاد میشود خاصیت قلیاکنندگی دارد و PH را بالا میبرد وقتی PH آب به مقدار معینی رسید عمل حل شدن آهن در آب متوقف میشود. چنانچه آب حاوی اکسیژن اضافی باشد، هیدرات آهن به سرعت اکسیده شده و هیدرات فریک ۳(Fe(OH تولید میکندکه در آب غیرمحلول است و به صورت رسوب ته نشین میشود و تا هنگامی که همه اکسیژن اضافی موجود در آب به مصرف برسد این عمل ادامه دارد.
تعداد صفحه : ۲۶۹
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

 

—-

پشتیبانی سایت :               [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *