تاثیر و خطرات مواد شیمیایی بر ریه

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

اگر مواد شیمیایی وارد ریه ها شوند…

ما نفس می کشیم تا اکسیژن را وارد ریه‌های خود کنیم.

ولی تنفس ما به منظور خارج کردن عناصر شیمیایی مانند دی اکسید کربن از بدن نیز هست.

سطح غشای داخلی بینی و گلوی ما را ماده مخاطی و مژک‌ها یا مویچه‌ها پوشانده اند

که وظیفه آن‌ها به دام انداختن ذرات گرد و غبار موجود در هوایی که تنفس می‌کنیم است.

آن‌ها در فرصت‌های مناسب ذرات غبار را جذب می‌کنند، چون همچنان که دم و بازدم را انجام می دهیم

هوا از مقابل آن‌ها عبور می کند و ذرات گرد و غبار به موقع جمع آوری می‌شوند،

پیش از این که با سطح ریه‌ها تماس پیدا کنند.


هنگامی که افراد سیگاری دود سیگار را فرو می برند، نیکوتین وارد ریه‌ها شده

و از آن جا وارد جریان خون می شود و سپس به مغز منتقل می شود.

مولکول‌های دیگر دود از جمله دی اکسید کربن نیز به همین طریق وارد خون خواهند شد.

مولکول‌های دی اکسید کربن محکم تر از مولکول‌های اکسیژن به هموگلوبین خون (پروتئین حمل کننده اکسیژن)

متصل می شوند، در نتیجه مجال کمتری به مولکول‌های اکسیژن می دهند و اکسیژن کمتری به مغز و ماهیچه‌ها

می رسد.


مولکول‌های دیگری هم در دود سیگار هستند که وارد جریان خون می شوند یا در ریه‌ها لانه می کنند.

بدین ترتیب باعث بروز سرطان ریه یا سرطان دهان، گلو و حلق می شوند.


در محیط خانه ذرات مواد شیمیایی هستند که تنفس آن‌ها ناراحتی ایجاد می کند.

آمونیاک و ماده سفید کننده هر دو دارای ترکیبات قلیایی قوی هستند که می توانند به سلول‌ها آسیب برسانند.

ترکیب مواد شوینده یا پاک کننده‌‌ها با مواد سفید کننده در فضای کوچکی مانند حمام یا دستشویی خطرناک است،

زیرا از فعل و انفعالات شیمیایی ترکیب این مواد گاز کلرآزاد می‌‌شود و با رطوبت مخاط دهان اسید کلریدریک

ایجاد می‌ کند که بسیار قوی و سوزاننده است و استنشاق آن در فضاهای کوچک علایم شدید تنفسی ایجاد

می ‌کند.

بدترین شکل استفاده از مواد پاک کننده و شوینده آن است که با آب گرم مخلوط شوند

یا از آن‌ها در محیط‌های بسته ‌ای که بخار آب وجود دارد، استفاده کرد

به همین منظور پیشنهاد می ‌شود از مواد شوینده و پاک کننده ‌ای استفاده شود که آسیب کمتری می‌ رساند.

برای مثال استفاده از پودرهای شوینده که آنزیم هم دارند، بسیار ایمن‌ تر از استفاده از مواد سفید کننده‌ ای است که بخار دارند.

بسیاری از مواد ضدعفونی کننده به راحتی از ماسک‌های کاغذی عبور می ‌کنند و می ‌توانند موجب آسیب دیدن

ریه شوند.

بنابراین تهویه مناسب محل، روشن کردن هواکش و بازکردن پنجره‌‌ها، استفاده نکردن از محلول‌های غلیظ و

بستن دستمال ضخیم مرطوب روی دهان و بینی، می ‌تواند تا حد زیادی از بروز آلرژی‌‌ها و پیشگیری از این

مشکلات کمک کند.

پوشیدن دستکش و ماسک نیز هنگام استفاده از محصولات سوزاننده ضروری است.

استفاده از مواد شوینده شیمیایی ممکن است باعث تشدید بیماری‌‌های قلبی ـ عروقی و ریوی شود.

مواد شوینده شیمیایی به زنان باردار، افراد مسن و کودکان بیشتر آسیب می ‌رساند.


پس از مصرف مواد شوینده، سفید کننده، جرم گیر و لوله بازکن در محیط‏‏‌‌های دربسته و کوچک مانند دستشویی

و حمام به هیچ‌ عنوان در این مکان‎‎‌ها توقف جایز نیست چرا که گازهای تولید شده در این محیط‎‎های بدون تهویه

مناسب، خفه کننده و سمی هستند.

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی


نخستین و بهترین اقدام برای مسمومان ریوی، خروج سریع فرد از محل سرپوشیده و استفاده از هوای آزاد و

قرار گرفتن در معرض جریان هواست، چرا که استنشاق هوای تازه، تنفس را تسهیل می ‌کند و باعث ایجاد

آرامش می ‌شود. استفاده از بخور، به خصوص بخور سرد بسیار کارآمد است. خودداری از صحبت کردن نیز

مفید است. در عین حال ارجاع هر چه سریع تر به پزشک یا تماس با اورژانس ضروری است.


مقادیر اندک مونو اکسیدکربن برای سلامتی خطرناک است و منجر به بروز اختلال تنفسی و

تنفس سلولی به

خصوص در محیط‌های بسته می ‌شود. همچنین سردرد، سرگیجه، حالت خواب‌آلودگی


‌و بیهوشی از علائم استنشاق با مونواکسید کربن است.


اکسید نیتروژن نیز باعث تحریک چشم، بینی، گلو و شش‌ها می ‌شود و افزایش آسیب ‌پذیری بدن انسان در برابر عفونت‌ها به ویژه آنفلوانزا را به دنبال دارد.

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی


*

يک متخصص ريه: گاز ناشي از شوينده‌ها،

راه‌هاي هوايي بدن را به شدت تحت تاثير قرار مي‌دهد

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

يک متخصص ريه با اشاره به عوارض ناشي از شوينده‌ها، گفت: گاز ناشي از مواد اسيدي شوينده‌ها نه تنها

راه‌هاي هوايي بدن را شديدا تحت تاثير قرار مي‌دهد، بلکه عوارض بدي را براي چشم و پوست به همراه دارد.

روشهای رفع آسیبی که مواد شوینده به بدن وارد می کند 

نوشیدن آب فراوان:

  • نوشیدن آب فراوان باعث خروج آب زیادی از بدن می شود که در واقع میزان باقی مانده مواد شیمیایی را
  • کاهش می دهد.
  • پیاده روی در طبیعت:
  • اگر به خوبی ورزش انجام دهید ریه های اکسیژن تازه را دریافت کرده و مواد شیمیایی سمی را بیرون می
  • فرستند . ورزش را در جایی انجام دهید که تعداد زیادی درخت سبز شاداب و گیاهان در حال رشد و اکسیژن
  • تازه وجود دارد. پیاده روی به مدت 1 تا 2 ساعت پس از استنشاق مواد شیمیایی می تواند به ریه ها کمک کند
  • تا آلودگی ها را بیرون بریزد.
  •  پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی
  • مصرف آب سبزیجات:
  • سبزیجات برگ دار به عنوان سم زدا و ابزار بسیار خوبی برای انتقال مواد شیمیایی به بیرون از بدن شناخته
  • شده اند.
  • ویتامین ث:
  • همانطور که ویتامین ث از بدن شما در برابر آسیب سرما خوردگی یا آنفولانزا محافظت می کند ،
  • می تواند سموم را نیز از بدن پاک کند و بدن را از اثرات مضر قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی محافظت
  • کند. شما نمی توانید در یک زمان بیش از حد ویتامین ث بخورید، بنابراین هر ساعت 500 – 1000 میلی گرم
  • ویتامین ث مصرف کنید. 
  • تعریق:
  • عرق کردن یکی از بهترین روش های دفع مواد شیمیایی است چه در حمام باشد یا سونا 
  • تمرکز روی افکار شاد:
  • هنگام تنفس ذرات سرطان زا فکر کردن به چیز دیگر سخت به نظر می رسد اما برای اینکه مشکل را تشدید
  • نکنیم بهتر است به چیزهای مثبت فکر کنیم.

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

پدیده هیستریزین در مکانیک مواد

پدیده هیستریزین در مکانیک مواد

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مکانیک

پسماند یا «هیسترزیس» (Hysteresis)، پدیده‌ای است که وابستگی حالت فعلی یک سیستم به حالت‌های قبلی (مسیر تغییرات) آن را نمایش می‌دهد. این پدیده کاربردهای زیادی در حوزه‌های مختلفی نظیر فیزیک، شیمی، مهندسی، زیست‌شناسی و اقتصاد دارد. در این مقاله به معرفی تعاریف و کاربردهای پدیده هیسترزیس در حوزه مکانیک مواد نظیر هیسترزیس الاستیک، زاویه تماس، شکل حباب، جذب سطحی و پتانسیل ماتریک خواهیم پرداخت.
هیسترزیس الاستیک:
هیسترزیس الاستیک، از اولین انواع هیسترزیس بود که مورد توجه محققین قرار گرفت. در این پدیده، ناحیه مرکزی حلقه هیسترزیس اتلاف انرژی ناشی از اصطکاک داخلی ماده را نمایش می‌دهد. برای درک بهتر پدیده هیسترزیس الاستیک می‌توان یک نوار لاستیکی و تعدادی وزنه متصل به انتهای آن را در نظر گرفت. اگر بخش بالایی نوار لاستیکی بر روی یک قلاب آویزان و تعدادی وزنه کوچک یک به یک به انتهای آن اضافه شود، طول نوار بیشتر خواهد شد. اضافه کردن وزنه‌های بیشتر باعث افزایش نیروی اعمال شده و در نتیجه ادامه یافتن افزایش طول نوار می‌شود. برداشتن وزنه‌ها، نیروی اعمال شده به نوار را کاهش می‌دهد. در نتیجه، طول نوار کاهش می‌یابد. حذف وزنه‌هایی که هر یک باعث ایجاد یک افزایش طول مشخص در نوار شده بودند، باقی ماندن یک افزایش طول جزئی نسبت به طول اولیه را در پی دارد؛ زیرا نوار لاستیکی به طول کامل از قانون هوک پیروی نمی‌کند. در شکل زیر، حلقه هیسترزیس برای یک نوار لاستیکی ایدئال (بازگشت به طول اولیه پس از باربرداری) نمایش داده شده است.
وجود پدیده هیسترزیس الاستیک بیشتر برای بارگذاری و باربرداری‌های سریع معرفی شده است. برخی از مواد از جمله فلزات سخت بر خلاف مواد سخت دیگر (مانند گرانیت و مرمر)، هیچ هیسترزیس الاستیکی را در حین بارگذاری‌های متوسط از خود به نمایش نمی‌گذارند. در موادی نظیر لاستیک‌ها می‌توان سطح بالایی از هیسترزیس الاستیک را مشاهده کرد.
در هنگام اندازه‌گیری هیسترزیس ذاتی لاستیک می‌توان رفتار ماده را همانند یک گاز در نظر گرفت. هنگام افزایش طول نوار لاستیکی، دمای آن افزایش می‌یابد. اگر آزادسازی این گرما به طور ناگهانی صورت گیرد، فرآیند سرد شدن آن به طور محسوس قابل مشاهده خواهد بود. این مسئله با هیسترزیس بزرگ ناشی از تبادل دما با محیط اطراف و هیسترزیس کوچک ناشی از اصطکاک داخلی لاستیک ارتباط دارد. این نوع هیسترزیس ذاتی، تنها در صورت ایزوله بودن آدیاباتیک نوار لاستیکی قابل اندازه‌گیری است.
برای ساخت سیستم تعلیق یا فنربندی وسایل نقلیه کوچک از مواد لاستیکی یا دیگر الاستومرها استفاده می‌شود. این سیستم‌ها امکان بهره‌مندی از عملکرد دوگانه حرکت فنری و میرایی را فراهم می‌کنند؛ زیرا مواد لاستیکی برخلاف فنرهای فلزی دارای هیسترزیس هستند و تمام انرژی فشاری جذب شده را به طور ناگهانی بازنمی‌گردانند. دوچرخه‌های کوهستان نیز با به کارگیری سیستم فنربندی الاستومری ساخته می‌شوند.
هیسترزیس دلیل اصلی وجود مقاومت یا اصطکاک غلتشی در هنگام غلتیدن اجسامی نظیر توپ، تایر یا چرخ بر روی یک سطح است. این موضوع به خاصیت ویسکوالاستیک ماده به کار رفته در جسم در حال غلتش مربوط می‌شود.
هیسترزیس زاویه تماس:
تماس ایجاد شده بین یک مایع و سطح جامد، محدوده‌ای از زوایای تماس ممکن را در برمی‌گیرد. به طور کلی، دو روش متداول برای اندازه‌گیری این محدوده وجود دارد. روش اول با عنوان «روش تغییر شیب سطح» (Tilting Base Method) شناخته می‌شود. در این روش، پس از قرار گرفتن قطره مایع بر روی یک سطح داری تراز، شیب سطح از 0 تا 90 درجه تغییر می‌کند. هم‌زمان با کج شدن قطره، بخش پایینی آن در معرض رطوبت قریب‌الوقوع و بخش بالایی آن در معرض کاهش رطوبت قریب‌الوقوع قرار می‌گیرد. با افزایش شیب سطح، زاویه سطح تماس قطره در بخش پایینی افزایش و زاویه سطح تماس قطره در بخش بالایی کاهش خواهد یافت. مقادیر این زوایا در لحظه رها شدن و شروع حرکت قطره، به ترتیب با عنوان زوایای تماس پیش‌رونده و پس‌رونده شناخته می‌شوند. اختلاف بین این دو زاویه، «هیسترزیس زاویه تماس» (Contact Angle Hysteresis) است.
روش دوم تعیین محدوده زاویه تماس با عنوان «روش افزودن/برداشت حجم» (Add/Remove Volume Method) شناخته می‌شود. در هنگام برداشت بیشترین حجم مایع از قطره بدون کاهش مساحت سطح مشترک، زاویه تماس پس‌رونده اندازه‌گیری می‌شود. اندازه‌گیری زاویه تماس پیش‌رونده نیز در هنگام افزودن بیشترین حجم مایع به قطره تا قبل از شروع افزایش مساحت سطح مشترک صورت می‌گیرد. اختلاف بین این دو زاویه، بیانگر هیسترزیس زاویه تماس است. اکثر محققین استفاده از روش تغییر سطح شیب را ترجیح می‌دهند؛ زیرا در روش افزودن/برداشت حجم، سوزن مورد استفاده باید به صورت ثابت درون قطره باقی بماند. این کار بر روی دقت مقادیر اندازه‌گیری شده (بخصوص زاویه تماس پس‌رونده) تأثیرگذار است.
هیسترزیس شکل حباب
حباب‌های در حال انبساط و انقباض بر روی لوله‌های مویینه (مانند سرسوزن سرنگ) می‌توانند پدیده هیسترزیس را از خود به نمایش بگذارند. در این وضعیت، هیسترزیس به مقدار حداکثر فشار مویینگی نسبت به فشار محیط و حجم حباب در حداکثر فشار مویینگی نسبت به حجم مرده درون سیستم بستگی دارد. «هیسترزیس شکل حباب» (Bubble Shape Hysteresis) نتیجه تراکم‌پذیری گازها است که باعث رفتار متفاوت حباب‌ها در حین انقباض و انبساط می‌شود. در حین فرآیند انبساط، چندین جهش بزرگ نامتعادل در میزان حجم حباب‌ها رخ می‌دهد. در حین فرآیند انقباض، وضعیت حباب‌ها پایدارتر و تغییرات ناگهانی حجم نیز کوچک‌تر هستند. این مسئله عدم تقارن بین انبساط و انقباض را در پی دارد. همانند هیسترزیس زاویه تماس، خواص بین سطحی نقش مهمی را در هیسترزیس شکل حباب بازی می‌کنند.
هیسترزیس جذب
پدیده هیسترزیس در فرآیندهای جذب سطحی فیزیکی (فلوتاسیون) نیز رخ می‌دهد. در این نوع هیسترزیس، میزان ماده جذب شده در هنگام اضافه کردن گاز با میزان ماده جذب شده در هنگام حذف گاز متفاوت است. تعیین دلایل وجود هیسترزیس جذب، یکی از حوزه‌های تحقیقاتی فعال به شمار می‌رود. با این وجود، به نظر می‌رسد که این پدیده به تفاوت بین مکانیسم‌های هسته‌زایی و تبخیر درون مزوحفره‌های (حفره‌هایی با مقیاسی بین میکرو و ماکرو) ارتباط دارد. عواملی نظیر کاویتاسیون و انسداد حفره‌ها باعث پیچیده‌تر شدن مکانیسم‌های مذکور می‌شوند.
در جذب سطحی فیزیکی که پدیده هیسترزیس در آن یکی از شواهد وجود تخلخل‌های مزوسکوپی است، تعریف مزوحفره (2 تا 50 نانومتر) با قابل مشاهده بودن (50 نانومتر) و غیر قابل مشاهده بودن (2 نانومتر) تخلخل‌های مزوسکوپی در ایزوتِرم‌های جذب سطحی نیتروژن ارتباط دارد. یک ایزوترم جذب سطحی که هیسترزیس را از خود به نمایش می‌گذارد، به عنوان ایزوترم نوع V یا نوع IV در نظر گرفته می‌شود. طبقه‌بندی حلقه‌های هیسترزیس جذب نیز با توجه به نحوه تقارن حلقه صورت می‌گیرد. یکی از ویژگی‌های غیر معمول حلقه‌های هیسترزیس جذب، امکان اسکن حلقه هیسترزیس به وسیله معکوس کردن جهت جذب در هنگام قرارگیری بر روی یکی از نقاط حلقه است. با توجه به شکل ایزوترم در نقطه مورد بررسی، به اسکن صورت گرفته «تقاطع» (Crossing)، «همگرایی» (Converging) یا «بازگشت» (Returning) گفته می‌شود.
هیسترزیس پتانسیل ماتریک
مبنای رسم منحنی نگهداشت، رابطه بین پتانسیل ماتریک و محتوای آب است. تبدیل مقادیر اندازه‌گیری شده پتانسیل ماتریک (Ψm) و تعیین مقادیر محتوای حجمی آب (θ)، بر اساس یک منحنی کالیبراسیون مخصوص صورت می‌گیرد. در طی فرآیند اندازه‌گیری محتوای آب، وجود پدیده هیسترزیس می‌تواند باعث به وجود آمدن خطا در محاسبات شود. هیسترزیس پتانسیل ماتریک به دلیل تفاوت نحوه مرطوب شدن مجدد یک محیط خشک رخ می‌دهد. این فرآیند به تاریخچه اشباع‌شدگی محیط متخلخل بستگی دارد. به عنوان مثال، محتوای حجمی آب برای یک محیط شامل خاک رس ریز در پتانسیل ماتریک 5 کیلو پاسکال (kPa)، با توجه به میزان اشباع‌شدگی قبلی محیط در محدوده‌ای بین 8 تا 25 درصد تغییر می‌کند.

«تانسیومتر»، وسیله‌ای برای اندازه‌گیری وضعیت رطوبت خاک (پتانسیل ماتریک آب) است. این وسیله تحت تأثیر مستقیم هیسترزیس پتانسیل ماتریک قرار دارد. علاوه بر این، سنسورهای مورد استفاده برای اندازه‌گیری پتانسیل ماتریک آب نیز در داخل خود با پدیده هیسترزیس مواجه می‌شوند. بلوک‌های مقاوم نایلونی و گچی، میزان پتانسیل ماتریک را به صورت تابعی از مقاومت الکتریکی اندازه‌گیری می‌کنند. رابطه بین مقاومت الکتریکی و پتانسیل ماتریک سنسور، هیسترزیس را نمایش می‌دهد. ترموکوپل‌ها نیز پتانسیل ماتریک را به صورت تابعی از اتلاف حرارت اندازه‌گیری می‌کنند. دلیل وجود هیسترزیس در این اندازه‌گیری، وابستگی اتلاف حرارت به محتوای آب سنسور است (وجود هیسترزیس رابطه بین محتوای آب سنسور و پتانسیل ماتریک). از سال 2002 به بعد، در اکثر مواقع تنها منحنی دفع رطوبت در حین کالیبراسیون سنسورهای رطوبت‌سنج خاک مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرند. علیرغم احتمال وجود خطای قابل توجه در این روش، تأثیر هیسترزیس مختص به سنسور به طور کلی نادیده گرفته می‌شود.















































 

مکانیک شکست قسمت2

مکانیک شکست قسمت2

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مکانیک

ضریب شدت تنش:
یکی دیگر از دستاوردهای مهم اروین و همکارانش، یافتن روشی برای محاسبه مقدار انرژی قابل دسترس شکست با توجه به تنش مجانبی و میدان‌های جابجایی اطراف بخش جلویی ترک در یک جامد الاستیک خطی بود. رابطه بین عبارت مجانبی تنش نرمال در حالت اول بارگذاری و ضریب شدت تنش به صورت زیر است:



σij: تنش‌های کوشی؛ x: فاصله نقطه مورد بررسی تا نوک ترک؛ θ: زاویه نقطه مورد بررسی نسبت به صفحه دربرگیرنده ترک؛ fij: توابع وابسته به هندسه ترک و شرایط بارگذاری

اروین کمیت K را «ضریب شدت تنش» (Stress Intensity Factor) نام‌گذاری کرد. از آنجایی که کمیت fij بدون بعد است، ضریب شدت تنش با واحد مگا پاسکال در جذر متر (MPam0.5) بیان می‌شود. با در نظر گرفتن مدل ریاضی «سخت‌کننده» (Stiffener) نیز یک عبارت مجانبی مشابه برای میدان تنش به دست می‌آید.
آزادسازی انرژی کرنشی:
بر اساس مشاهدات اروین، در صورتی که اندازه ناحیه پلاستیک اطراف یک ترک نسبت به طول آن کوچک باشد، انرژی مورد نیاز برای رشد ترک وابستگی زیادی به حالت تنش در نوک ترک نخواهد داشت. به عبارت دیگر، در این حالت می‌توان از یک راه حل کاملاً الاستیک برای محاسبه مقدار انرژی قابل دسترس شکست استفاده کرد. به این ترتیب، نرخ آزادسازی انرژی برای رشد ترک یا «نرخ آزادسازی انرژی کرنشی» (Strain Energy Release Rate) به صورت تغییرات انرژی کرنشی الاستیک بر واحد مساحت رشد ترک قابل محاسبه خواهد بود:

U: انرژی الاستیک سیستم؛ a: طول ترک؛ P: اندیس شرایط بارگذاری ثابت؛ u: اندیس شرایط جابجایی ثابت اروین نشان داد که رابطه بین نرخ آزادسازی انرژی کرنشی و ضریب شدت تنش برای ترک حالت اول (بازشدگی) به صورت زیر بیان می‌شود:

E: مدول یانگ؛ v: نسبت پواسون؛ KI: ضریب شدت تنش حالت اول

علاوه بر این، اروین نشان داد که نرخ آزادسازی انرژی کرنشیِ یک ترک مسطح در یک جسم الاستیک خطی برای اکثر شرایط بارگذاری عمومی را می‌توان با توجه به ضریب شدت تنش برای ترک‌های حالت اول، حالت دوم (لغزش) و حالت سوم (پارگی) بیان کرد.

در قدم بعدی، اروین فرض کرد که اندازه و شکل ناحیه اتلاف انرژی در طی شکست ترد تقریباً ثابت باقی می‌ماند. بر اساس این فرضیات، انرژی مورد نیاز برای ایجاد یک واحد سطح شکست، ثابتی است که تنها به نوع ماده بستگی دارد. این ثابت، یک ویژگی مادی جدید با عنوان «چقرمگی شکست» (Fracture Toughness) بود که با GIc نمایش داده می‌شد. امروزه، این ثابت با نام ضریب شدت تنش بحرانی (KIc) و به عنوان ویژگی معرف مکانیک شکست الاستیک خطی شناخته می‌شود (شرایط کرنش صفحه‌ای).
ناحیه پلاستیک نوک ترک:
از نظر تئوری، در نقطه‌ای نزدیک به شعاع صفر، تنش موجود در نوک ترک بی‌نهایت خواهد بود. این مسئله را می‌توان به عنوان تکینگی تنش در نظر گرفت. باید توجه داشت که وجود تکینگی تنش در مسائل واقعی امکان‌پذیر نیست. به همین دلیل، در مطالعات عددی حوزه مکانیک شکست، استفاده از شکاف‌های مدور و نوک‌تیز برای نمایش ترک‌ها روش مناسب‌تری به شمار می‌رود که در آن به جای تکینگی نوک تر از یک ناحیه تمرکز تنش وابسته به هندسه استفاده می‌شود. بر اساس آزمایش‌های صورت گرفته، تمرکز تنش نوک ترک در مواد واقعی دارای یک مقدار محدود اما بزرگ‌تر از تنش اسمی اعمال شده بر روی نمونه است. مقدار تنش‌های موجود در نزدیکی نوک یک ترک را می‌توان با کمک معادله زیر محاسبه کرد:

σl: مقدار تنش در نزدیکی نوک ترک؛ σ: مقداری وابسته به تنش اسمی اعمال شده؛ Y: ضریب تصحیح وابسته به هندسه نمونه؛ r: فاصله شعاعی تا نوک ترک
به این ترتیب، حتماً یک ویژگی یا مکانیسم خاص درون ماده وجود دارد که مانع از گسترش خود به خودی ترک می‌شود. بر اساس فرضیات، تغییر شکل پلاستیک در نوک ترک، تیزی آن را کاهش می‌دهد. این تغییر شکل پیش از هر چیزی به تنش اعمال شده در راستای مناسب (در اکثر موارد، راستای y در دستگاه مختصات کارتزین)، طول ترک و هندسه نمونه بستگی دارد. جورج اروین به منظور تخمین چگونگی گسترش ناحیه تغییر شکل پلاستیک، مقاومت تسلیم ماده را با تنش‌های میدان‌های دور در راستای y و در امتداد ترک (راستای x) برابر قرار دارد. سپس، معادله به دست آمده را نسبت به شعاع مؤثر حل کرد. اروین با استفاده از این رابطه، معادله زیر را برای تعیین شعاع ایدئال ناحیه پلاستیک در نوک ترک به دست آورد:

مدل‌های ارائه شده برای مواد ایدئال، قرارگیری ناحیه پلاستیک به دست آمده از رابطه بالا در مرکز نوک ترک را تأیید می‌کنند. رابطه بالا، شعاع ایدئال تغییر شکل ناحیه پلاستیک در بخش بالایی نوک ترک را به دست می‌آورد. این شعاع در بسیاری از علوم مرتبط با سازه کاربرد دارد؛ چراکه مقدار آن تقریب خوبی برای درک نحوه رفتار ماده در هنگام اعمال تنش است. پارامترهای ضریب شدت تنش و شاخص چقرمگی ماده (KC) و تنش تسلیم (σY) اطلاعات زیادی را راجع به ماده، خواص آن و اندازه ناحیه پلاستیک نمایش می‌دهند. به همین دلیل، این پارامترها از اهمیت بالایی برخوردار هستند. به عنوان مثال، در صورت بالا بودن مقدار KC، می‌توان نتیجه گرفت که ماده چقرمه (در برابر شکست مقاوم) است. در طرف مقابل، اگر مقدار σY زیاد باشد، می‌توان به شکل‌پذیری بیشتر ماده پی برد. نسبت این دو پارامتر نیز برای تعیین شعاع ناحیه پلاستیک اهمیت دارد. در صورتی که σY کوچک باشد، نسبت مربع Kبه σY (مانند رابطه بالا) بزرگ خواهد بود. در نتیجه، شعاع ناحیه پلاستیک نیز مقدار بزرگی خواهد شد. این وضعیت نشان می‌دهد که ماده می‌تواند به صورت پلاستیک تغییر شکل دهد و بنابراین چقرمه است. در مجموع، تخمین اندازه ناحیه پلاستیک در بالای نوک ترک را می‌توان به منظور تحلیل دقیق‌تر نحوه رفتار ماده در حضور ترک‌ها مورد استفاده قرار داد.
بارگذاری چرخه‌ای نیز فرآیندی مشابه با مراحل بالا را شامل می‌شود. اگر یک نمونه تحت بارگذاری چرخه‌ای دارای ترک باشد، تغییر شکل پلاستیک در محل نوک ترک رخ خواهد داد و رشد آن با تأخیر مواجه خواهد شد. در صورت وجود نوسان یا بارگذاری اضافی، مدل فعلی به میزان کمی تغییر می‌کند. دلیل این امر، مطابقت مدل با افزایش ناگهانی تنش نسبت به شرایط بارگذاری قبلی است. در بارگذاری‌های بزرگ (بارگذاری اضافی)، رشد ترک تا بیرونِ ناحیه پلاستیک ادامه می‌یابد و از محدوده تغییر شکل پلاستیک اولیه عبور می‌کند. اگر فرض کنیم که بزرگی تنش اضافی برای ایجاد شکست کامل در نمونه کافی نباشد، ترک در محل نوک جدید خود تحت تأثیر تغییر شکل پلاستیک بیشتر قرار می‌گیرد. این مسئله باعث بزرگ‌تر شدن ناحیه تنش‌های پسماند پلاستیک می‌شود. فرآیند مذکور، چقرمگی و عمر ماده را افزایش می‌دهد؛ چراکه ناحیه پلاستیک جدید از ناحیه پلاستیک در شرایط اعمال تنش عادی بزرگ‌تر خواهد بود. علاوه بر این، افزایش ناحیه پلاستیک، ظرفیت ماده در برابر تحمل بارگذاری چرخه‌ای را نیز بهبود می‌بخشد.
چقرمگی شکست و روش‌های آزمایش آن:
چقرمگی خاصیتی است که میزان مقاومت یک ماده در برابر شکست را بیان می‌کند. این خاصیت مکانیکی، از اهمیت بالایی در مسائل مهندسی برخوردار است. چندین روش مختلف آزمایش برای اندازه‌گیری چقرمگی شکست ماده وجود دارد. در این آزمایش‌ها معمولاً از یک نمونه شیاردار در یکی از چندین پیکربندی موجود استفاده می‌شود. با توجه به اهداف مقاله پیش رو، در این بخش به معرفی روش‌های تعیین چقرمگی شکست کرنش صفحه‌ای (KIc) خواهیم پرداخت.
هنگامی که یک ماده پیش از شکست، رفتار الاستیک خطی از خود به نمایش می‌گذارد (مانند حالتی که ناحیه پلاستیک در مقایسه با ابعاد نمونه کوچک است)، مقدار بحرانی ضریب شدت تنش برای ترک حالت اول را می‌توان به عنوان یک پارامتر شکست مناسب در نظر گرفت. این روش با توجه به ضریب شدت تنش بحرانی برای کرنش صفحه‌ای، یک معیار کمی از چقرمگی شکست را ارائه می‌کند. به منظور اطمینان از معنادار بودن نتایج باید پس از اتمام هر آزمایش، اعتبارسنجی‌های مورد نیاز صورت گیرد. ابعاد نمونه باید ثابت و به اندازه‌ای بزرگ باشند که شرایط کرنش صفحه‌ای در نوک ترک را تضمین کنند. این الزامات باعث محدودیت در نحوه اجرای آزمایش می‌شوند.
نکته اصلی در آزمایش‌های مبتنی بر چقرمگی شکست (K) این است که باید از قرار داشتن شکست‌های نمونه تحت شرایط الاستیک خطی اسمی اطمینان حاصل کرد. این مسئله لزوم کوچک بودن ناحیه پلاستیک در مقایسه با مقطع نمونه را نشان می‌دهد.
آزمایش چقرمگی شکست در شرایط کرنش صفحه‌ای
نمونه‌های خمش شکاف تک لبه‌ای (SENB یا خمش سه‌نقطه‌ای) و نمونه‌های فشرده کششی (CT)، متداول‌ترین پیکربندی‌های آزمایش چقرمگی شکست هستند. برای تعیین دقیق چقرمگی شکست کرنش صفحه‌ای باید نمونه‌ای را انتخاب کرد که ضخامت آن از یک مقدار بحرانی (B) بیشتر باشد. بر اساس آزمایش‌های صورت گرفته، شرایط کرنش صفحه‌ای در صورت صادق بودن رابطه زیر کاربرد دارد:

B: حداقل ضخامتی که باعث ایجاد کمترین انرژی کرنش پلاستیک در نوک ترک می‌شود؛ KIC: چقرمگی شکست ماده؛ sy: تنش تسلیم ماده
هنگامی که یک ماده با چقرمگی شکست مجهول مورد آزمایش قرار می‌گیرد، از نمونه‌ای با ضخامت مقطع کامل یا اندازه‌ای متناسب با چقرمگی پیش‌بینی شده آن استفاده می‌شود. اگر مقدار چقرمگی شکست حاصل از آزمایش در رابطه بالا صدق نکند، باید آزمایش را با یک نمونه ضخیم‌تر تکرار کرد. هنگامی که یک آزمایش قادر به برطرف کردن الزامات مورد نیاز (مانند ضخامت) به منظور اطمینان از وجود شرایط کرنش صفحه‌ای نباشد، مقادیر به دست آمده چقرمگی شکست با KC نمایش داده خواهند شد.
حالت‌های تنش صفحه‌ای و تنش انتقالی
در مواقعی که انرژی پلاستیک نوک ترک قابل اغماض نیست، پارامترهای دیگر مکانیک شکست (مانند انتگرال J و منحنی R) برای تعیین خصوصیات ماده مورد استفاده قرار می‌گیرند. داده‌های به دست آمده از آزمایش‌های دیگر به ضخامت نمونه مورد آزمایش بستگی خواهند داشت و به عنوان خواص واقعی ماده محسوب نخواهند شد. اگرچه، شرایط کرنش صفحه‌ای در تمام پیکربندی‌های سازه صادق نیست. از این‌رو، استفاده از مقادیر KIC در طراحی نواحی نسبتاً نازک می‌تواند منجر به نتایج بسیار محافظه‌کارانه و در نتیجه افزایش وزن و هزینه ساخت آن شود. در مواردی که حالت تنش واقعی به صورت صفحه‌ای یا انتقالی باشد، به کارگیری داده‌های به دست آمده از انتگرال J و نمودار R مناسب‌تر خواهد بود. این حالت برای شکست‌های آرام و پایدار (پارگی شکل‌پذیر) نسبت به شکست‌های سریع (شکننده) کاربرد بیشتری دارد. شرط در نظر گرفتن حالت تنش صفحه‌ای یا انتقالی به صورت زیر است:

σc: تنش بحرانی اعمال شده که باعث ایجاد شکست می‌شود؛ KIC: چقرمگی شکست کرنش صفحه‌ای؛ Y: یک ثابت عددی مرتبط با هندسه نمونه؛ a: طول ترک برای ترک‌های لبه‌ای یا نصف طول ترک برای ترک‌های داخلی
محدودیت‌های مکانیک شکست الاستیک خطی
یکی از مشکلاتی که محققان آزمایشگاه تحقیقاتی وابسته به نیروی دریایی ایالات متحده با آن مواجه شدند، رفتار مواد مورد استفاده در ساخت کشتی‌ها (نظیر ورق‌های فولادی بدنه کشتی) بود. این مواد رفتار کاملاً الاستیک ندارند و نوک ترک‌های موجود بر روی آن‌ها نیز در معرض مقدار قابل توجهی از تغییر شکل‌های پلاستیک قرار می‌گیرد. کوچک بودن مقیاس تسلیم ماده به عنوان یکی از فرضیات اساسی اروین در مکانیک شکست در نظر گرفته می‌شود (کوچک بودن اندازه ناحیه پلاستیک نسبت به طول ترک). با این وجود، این فرضیه برای انواع بخصوصی از شکست در فولادهای ساختمانی دارای محدودیت است و امکان ایجاد شکست‌های ترد در این مواد فولادی و رخ دادن حوادث فاجعه‌بار وجود دارد. در مجموع، کاربرد مکانیک شکست الاستیک خطی برای فولادهای ساختمانی محدود بوده و استفاده از آزمایش‌های چقرمگی شکست نیز هزینه‌بر است. به همین دلیل، در این شرایط باید از رویکردهای مکانیک شکست الاستیک-پلاستیک استفاده کرد.
ملاحظات مکانیک شکست در کاربردهای مهندسی:
به منظور اجرای تحلیل و پیش‌بینی گسیختگی در مکانیک شکست به اطلاعات زیر نیاز است:
1.بار اعمال شده
2.تنش پسماند
3.شکلو اندازه قطعه
 مورد آزمایش
4.شکل، اندازه، محل قرارگیری و جهت‌گیری ترک
تمامی اطلاعات بالا همیشه در دسترس نخواهند بود. به همین دلیل، معمولاً از فرضیات محافظه‌کارانه برای انجام تحلیل‌ها کمک گرفته می‌شود. گاهی اوقات نیز تحلیل‌های مکانیک شکست پس از رخ دادن گسیختگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر شکست در عدم حضور بارهای اضافی رخ داده باشد، وجود ترک‌های بسیار بزرگ شناسایی نشده در حین بررسی‌های معمول یا چقرمگی پایین ماده به عنوان دلایل رخ دادن شکست در نظر گرفته می‌شوند.

Final Report on a Board of Investigation to Inquire into the Design and methods of Construction of Welded Steel Merchant Vessels, 1947

 

مکانیک شکست قسمت 1

مکانیک شکست قسمت 1

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و معدن_گروه مکانیک

«مکانیک شکست» یکی از شاخه‌های علم مکانیک است که به مطالعه مکانیسم رشد ترک در مواد مختلف می‌پردازد. در مکانیک شکست، از روش‌های تحلیل مکانیک جامدات برای محاسبه نیروهای محرک اعمال شده بر ترک و از روش‌های تجربی برای تعیین مقاومت ماده در برابر شکست استفاده می‌شود.
امروزه در علم مواد، مکانیک شکست به عنوان یک ابزار مهم برای بهبود عملکرد قطعات مکانیکی به حساب می‌آید. مکانیک شکست با اعمال قوانین فیزیکی تنش و کرنش (بخصوص تئوری‌های الاستیسیته و پلاستیسیته) به عیب و نقص‌های ساختار بلوری مواد در مقیاس میکروسکوپی، رفتار مکانیکی آن‌ها در مقیاس ماکروسکوپی را پیش‌بینی می‌کند. «شکست‌نگاری» یکی از علوم پرکاربرد در این حوزه است که به منظور ارزیابی دلایل شکست و اعتبارسنجی پیش‌بینی‌های تئوری شکست با شکست‌های واقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پیش‌بینی رشد ترک یکی از مؤلفه‌های اصلی بررسی «تحمل آسیب» در اصول طراحی مکانیکی محسوب می‌شود.
به طور کلی، مکانیک شکست به دو بخش «مکانیک شکست الاستیک خطی»و «مکانیک شکست الاستیک-پلاستیک تقسیم‌بندی می‌شود. در این مقاله شما را با مفاهیم، روابط و کاربردهای مکانیک شکست الاستیک خطی آشنا خواهیم کرد.
به طور کلی، سه حالت برای شروع رشد ترک وجود دارد:
ترک حالت اول (Mode I): حالت بازشدگی (ناشی از تنش کششی عمود بر سطح ترک)
ترک حالت دوم (Mode II): حالت لغزش (ناشی از اعمال یک تنش برشی موازی با سطح ترک و عمود بر بخش جلویی ترک)
ترک حالت سوم (Mode III): حالت پارگی (ناشی از اعمال تنش برشی موازی با سطح ترک و همچنین موازی با بخش جلویی ترک)

اهمیت مکانیک شکست:

عمر مکانیک شکست به کمتر از 100 سال می‌رسد و علم نسبتاً جدیدی به حساب می‌آید. فرآیندهای ساخت، تولید، ماشین‌کاری و شکل‌دهی مواد می‌توانند منجر به ایجاد عیب و نقص‌هایی در قطعات مکانیکی شوند. در فرآیند ساختِ تمام قطعات فلزی، عیب و نقص‌های داخلی و سطحی قابل مشاهده هستند. باید توجه داشت که تمام این عیب و نقص‌ها در هنگام به کارگیری ناپایدار نخواهند بود. مکانیک شکست روشی است که تحلیل عیب و نقص‌های یک قطعه به منظور شناسایی ترک‌های ایمن (بدون احتمال رشد) و ترک‌های مستعد رشد را امکان‌پذیر می‌کند. ترک‌های مستعد رشد می‌توانند باعث رخ دادن شکست در یک قطعه یا سازه شوند. علیرغم وجود عیب و نقص‌های ذاتی یک سازه، امکان دستیابی به نتایج ایمن در تحلیل تحمل آسیب وجود دارد (وجود عیب و نقص دلیل کافی برای رخ دادن شکست نیست).

مکانیک شکست الاستیک خطی:

مکانیک شکست الاستیک خطی به منظور تخمین مقدار انرژی مورد نیاز برای گسترش‌ها ترک‌های موجود در یک ماده شکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه به معرفی رویکردهای پرکاربرد در این حوزه می‌پردازیم:
معیار گریفیث:
مکانیک شکست در طی جنگ جهانی اول توسط «آلن آرنولد گریفیث» (Alan Arnold Griffith)، یک مهندس هوافضای انگلیسی، به منظور توصیف ساز و کار شکست مواد شکننده توسعه یافت. گریفیث شروع مطالعات خود بر روی مکانیک شکست را از دو واقعیت متناقض زیر الهام گرفت:
1.تنش مورد نیاز برای ایجاد شکست در یک شیشه، 100 مگا پاسکال (MPa) است.
2.تنش تئوری مورد نیاز برای شکستن پیوند اتمی درون یک شیشه، 10000 مگا پاسکال است.
گریفیث احساس کرد که توجیه این مشاهدات متناقض به معرفی یک تئوری جدید نیاز دارد. علاوه بر این، بر اساس آزمایش‌های صورت گرفته توسط او بر روی الیاف شیشه، نشان داده شد که با کاهش قطر الیاف، تنش مورد نیاز برای ایجاد شکست افزایش می‌یابد. از این‌رو، مقاومت کششی تک‌محوری (پارامتری پرکاربرد در پیش‌بینی شکست مواد پیش از ارائه معیار گریفیث) نمی‌توانست به عنوان یک ویژگی مستقل از مشخصات نمونه آزمایشگاهی در نظر گرفته شود. گریفیث بیان کرد که کم بودن مقاومت شکست مشاهده شده در آزمایش‌ها و همچنین وابستگی این مقاومت به اندازه نمونه، به حضور نقص‌ها و ترک‌های میکروسکوپی درون ماده مربوط می‌شود.

گریفیث برای تأیید فرضیه تأثیر ترک‌ها بر روی مقاومت ماده، یک ترک مصنوعی بر روی نمونه‌های شیشه ایجاد کرد. این ترک مصنوعی به صورت سطحی و بسیار بلندتر از دیگر ترک‌های نمونه بود. آزمایش‌ها نشان دادند که حاصل‌ضرب جذر طول ترک در تنش شکست نمونه، یک مقدار تقریباً ثابت است:



a: طول ترک؛ σf: تنش در لحظه شکست؛ C: ثابت عددی

توجیه این رابطه با توجه به تئوری الاستیسیته خطی دشوار است. بر اساس تئوری الاستیسیته خطی، تنش و کرنش پیش‌بینی شده روی نوک یک ترک نوک‌تیز در مواد الاستیک خطی، بی‌نهایت خواهد بود. گریفیث به منظور برطرف کردن این مشکل، یک رویکرد ترمودینامیک را برای توصیف رابطه مشاهده شده توسعه داد.
برای رشد یک ترک و گسترش سطوح آن از هر دو طرف باید انرژی سطحی به اندازه کافی افزایش یافته باشد. گریفیث با حل مسئله الاستیسیته یک ترک محدود در یک صفحه الاستیک، رابطه‌ای را برای تعیین ثابت C با توجه به انرژی سطحی ترک به دست آورد. مراحل انجام رویکرد اتخاذ شده برای این محاسبات به صورت زیر خلاصه می‌شوند:
1.محاسبه انرژی پتانسیل ذخیره شده در یک نمونه کامل تحت بارگذاری کششی تک‌محوری
2.فیکس کردن مرزهای نمونه برای جلوگیری ایجاد ترک بر اثر اعمال بار – وجود ترک باعث رهاسازی تنش و کاهش انرژی الاستیک در نزدیکی سطوح ترک می‌شود. از طرف دیگر، ترک انرژی سطحی کلی نمونه را افزایش می‌دهد.
3.محاسبه تغییرات انرژی آزاد (انرژی سطحی – انرژی الاستیک) به عنوان تابعی از طول ترک – شکست هنگامی رخ می‌دهد که انرژی آزاد به مقدار حداکثری خود در طول بحرانی ترک برسد. با افزایش طول ترک پس از این مقدار حداکثری، انرژی آزاد کاهش خواهد یافت.

Eمدول یانگ؛ γ: چگالی انرژی سطحی ماده
اصلاحات اروین:
تا اوایل دهه 1950 میلادی، مطالعات گریفیث توسط گروه بزرگی از مهندسان نادیده گرفته می‌شد. این مسئله دو دلیل کلی داشت:
1.برای مواد واقعی مورد استفاده در سازه‌ها، مرتبه بزرگی سطح انرژی مورد نیاز برای ایجاد شکست نسبت به انرژی سطحی بزرگ‌تر است.
2.در این‌گونه مواد همیشه مقداری تغییر شکل غیر الاستیک در بخش جلویی ترک وجود دارد که فرض محیط الاستیک خطی به همراه تنش‌های بی‌نهایت در نوک ترک را به کلی رد می‌کند.
تئوری گریفیث با داده‌های تجربی به دست آمده از آزمایش بر روی مواد شکننده‌ای نظیر شیشه مطابقت بسیار خوبی دارد. اگرچه برای مواد شکل‌پذیری مانند فولاد، مقدار انرژی سطحی پیش‌بینی شده توسط این تئوری معمولاً بسیار بزرگ است. به همین دلیل برای این‌گونه مواد از رابطه زیر استفاده می‌شود:




 

 

انتقال حرارت هدایتی

انتقال حرارت هدایتی

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مکانیک

هدایت حرارتی پایا در صفحه تخت:
به جابجایی انرژی حرارتی که بین ذرات با انرژی بیشتر و ذرات با انرژی کمتر اتفاق می‌افتد، «هدایت حرارتی» گفته می‌‎شود. صفحه‌ای به ضخامت Δx=L و مساحت سطح A را در نظر بگیرید. تصور کنید که دمای یک سمت از صفحه T1 و دمای سمت دیگر آن T2 باشد. بدیهی است که اختلاف دما در دو سمت این صفحه برابر با ΔT = T2 – T1 خواهد بود. دقت کنید که در این مسئله، انتقال حرارت به عنوان تنها شکل مبادله انرژی در نظر گرفته شده است
هدایت حرارتی:
هدایت حرارتی، توانایی یک ماده در عبور دادن حرارت است. این خاصیت با دما تغییر می‌کند و با استفاده از آزمایش تعیین می‌شود. این ویژگی در بعضی از مواد در نزدیکی صفر مطلق، تغییرات بسیار زیادی دارد. به چنین موادی در این شرایط «ابررسانا»گفته می‌شود
هدایت حرارتی در صفحات کروی و استوانه‌ای:
از مسائل مهم انتقال حرارت، که در صنعت نیز کاربرد بسیاری دارند، هدایت حرارتی در سطوحی است که الزاما به صورت تخت نیستند. مثلا انتقال حرارت در لوله‌های خط گاز مربوط به پالایشگاه‌ها عمدتاً به صورت عمود بر سطح است و در جهات دیگر تقریباً انتقال حرارتی صورت نمی‌گیرد. بنابراین این فرآیند را می‌توان به شکلی پایا در نظر گرفت و دمای لوله نیز صورت تابعی از شعاع (T=T(r)) در نظر گرفته می‌شود.
تولید حرارت در جامدات:
به تبدیل شدن شکل‌های مختلف انرژی به حرارت در یک محیط، تولید حرارت گفته می‌شود. این فرآیند در یک محیط منجر به افزایش دما در آن خواهد شد. به عنوان مثال انرژی به وجود آمده از مقاومت الکتریکی و یا حرارت ایجاد شده که به دلیل واکنش‌های هسته‌ای است، نوعی تولید حرارت محسوب می‎‌شوند. دقت کنید که معمولا نرخ تولید حرارت، در واحد حجم (W/m3) بیان می‌شود. در بیشتر کاربردها این دمای ماکزیمم است که به بررسی آن علاقه‌مند هستیم.
محیطی جامد را با سطح مقطع A، حجم V و ضریب هدایت حرارتی k در نظر بگیرید که در آن حرارت با نرخ g بر واحد حجم تولید می‌شود؛ هم‌چنین حرارت از لبه جسم که در دمای Ts قرار دارد خارج می‌شود. در حالت پایا می‌توان قانون پایستگی انرژی برای این سیستم را به صورت زیر نوشت.
نرخ تولید انرژی در جامد = نرخ خارج شدن انرژی از جامد

هدایت حرارتی

از طرفی با استفاده از قانون سرمایش نیوتن می‌توان گفت:

با ادغام دو رابطه بالا می‌توان دمای سطح را به صورت زیر بدست آورد.

:



علت و علايم آفت دهان

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

زبان یکی از قویترین عضلات بدن است که توانایی صحبت ، غذا خوردن وتشخیص مزه های گوناگون به ما

می بخشد. آفت دهانی، عارضه ای است که هر فردی در هر سنی ممکن است به آن دچار شود

و بسیار آزاردهنده خواهد بود و به دلایل مختلفی ممکن است دیده شود 

آفت دهان چیست

به زخمی سطحی، کوچک و خوش خیم در بافت نرم داخل دهان یا لب ها، زیر زبان و روی غشاء لثه آفت دهانی

یا زخم آفتی می گویند که اندازه ی آن یک سانتی متر و زخمی گرد یا بیضی شکل، سفید یا زرد رنگ است.

آفت دهانی برخلاف تاول هایی که در اثر تب شدید در دهان ایجاد می شود یا زخم های با

منشاء سرماخوردگی مثل تبخال ، خارج از دهان ایجاد نشده و به هیچ وجه سرایت نمی کنند .

انواع آفت دهان

آفت دهان به سه نوع اصلی کوچک (مینور)، بزرگ (ماژور) و هرپتی فرم تقسیم می شود .

آفت کوچک

آفت کوچک و دایره ای شکل شایع ترین نوع آفت است که در یک تا دو هفته بدون باقی گذاشتن جای زخم برطرف

می شوند ، این زخم ها به اندازه نوک مداد و به صورت گروهی یا خوشه ای دیده می شود. هر باردر دهان چهار

تا شش آفت به صورت همزمان ایجاد می شود . محل زدن آفت کوچک اغلب داخل گونه، روی لب، زبان و لثه است

آفت بزرگ

آفت بزرگ از نوع آفت کوچک، بزرگ تر و عمقی تر با لبه های نامنظم است که بهبودی آن بیش از 6 هفته طول

می کشد. هر گونه آفتی که بیشتر از سه هفته در دهان باقی بماند باید توسط دندانپزشک معاینه شود.

محل زدن آفت های بزرگ معمولاً نزدیک لوزه ها است که بیمار متحمل درد زیاد، به ویژه هنگام بلع می شود.

معمولاً هر بار فقط یک آفت بزرگ در دهان ایجاد می شود .

آفت هرپتی فرم

آفت هرپتی فرم به اندازه نوک سوزن و در گروه های 10 تا 100 تایی در بین بزرگسالان دیده می شود.

آفت هرپتی فرم لبه های نامنظم دارد وبدون باقی گذاشتن جای زخم پس از یک تا دو هفته بهبود می یابد .

دلایل ایجاد آفت دهان و زبان

آفت زبان و دهانی جزئی و ضعیف به دلیل آسیب سیستم دفاعی بدن به غشای مخاطی به وجود می آید.

آفت های دهانی در موارد زیر پدیدار می شوند :

  • هنگام آسیب دیدگی های جزئی مانند تصادفی گاز گرفتن زبان و یا ضربه مسواک به دهان
  • هنگام استرس
  • بعد از خوردن غذاهای حساسیت زا و بعضی داروها
  • هنگام تغییرات هورمونی مثلا در زمان های از چرخه ی قاعدگی
  • هنگام کمبود مواد مغذی مثل ویتامین B 12 و یا آهن و اسیدفولیک
  • آسیب های ناشی از دندان مصنوعی و یا سایش نوک دندان ها
  • ویروس ها شامل ویروس هرپس سیمپلکس (تب خال) و یا وارسیلا زوستر ویروس به وجود آورنده ( آبله مرغان و زونا )
  • مشکلات گوارشی مانند بیماری سیلاک و یا کورن
  • هنگام ترک سیگار
  • سرطان دهان (در موارد بسیار نادر)
  • رادیوتراپی اطراف سر و گردن

علائم آفت دهان

علائم آفت های شدید دهان

  • تب
  • تنبلی جسمی
  • متورم شدن غدد لنفاوی
  • نشانه های استوماتیت آفتی عودکننده
  • استوماتیت آفتی عود کننده و شایع در کودکان است که از سلامت عمومی مناسبی برخوردار هستند. دلیل این ناراحتی مشخص نیست، اما عفونی وارثی نمی باشد .
  • آزمایش خون جهت شمارش سلول های خونی
  • بررسی میزان آهن، اسیدفولیک و ویتامین B12
  • کشت زخم تا آفت را از زخم هرپسی (ویروس تبخال) افتراق داد، یا عفونت باکتریایی ثانویه آن را تشخیص داد .

در چه کسانی احتمال ابتلا به آفت دهان بیشتر است

20 درصد از جمعیت جهان، یک بار یا بیشتر دچار آفت دهان می شوند. آفت دهان در زنان شایع تر از مردان

است و معمولا در دوران کودکی و یا کهنسالی روی می دهد .جالب است بدانید دود سیگاراز دهان در برابر آفت ها

محافظت کند .

آفت دهانی متداول ترین زخم هایی هستند که طی دوره زمانی تکرار می شود و انواع و دلایل مختلفی دارند ، طول

درمان این آفت ها معمولا 10 الی 14 روز است اما روش هایی نیز برای بهبود سریع زخم ها وجود دارد که شامل

شست و شوی دهان و برخی داروها است.

مراقبت از خود در درمان آفت دهان

اگر آفت دهان به علت عفونت باشد، می توان داروهایی را تجویز کرداگر زخم بیش از حد بزرگ شود و مشکل

آفرین باشد، می توان برای بستن زخم از سوزاندن استفاده کرد. بیشتر اوقات درمان به معنی آرام نگه داشتن زخم

است بطوری که خود به خود بهبود پیدا کند. در ادامه به برخی از درمان ها برای خلاص شدن از آفت زبان و

دهان می پردازیم.

  • شست شو :آفت نوعی زخم باز است، بنابراین باید تمیز نگه داری شود تا از بروز عوارض جلوگیری کرد.
  • می توان برای این منظوراز آب نمک و دهان شویه های حاوی بی کربنات سدیم برای شستن دهان استفاده کرد.
  • خمیر : برای تهیه ی نوعی خمیرمی توان از هیدروکسید منیزیم، دهان شویه حاوی بی کربنات سدیم
  • یا نمک استفاده کرد. این کار باعث تسکین زخم می شود ، این خمیربا یک گوش پاک کن بر روی آفت قرار
  • دهید و از بلعیدن آن پرهیز کنید .
  • دهان شویه ضد میکروبی : دهان شویه ضد میکروبی هر گونه باکتری ، ویروس یا قارچ هایی که ممکن است
  • در صورت عدم مسواک زدن صحیح دندان ها باعث عفونت دهان شوند، از بین می برد.

دارو درمانی برای آفت دهان

اگر زخم باعث درد و ناراحتی شود ، پزشک دارویی را برای تسکین علائم تجویز می کند ، این داروها

برای درمان زخم ها را می توان بدون نسخه از داروخانه تهیه کرد. با مسئول داروخانه در مورد اینکه کدام دارو

برای شما مناسب تر است، مشورت کنید. برخی ژل های زخم دهان برای کودکان زیر 16 سال مناسب نیستند.

چگونه به سرعت از شر آفت های روی زبان خلاص شوید؟

1 – بابونه بهترین درمان آفت دهان

خواص بابونه فقط شامل رفع مشکلات گوارشی نمی شود ، چای بابونه بهترین درمان برای کاهش التهاب در

زودترین زمان ممکن است.

یک کیسه چای بابونه را درون یک فنجان آب داغ قرار دهید و صبر کنید تا کیسه ی چای دم بکشد .وقتی چای

کمی سرد شد، آن را درون دهان بگردانید تا بتواند با آفت ها تماس پیدا کند و درد ناشی از آن را تسکین دهد.

2 – از روغن نارگیل برای خلاص شدن از آفت های روی

زبان استفاده کنید

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

روغن نارگیل ، خواص ضد میکروبی و ضد التهابی دارد و مورد علاقه ی بسیاری از مردم است.

روغن نارگیل را در یک ظرف کوچک آماده کنید .با یک گوش پاک کن روغن نارگیل را مستقیماً روی آفت ها قرار دهید .این کار را چندین مرتبه انجام دهید و سپس نتایج آن را خواهید دید .

3 – درمان آفت دهان با عسل

عسل، خواص ضد التهابی دارد اما به خاطر داشته باشید که باید عسل ارگانیک انتخاب کنید چون می تواند کارهای زیادی انجام دهد .

حتماً در ابتدا با آب گرم غرغره کنید .مقدار زیادی عسل روی آفت هابگذارید.این کار را 2 تا 3 بار در روز

انجام دهید واین کار را تا زمان دیدن برخی تغییرات، ادامه دهید .

4 – از فلفل قرمز برای خلاص شدن از آفت های روی زبان استفاده کنید

فلفل قرمز حاوی کپسایسین است که می تواند در تسکین دردهای آفتی کمک کننده باشد. آب گرم را با فلفل قرمز آسیاب شده مخلوط کنید ، میزانی فلفل قرمز اضافه کنید که زیاد تند نباشد .آنها را با هم مخلوط کنید تا یک خمیر تشکیل دهند .با گوش پاک کن خمیر را روی آفت بگذارید .2 تا 3 مرتبه در روز این کار را تکرار کنید .

5 – آلوئه ورا یکی از مواد طبیعی برای خلاصی از آفت های دهان

آلوئه ورا، به دلیل خواص آرام بخش بودن در خلاصی از آفت های دهانی مؤثر است .ژل آلوئه ورا را تهیه نموده و در آب حل کنید وآن غرغره کنید ، این کار حدوداً 3 مرتبه در روز انجام دهید.

6 – پودر زاج بهترین درمان برای آفت دهان

پودر زاج ناحیه ی آفت را همیشه خشک نگه می دارد که این کار التیام را تسهیل و تضمین می نماید که آفت هایتان

بعد از مدتی از بین خواهند رفت.

پودر زاج را به اندازه ی یک نخود روی آفت قرار دهید وبه مدت یک دقیقه صبر کنید .زاج را با بزاق تان تف

کنیدو آن را با آب شستشو ندهید .درد ایجاد شده بعد از یک روز توسط آفت از بین خواهد رفت .

7 – از ماست برای خلاص شدن از آفت های روی زبان

استفاده کنید

استفاده از ماست، باکتری های موجود در دهان را متعادل می سازدو انجام این کار به درمان آفت در کوتاه ترین

زمان ممکن کمک می کند.استفاده از ماستی که انبوهی از باکتری های زنده داشته باشد مؤثرتر است .

حداقل سه مرتبه در روز ماست بخورید. می توانید یک فنجان ماست را تقسیم کرده و در کل روز میل کنید.

همچنین می توانید کمی عسل به آن اضافه کنید تا طعم آن را بهتر کنید اما انجام این کار اختیاری است .

رژیم غذایی آفت دهان

  • برای بهبود آفت، مایعات فراوان بنوشید و برای کم کردن درد، مایعات را با نی بنوشید.
  • از یک رژیم غذایی متعادل استفاده کنید. مواد غذایی که تسکین دهنده درد آفت عبارتند از:شیر، ژلاتین مایع، ماست و بستنی .

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

اسید معده (رفلاکس معده) چیست؟

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

ترش کردن یا رفلاکس معده چیست؟

ریفلاکس معده (در اصطلاح عامیانه رفلاکس) دومین بیماری گوارشی شایع است. این بیماری در میان مردم به نام ترش کردن معده شناخته می‌شود. رفلاکس معده زمانی اتفاق می‌افتد که محتویات معده (شیره معده حاوی اسید) به مری باز می‌گردد. رفلاکس معده معمولا باعث سوزش سینه می‌شود. این احساس از معده به داخل قفسه سینه یا گلو می‌رود که معمولا به عنوان سوزش سر دل شناخته شده است.

رفلاکس معده چگونه اتفاق می‌افتد؟

غذایی که می‌خوریم از طریق مری وارد معده می‌شود. هضم غذا در معده توسط اسید و شیره معده آغاز می‌شود. دیواره معده به دلیل پوشش مناسب، در مقابل تماس مداوم با اسید و شیره معده و اثرات مخرب آنها مقاوم است. بالعکس دیواره مری به دلیل نداشتن پوشش مناسب، دفاع مناسبی هم در برابر این عوامل ندارد. در حالت طبیعی دریچه‌ای به نام دریچه مری بین مری و معده قرار دارد که اجازه می‌دهد غذا از مری وارد معده شود. ولی از بازگشت غذا و شیره معده به مری جلوگیری می‌کند.

اگر دریچه مری وظیفه خود را به درستی انجام ندهد، یعنی به خوبی بسته نشود یا بی‌موقع باز شود، اسید و شیره معده به داخل مری بر می‌گردند. همان‌طور که قبلاً ذکر شد دیواره مری در برابر اسید و شیره معده آسیب‌پذیر است. بنابراین در شرایطی که دریچه مری کار خود را به درستی انجام ندهد؛ بازگشت اسید و شیره معده به داخل مری باعث آزردگی مری می‌شود.

رفلاکس معده می‌تواند خیلی آزار دهنده باشد و برای رفع آن باید با پزشک مشورت کنید. شما می‌توانید برای رفع این بیماری در سریع‌ترین زمان ممکن با پزشک از طریق تماس تلفنی با پزشک ارتباط برقرار کنید و مشکل را حل کنید.

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

علائم رفلاکس معده

برخی علائم مشترک در بین افرادی که دچار رفلاکس معده هستند:

  • ترش کردن؛ یعنی احساس بازگشت مایع تلخ یا ترش از معده به دهان
  • احساس سوزش در قفسه سینه (سوزش سر دل). معمولا بعد از غذا خوردن؛ ممکن است در شب بدتر باشد
  • درد قفسه سینه
  • مشکل بلعیدن
  • احساس یک توده در گلو

بعضی بیماران مبتلا به رفلاکس ممکن است علائم دیگری هم داشته باشند. این نشانه‌ها عبارت‌اند از:

  • درد در زیر جناغ سینه
  • گیر کردن غذا
  • حالت تهوع یا استفراغ (به خصوص هنگام صبح)
  • باد گلو و آروغ زدن‌های مکرر
  • جمع شدن بیش از حد بزاق در دهان و سرفه‌های مکرر بدون علت
  • تلخ شدن دهان و برگشت آب و مواد غذایی از معده به دهان
  • بوی بد دهان
  • مشکلات تنفسی

رفلاکس معده به چه علتی رخ می‌دهد؟

هنوز به درستی علت ایجاد رفلاکس مشخص نشده است. اما به خوبی می‌دانیم که برخی عوامل باعث بروز و تشدید رفلاکس می‌شوند. بیماری رفلاکس معده یا همان ترش کردن در افراد مختلف در تمام سنین، و گاهی به دلایل ناشناخته رخ می‌دهد.

علل مختلفی باعث ایجاد این ناراحتی می‌شود. مهم‌ترین دلیل رخ دادن این حالت شل بودن برخی از عضلات مری (اسفنکتر تحتانی مری) یا زیاد بودن دفعات شل شدن این عضلات یا ضعف مکانیسم‌های دفاعی انتهای مری است. در واقع تغییرات دائمی یا ناپایدار در دریچه انتهای مری به معده موجب این بیماری می‌شود.

رفلاکس معده بیشتر در چه افرادی دیده می‌شود؟

  • افرادی که اضافه وزن دارند یا چاق هستند. به علت افزایش فشار بر شکم و دریچه ورودی مری به معده
  • خانم‌های باردار؛ به دلیل افزایش فشار بر شکم
  • مصرف داروهای خاص؛ از جمله برخی داروهای آسم، مسدود‌کننده‌های کانال کلسیم، آنتی‌هیستامین‌ها، آرام‌بخش و ضد افسردگی‌ها
  • سیگار کشیدن.
  • مصرف غذاهای خاص؛ به خصوص نوشیدنی‌های گازدار، قهوه و شکلات

راه‌های تشخیص رفلاکس معده

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

هر کسی که علائم رفلاکس معده را تجربه می‌کند باید با پزشک خود صحبت کند. چندین آزمون برای تشخیص ترش کردن معده وجود دارد. از جمله:

  • نظارت بر pH مری و امپدانس: این مقدار میزان اسید در مری را در حالت‌های مختلف بدن مانند زمان خوردن یا خواب اندازه‌گیری می‌کند.
  • آندوسکوپ گوارشی بالا (GI): در این روش لوله‌ای که به آن دوربین متصل است؛ برای بازرسی مری مورد استفاده قرار می‌گیرد. همزمان می‌تواند یک نمونه کوچک از بافت نیز بگیرد.
  • مانومتر مری: این روش اندازه‌گیری انقباضات ماهیچه‌ای در مری را در طی بلع انجام می‌دهد. مانومتر می‌تواند قدرت اسفنکتر (عضلات مری) را اندازه‌گیری کند.
  • اشعه ماوراء بنفش: تصویربرداری از مری، معده و دوازدهه

درمان رفلاکس معده

خوشبختانه امروزه داروهای بسيار مؤثری برای درمان رفلاکس وجود دارند. مهم‌ترين داروهايي که به اين منظور به کار می‌روند داروی امپرازول و هم خانواده‌هايش نظير پانتوپرازول، رابيپرازول و لانسوپرازول هستند.

آیا رفلاکس معده به جراحی نیاز دارد؟

بیمارانی که به درمان با دارو خوب جواب می‌دهند و علائمشان کنترل می‌شود اما با کم کردن یا قطع دارو علائم بر می‌گردد؛ امکان انجام عمل جراحی برای درمان رفلاکس وجود دارد.

انجام عمل جراحی می‌تواند عوارضی داشته باشد که معمولاً کوتاه‌مدت و گذرا هستند. ضروری است قبل از تصمیم به عمل جراحی با پزشک متخصص گوارش مشورت شود.

درمان‌های جراحی رفلاکس یا ترش کردن معده عبارت‌اند از:

  • Fundoplication: جراحی بالای شکم در اطراف مری است. در این روش فشار را به سمت پایین‌تر مری هدایت می‌کند و به طور کلی در کاهش رفلاکس موفق است.
  • روش‌های آندوسکوپی: طیف وسیعی از روش‌ها که شامل دوخت اندوسکوپی است. این روش با استفاده از بخیه‌ها کمک می‌کند تا مری عضله اسفنکتر را منقبض کند.

آیا بیماری رفلاکس معده می‌تواند با تغذیه و تغییرات شیوه زندگی، درمان شود؟

اگر متوجه شوید که رفلاکس شما فقط با غذاهای خاصی اتفاق می‌افتد، سعی کنید آنها را از رژیم خود حذف کنید. بعضی افراد همچنین متوجه می‌شوند که نشستن درست در طول و بعد از غذا علائم آنها را بهبود می‌بخشد.

وعده‌های غذایی بزرگ باعث کشش معده می‌شود؛ همچنین به طور موقت باعث شل شدن دریچه ورودی مری به معده می‌شود

جلوگیری از رفلاکس معده

تغییرات شیوه زندگی و رفتار می‌تواند به کاهش رفلاکس معده کمک کند. از جمله اقدامات در راستای کاهش رفلاکس یا ترش کردن معده:

  • خوردن مقادیر متوسط ​​غذا و خودداری از پرخوری
  • پرهیز از غذا خوردن قبل خواب
  • ترک سیگار
  • اگر فرد دارای اضافه وزن باشد، از دست دادن وزن می‌تواند به جلوگیری از علائم کمک کند
  •  استفاده نکردن از لباس‌های تنگ که باعث فشار بر شکم می‌شوند
  • رژیم غذایی مناسب

برخی غذاها ممکن است نشانه‌هایی از رفلاکس معده را در افراد ایجاد کنند. از جمله:

  • غذاهای چرب
  • غذاهای ادویه‌دار
  • شکلات
  • نعناع تند
  • قهوه
  • مواد غذایی حاوی محصولات گوجه فرنگی
  • مشروبات الکلی

اگر از مواردی که به آن‌ها اشاره کردیم، اجتناب می‌کنید و همچنان سوزش سر دل منظم را تجربه می‌کنید؛ مهم است به یک دکتر مراجعه کنید. زیرا ممکن است مسائل دیگری باعث ایجاد این علائم شده باشند.

چه عواملی احتمال ابتلا به رفلاکس معده را افزایش می‌دهد؟

  • چاقی
  • بارداری
  • اختلالات بافت مرتبط، مانند اسکلرودرمی (پوست بیماران ضخیم، سفت و خشک می‌شود)
  • تخلیه معده با تاخیر صورت بگیرد.

عواملی که می‌توانند رفلاکس اسید را تشدید کنند عبارت‌اند از:

  • سیگار کشیدن
  • خوردن وعده‌های غذایی بزرگ و یا دیر غذا خوردن (شب‌ها قبل از خواب)
  • خوردن غذاهای خاص از قبیل غذاهای چرب یا سرخ‌شده
  • نوشیدن برخی نوشیدنی‌ها مانند الکل یا قهوه
  • مصرف برخی از داروها مانند آسپرین

خطرات رفلاکس معده بلندمدت چیست؟

رفلاکس معده در صورت بهبود نیافتن و درمان نشدن، می‌تواند بدتر شود. با گذشت زمان، التهاب مزمن در مری شما می‌تواند سبب عوارض جانبی شود. از جمله:

  • ازوفاژیت: التهاب مری یا ازوفاژیت ممکن است موجب سوزش سردل، درد قفسه سینه، بلع دردناک شود.
  • تنگی مری: در این حالت، مری در معرض تنگی قرار می‌گیرد و باعث اختلال و مشکل در بلع می‌شود.
  • مری بارت: تغییر بافت قسمت انتهایی مری که در صورت درمان نشده می‌تواندبه سرطان مری منجر شود.
  • مشکلات تنفسی: ممکن است اسید معده را در ریه‌ها نفس بکشید که می‌تواند موجب مشکلات زیادی از قبیل احتقان قفسه سینه، خفگی و آسم شود.

درد باز در مری (زخم مرطوب): اسید معده می‌تواند بافت مری را از بین ببرد که باعث ایجاد درد شدید می‌شود. زخم مری می‌تواند خونریزی کند که باعث درد هنگام بلعیدن می‌شود.

سخن آخر

به بازگشت غیر عادی اسید و شیره معده به داخل مری و آزرده شدن مری در اثر تماس با این عوامل، بیماری رفلاکس معده به مری یا اصطلاحاً «رفلاکس» گفته می‌شود.

رفلاکس معده ممکن است طعم تلخ در پشت دهان ایجاد کند. رفلاکس مزمن گاهی اوقات باعث مشکلاتی در بلع می‌شود. در بعضی موارد حتی می‌تواند باعث مشکلات تنفسی مانند آسم شود.

استابیلایزر و استابیلایزینگ

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش پنجم

به مجموعۀ این عملیات پایدارسازی اصطلاحاً Condensate Stabilization , یا تثبیت میعانات گازی گفته می شود، این عملیات به سه دلیل انجام می شود:

1- حذف هیدرروکربنهای سبک وقابل تبخیر(عناصر فرار) و یا به عبارتی دیگر بازیافت متان، اتان، پروپان و تاحدود زیادی بوتان يا LPG از جریان هیدروکربنی مایع (میعانات گازی) می باشد.

2- کاهش فشار بخار سیال و رساندن آن به یک (Reid Vapor Pressure) RVP معین به عنوان یک مشخصه فنی ، به گونه ای که بتوان از دو فازی شدن سیال جلوگیری به عمل آید .

– RVP روش خاصی برای مشخص کردن نوع برشهای هیدروکربنی است ، در روش Reid سیال هیدروکربنی در یک محفظه با فشار متغیر قرار می گیرد و تا دمای oC 8/37 حرارت داده می شود، پس از مدتی فشار بالای این سیال ثابت می گرددکه این فشار ، RVP سیال را مشخص مي كند. به عبارت دیگر RVP را می توان به عنوان فشار بخار سيال در تعادل با فاز مايع در دماي (oF 100) oC 8/37 ،كه کمتر از فشار محیط مي باشد تعریف کرد به گونه ای که در شرایط انتقال و نگهداری در ناحیه تک فازی مایع قرار گیرد. میزان RVP در فصول گرم و سرد سال به علت تغیير در مقدار ترکیبات تشکیل دهنده جریان هیدروکربنی متفاوت خواهد بود این میزان برای فصل زمستان حدود psia 12و برای فصل تابستان حدود psia10 میباشد .

شکل 1 نمودارحالت تعادلی فشار- دمای میعانات گازی را قبل و بعد ازعملیات تثبیت براي يك تركيب از ميعانات گازي كه در جدول 1 آمده ، نشان می دهد. همچنین این نمودار نشان دهنده کاهش فشار بخار سیال با حذف عناصرسبك می باشد.

3- کاهش میزان آب همراه با میعانات به کمتر ازppmw 500 و حذف مرکپتان و عناصراسیدی از سیال (البته قابل ذکر است که میعانات گازی به صورت طبیعی حاوی مقادیرخیلی کمی از , H2S CO2 نسبت به جریان هيدروكربني گازی می باشند. )


 روشهای تثبیت میعانات گازی(Stabilization System)

عمده ترین روشهایی که برای تثبیت میعانات گازی استفاده می شوند عبارتنداز جداسازی براساس ایجاد شرایط تعادل فازی بین بخار ومایع (Flash Vaporization) و جداسازی برپایه اختلاف نقطه جوش هیدروکربنها(Stabilization by Fraction )
 

1- Flash Vaporization:

در این روش، تثبیت میعانات گازی براثر عمل تفکیک عناصر فرار از هیدروکربنهای سنگینتر براساس تعادل فازی بین بخار و مایع در یک سری Flash Tank تارسیدن به یک RVP معین صورت می پذیرد.
پس از جداسازی جریان مایع از جریان گازی درون Slugcatcher ، جریان مایع برای عمل تفکیک میعانات گازی از آب و محلول MEG ( که به منظور جلوگیری از یخ زدگی جریان گاز به خطوط لوله تزریق می شود) و گازهای باقیمانده وارد یک جداکننده سه فازی می شود.

جریان هیدروکربنی مایع (میعانات گازی) جداشده، که در اثر افت فشار ناگهانی با عبوراز یک شیر فشار شکن به صورت دو فازی در آمده ، وارد اولین Flash Tank می شود سپس عمل تفکیک دو فاز بر اساس تعادل فازی بین بخار و مایع در دما وفشار نهایی جریان، درون Flash Tank صورت می پذیرد . بدین گونه می توان عناصر فرار را از جریان اصلی مایع حذف نمود. جریان مایع خروجی برای جداکردن عناصر سبک بیشتر، وارد Flash تانک بعدی که در فشار پایین تری عمل می کند می شود واین عملیات تا رسیدن به یک RVP معین تکرار می گردد.

جریانهای گازی جدا شده از بالای Flash Tank ها که شامل عناصر سبک هیدروکربنی می باشد پس از تامین فشار درکمپرسورها به سیستم فراورشی گاز فرستاده می شود و جریان آب و محلول گلایکول جدا شده از جداکننده سه فازی به منظور احیای گلایکول به واحد MEG Recovery ارسال می شود همچنین به عنوان یک مشخصه فنی میزان آب همراه با میعانات گازی تثبیت شده نبايستی بیشتر ازppmw 500 باشد.
شکل 2 یک سیستم ساده از تثبیت میعانات گازی به روش Flash Vaporization نشان می دهد.

2- Fraction


دراین روش جدایش عناصر سبک و قابل تبخیر از هیدروکربنهای سنگین براساس اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنها صورت می پذیرد.
این سیستم از یک جداکننده سه فازی که Stabilizer Feed Drum نیز نامیده می شود ، یک برج تثبیت کنندهStabilizing Tower (که می تواند به صورت سینی دار و یا پر شده از پکینگ باشد) ، یک Reboiler در پایین برج ، یک خنک کننده (Condenser) در بالای برج ویکسری مبدلهای حرارتی و پمپها تشکیل شده است.
جریان مایع جداشده از جریان اصلی گاز در قسمت Slugcatcher که شامل میعانات گازی ، آب و گلایکول می باشد به یک جداکننده سه فازی ارسال می گردد وجریان هیدروکربنی پس از تفکیک به عنوان خوراك اصلي به قسمت بالای برج تثبیت Stabilizer Column فرستاده می شود. اين برج به گونه اي است كه فضا و زمان لازم براي تبادل جرم و انرژي بين دو فاز مايع و بخار را فراهم ميكند. چنانچه برج از نوع سيني دار باشد ، سينيهاي بالاي سيني خوراك، نقش تقطيري و سينيهاي زير سيني خوراك نقش جداسازي و يا دفع هيدروكربنهاي ناپايدار و سبك را از جريان هيدروكربني دارد. شكل 3 يك نمونه از برج تثبيت همراه با يك Condenser دربالا و يك Reboiler در پايين برج نشان مي دهد.


 
دمای Reboiler در این سیستم به گونه ای تنظیم شده که سبکترین هیدروکربن در قسمت تحتانی برج (به عنوان جریان محصول) پنتان وسنگین ترین هیدروکربن درجریان گازی بالای برج، بوتان باشد.
جريان خروجي پايين برج بعد از تبادل انرژي با جريان خوراك ورودي و رسيدن به دما و فشار معين به عنوان محصول نهايي تثبيت شده، شناخته مي شود. قسمتي از جريان بخار بالاي برج كه پس از تبادل حرارتي در قسمت خنك كننده به صورت مايع در آمده براي تنظيم دماي جريان بالاي برج وكنترل خلوص جريان به عنوان Reflux به برج برگشت داده مي شود و بخارات باقي مانده بعد از تبادل حرارتي در خنك كننده به عنوان جريان هيدروكربني سبك كه عمدتاً شامل متان ،اتان، پروپان و بوتان مي باشد به سيستم فراورشي گاز فرستاده مي شود.


قابل ذكر است كه جریان هیدروکربنی قبل از ورود به برج ابتدا نمک زدایی شده وبا استفاده از انرژی جریانهای گرم در مبدل های حرارتی افزایش دما پیدا می کند . ناگفته نماند كه جريان خروجي از پايين برج Debutanizer كه اكثراً شامل C5+مي باشد ، مي تواند به عنوان جريان خوراك دوم وارد برج تثبيت گردد. شکل 4 یک سیستم ساده از تثبیت میعانات گازی به روش Fractionنشان می دهد.
با مقايسه بين اين دو روش مي توان گفت: روش  Fractionنسبت به روش قبل برای رسيدن به يك RVP معين، دقیق تر و از لحاظ اقتصادی به صرفه می باشد ولي در گذشته به دليل سادگي كار عمدتاً روش Flash Vaporization متداول بوده.[3]

برای رفتن به بخش ششم کلیلک کنید

ملاتونین

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

ملاتونین (به انگلیسی: Melatonin) با فرمول شیمیایی N-acetyl-5-methoxy tryptamine هورمونی است که در غدهٔ صنوبری (پینه‌آل)، غدهٔ کوچکی در مغز، تولید می‌شود و به تنظیم چرخهٔ خواب و بیداری در بدن کمک می‌کند.

مقدار بسیار کمی از ملاتونین در غذاهایی مانند گوشت‌ها، حبوبات، میوه‌ها و سبزی‌ها وجود دارد.

ملاتونین همچنین به صورت مکمل غذایی در بازار وجود دارد، هرچند ارزش تغذیه‌ای شناخته‌شده‌ای ندارد.

حرکات نامنظم چشم در ترشح ملاتونین تأثیر مستقیم دارد.

این هورمون توسط غده رو مغزی (اپی فیز) تولید می‌شود. مقدار ترشح این هورمون در شب به حداکثر و در نزدیکی ظهر به حداقل می‌رسد. عملکرد این هورمون در انسان به خوبی معلوم نیست. اما به نظر می‌رسد در تنظیم ریتم‌های شبانه‌روزی ارتباط داشته باشد. ملاتونین، در روزهای کوتاه فصل زمستان ممکن است زودتر، یا در اغلب موارد دیرتر شروع شود. این تغییر در روند ترشح ملاتونین ممکن است در ایجاد علائم «بیماری خلقی فصلی» (SAD) یا افسردگی زمستانی نقش داشته باشد. میزان طبیعی ملاتونین با افزایش سن به تدریج کاهش پیدا می‌کند. در برخی از سالمندان ممکن است تولید ملاتونین به حد ناچیزی برسد، یا کامل قطع شود.

موارد مصرف ملاتونین به عنوان دارو

مکمل‌های غذایی ملاتونین گاهی برای درمان مشکل پرواززدگی (جت لگ) یا بی‌خوابی به کار می‌روند.اگر زمانی که دارو خورده می شود صحیح نباشد ، در عوض می تواند سازگاری را به تأخیر بیندازد.دانشمندان همچنین در حال تحقیق دربارهٔ سایر اثرات احتمالی مؤثر ملاتونین هستند از جمله:

  • درمان اختلال خلقی فصلی (SAD).
  • کمک به تنظیم خواب افرادی که در شیفت‌های عصر یا شب کار می‌کنند.به نظر می رسد که ملاتونین در برابر مشکلات خواب افرادی که در شیفتی کار می کنند ، استفاده محدود داشته باشد. شواهد آزمایشی حاکی از آن است که باعث افزایش مدت زمانی می شود که افراد قادر به خوابیدن هستند.
  • پیشگیری یا کاهش مشکلات خواب یا گیجی پس از جراحی.
  • کاهش سردردهای مزمن خوشه‌ای.
  • شواهدی مقدماتی وجود دارد که مصرف ملاتونین به عنوان مکمل غذایی، ممکن است گسترش سرطان را در بدن متوقف کند یا به تأخیر بیندازد، دستگاه ایمنی را تقویت کند و فرایند پیری را کُند کند.

اثبات تأثیر ملاتونین در این موارد نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.

  • ملاتونین همچنین از لحاظ درمان مشکلات خواب در افراد نابینا مورد بررسی قرار گرفته‌است. افراد نابینا که ادراکی از نور ندارند، ممکن است دچار مشکلات خواب شوند؛ مثلاً در طول روز بخوابند و شب‌ها بیدار بمانند.
  • در اتحادیه اروپا برای درمان بی خوابی در کودکان و نوجوانان 2 تا 18 ساله مبتلا به اختلال طیف اوتیسم (ASD) و / یا سندرم اسمیت – مگنیس ، جایی که اقدامات بهداشت خواب کافی نبوده است استفاده می شود و برای تک درمانی برای درمان کوتاه مدت بی خوابی اولیه که با کیفیت پایین خواب در افرادی که 55 سال و بالاتر دارند مشخص می شود.

هشدارها و عوارض جانبی در استفاده از ملاتونین

هشدارها

استفاده از مکمل ملاتونین برای افراد زیر مناسب نیست:

۱- افراد زیر ۲۰ سال

  1. زنان باردار و شیرده
  2. افراد دچار افسردگی
  3. فشار خون بالا
  4. نارسایی کلیه
  5. تشنج و صرع

همچنین استفاده دراز مدت از این مکمل در افرادی که سابقه تومور و سرطان سینه دارند و بیماران دارای رودهٔ تحریک پذیر(IBS) توصیه نمی‌شود.

بهتراست این مکمل را یک ساعت قبل از خواب استفاده کنید و همچنین نور محیط را نیز کم کنید تا اثرگذاری آن افزایش یابد.

عوارض جانبی برگشت‌پذیر

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

استفاده مقدار کم آن در دورهٔ زمانی ۳ ماهه اثبات شده که عوارض جانبی بسیار کمی دارد. اگرچه عوارض زیر ممکن است در استفاده طولانی‌مدت رخ دهند:

  • خواب‌آلودگی مهم‌ترین عارضه جانبی آن است که بعد از قطع مصرف دارو به احتمال زیاد برطرف می‌شود.
  • تغییرات عروق خونی که ممکن است بر جریان خون تأثیر بگذارد.
  • پایین آوردن درجه حرارت بدن (هیپوترمی).
  • سردرد
  • ضعف صبحگاهی
  • رؤیای شفاف

در صورت مصرف ملاتونین، هنگام مراجعه به هر پزشکی، باید آن را با او در میان گذاشت.

عوارض جانبی برگشت‌ناپذیر

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

  • مصرف با دوز بالا و چند ماهه دارو به تغییر رنگ پوست به تیرگی و رنگ چشم به روشنی می‌انجامد.

میزان مصرف

دوز مناسب ملاتونین از فردی به فرد دیگر، تفاوت زیادی می‌کند. دوز توصیه شده معمولاً ۰/۵ میلی‌گرم است. ملاتونین در بزرگسالان با دوزهای متفاوت از ۰/۲ تا ۲۰ میلی‌گرم، بسته به نوع استفاده از آن مصرف می‌شود. اگر مشکل به خواب رفتن یا در خواب ماندن دارید، می‌توانید در مورد دوز مناسب با پزشک مشورت کنید. افزایش فراموشی‌ها هموزن افزایش مدت زمان مصرف دیده شده استفاده فقط برای یک دورهٔ ۲۰ یا ۳۰ و حداکثر ۴۰ شب کافی است ولی بیشتر از این مدت زمان سبب آلزایمر خفیف می‌شود. در مورد عوارض جنسی هم تأثیر دارد و با جایگزین شدن بجای هورمون تستوسترون سبب کاهش قدرت جنسی در آقایان می‌شود

ملاتونین و دیابت

نتایج یک تحقیق جدید نشان می‌دهد که ترشح کمِ هورمون ملاتونین، هورمونی که چرخهٔ خواب را تنظیم می‌کند؛ ریسک ابتلا به بیماری دیابت در زنان را بیش از دو برابر افزایش می‌دهد.

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

توربو ماشین ها

توربو ماشین ها

پردیس فناوری کیش ارتباط با صنعت

توربوماشین‌، ماشین‌ مکانیکی دواری است که در آن‌، انرژی بین ماشین و سیال و به دلیل حرکت دینامیکی ماشین منتقل می‌شود و کاربرد بسیار زیادی در علم مکانیک وآیرودینامیک دارد. در این ماشین‌ها ممکن است انرژی از سیال کاری گرفته (مانند توربین‌ها) و یا به سیال کاری داده (مانند پمپ ها) شود. طراحی و ساخت این ماشین‌ها برای کاربردهای صنعتی بسیار پیچیده است ولی همه‌ی آن‌ها از اصول ساده و پایه‌ حاکم بر توربوماشین‌ها پیروی می‌کنند. در این مبحث به صورت ساده، به تعریف توربوماشین‌ها، معرفی انواع آن‌ها و بررسی مفاهیم اولیه حاکم بر آن‌ها پرداخته می‌شود.

توربوماشین چیست؟

همانطور که اشاره شد توربوماشین به ماشینی گفته می‌شود که انرژی مکانیکی بین سیال کاری و پره‌های چرخان آن از طریق حرکت دینامیکی این پره‌ها منتقل می‌شود. واژه توربو در نام گذاری توربوماشین‌ها حرکت چرخان این ماشین‌ها را نشان می‌دهد و همانطور که اشاره شد اصول پایه حاکم بر تمام توربوماشین‌ها یکسان است.

نکته مهمی که باید به آن توجه کرد این است که انتقال انرژی در توربوماشین‌ها از طریق تغییر در آنتالپی سیال کاری توربوماشین صورت می‌گیرد. در نهایت این انرژی در مسائل مکانیک سیالات به عنوان کار شفت شناخته می‌شود که یا مانند کمپرسورها به سیال کاری، داده و یا مانند توربین‌ها از سیال کاری، دریافت می‌شود. در شکل زیر نمایی از یک موتور جت شامل توربین (بخشی که از سیال کاری، انرژی دریافت می‌کند) و کمپرسور (بخشی که به سیال کاری، انرژی می‌دهد) نشان داده شده است.

در واقع به صورت خلاصه می‌توان توربوماشین‌ها را از نظر انتقال انرژی بین سیال کاری و ماشین به دو دسته انرژی دهنده و انرژی گیرنده تقسیم‌بندی کرد. این موضوع به صورت خلاصه در شکل زیر به تصویر کشیده شده است.

نکته دیگر این است که بر هم کنش بین سیال و پره‌های توروبوماشین نیرویی به نام «نیروی برآ» را تولید می‌کند و این نیرو در برخی از توربوماشین‌ها مانند توربین‌های باد به عنوان یکی از پارامترهای اصلی برای طراحی نیروگاه‌های بادی در نظر گرفته می‌شود.

انواع توربوماشین

توربوماشین‌ها را می‌توان بر اساس سیال کاری، ساختار پوشش و جهت حرکت سیال کاری تقسیم‌بندی کرد. در ادامه به بررسی انواع مختلف این توربوماشین‌ها پرداخته می‌شود.

انواع توربوماشین‌ از نظر سیال کاری

سیال کاری در توربوماشین‌ها می‌تواند گاز (مانند توربین‌های گاز) و یا مایع (مانند توربین در یک نیروگاه آبی) باشد. همانطور که توضیح داده شد، اصول اولیه در توربوماشین‌ها یکسان و مستقل از سیال کاری است ولی متفاوت بودن سیال کاری می‌تواند باعث ایجاد تفاوت در طراحی و عملکرد توربوماشین‌ها شود.
فرض کنید که سیال کاری در یک توربوماشین‌، مایع باشد. در این حالت یکی از ملاحظات بسیار مهم در طراحی این توربوماشین‌ بررسی پدیده «کاویتاسون» است. کاویتاسیون در توربوماشین‌ها زمانی رخ می‌دهد که فشار مایع کاهش پیدا کند و به فشار بخار خود برسد. فشار بخار فشاری است که در آن مایع شروع به جوشیدن می‌کند و با بخار خود به تعادل می‌رسد.
پمپ‌ها و توربین‌های نیروگاه‌های آبی از جمله توربوماشین‌هایی هستند که سیال کاری در آن‌ها مایع است. شکل زیر توربین‌هایی را نشان می‌دهد که از آن‌ها برای گرفتن انرژی از آب و تبدیل آن به انرژی مکانیکی استفاه می‌شود.

پمپ ها نیز انواع دیگری از توربوماشین‌ها هستند که سیال کاری در آن‌ها مایع است و انرژی مکانیکی از ماشین به مایع منتقل می‌شود و در نتیجه آنتالپی سیال کاری افزایش می‌یابد. در شکل‌های زیر برخی از انواع این پمپ‌ها به تصویر کشیده شده است.

همانطور که اشاره شد سیال کاری در نوع دیگری از توربوماشین‌ها گاز است. در این شرایط، مسئله تراکم‌پذیری اهمیت پیدا می‌کند و در نتیجه، حتما باید ملاحظات خاصی در طراحی توربوماشین‌ها برای اعداد ماخ مختلف لحاظ شوند. عدد ماخ نسبت سرعت سیال در یک دمای خاص به سرعت صوت در آن دما را نشان می‌دهد. در صورتی که عدد ماخ بزرگتر از 0.3 باشد جریان تراکم‌پذیر در نظر گرفته می‌شود و در صورتی که عدد ماخ کوچکتر از 0.3 باشد جریان تراکم‌ناپذیر است.
کمپرسورها و توربین‌هایی که در نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند مانند توربین گاز و توربین بخار، از انواع توربوماشین‌هایی هستند که سیال کاری در آن‌ها گاز است. همچنین توربین‌های باد و فن‌ها نیز در این نوع تقسیم‌بندی جای می‌گیرند.

 

انواع توربوماشین‌ از نظر ساختار

بسیاری از توربوماشین‌ها شامل یک پوشش و «غلاف»هستند که اطراف پره‌های چرخان و یا روتورهای این ماشین‌ها را می‌پوشانند. هدف از قرار دادن این غلاف‌ها این است که حجم دلخواهی از سیال در مسیر پره‌های توربوماشین قرار بگیرد و مسیر سیال نیز تعیین شود. این توربوماشین‌ها را «توربوماشین‌های بسته» می‌گویند. در شکل زیر یک کمپرسور گریز از مرکز به تصویر کشیده شده است. در این کمپرسورها یک غلاف همانطور که نشان داده شده، مسیر حرکت سیال را تعیین و سیال را در جهت خاصی هدایت می‌کند.

به عنوان مثال دیگری از توربوماشین‌هایی که دارای غلاف هستند می‌توان به توربین‌های بادی اشاره کرد که در یک «اینْوِلاکس» قرار می‌گیرند. شکل زیر یک اینْوِلاکس را نشان می‌دهد. نام این ابزار از دو بخش «افزایش» و «سرعت» تشکیل شده و از آن برای افزایش سرعت و هدایت بخش دلخواهی از جریان به سمت توربین‌های باد استفاده می‌شود. توربین باد در مکانی از اینْوِلاکس قرار می‌گیرد که سرعت باد به سرعت بهینه مد نظر طراحان می‌رسد.

نکته دیگری که در بررسی ساختار توربوماشین‌ها باید به آن توجه کرد این است که آن‌ها شامل «پره‌های ساکن» هستند. علاوه بر این، توربوماشین‌ها شامل «پره‌های چرخان»  نیز هستند. در توربوماشین به «پره» ، «وِین» نیز گفته می‌شود. به قسمت دوار یک توربوماشین‌ «روتور» ، «رانِر»  یا «ایمپِلِر» گفته می‌شود.

وِین‌ها می‌توانند طوری در مسیر سیال کاری قرار بگیرند که به آن شتاب دهند. در این حالت می‌توان آن‌ها را به عنوان «نازل»  در نظر گرفت. علاوه بر این، جهت قرارگیری وین‌ها در مسیر سیال کاری می‌تواند طوری باشد که سیال با عبور از آن‌ها پخش شود. در این حالت، وین‌ها به عنوان یک «دیفیوزر»  در مسیر جریان عمل می‌کنند.

انواع توربوماشین‌ از نظر جهت حرکت سیال

توربوماشین‌ها از نظر جهت غالب حرکت سیال نسبت به محور روتور به سه دسته «جریان محوری» ، «جریان شعاعی» و یا «جریان مخلوط» تقسیم می‌شوند. در شکل زیر یک توربوماشین جریان شعاعی و یک توربوماشین جریان محوری به تصویر کشیده شده‌ است.

همانطور که در شکل بالا مشاهده می‌شود، در یک توربوماشین جریان محوری، سیال از ورودی تا خروجی نسبت به محور روتور جریان افقی خود را حفظ کرده است و در حالت جریان شعاعی، سیال به صورت محوری به ماشین وارد می‌شود و به صورت شعاعی آن را ترک می‌کند.

همچنین مدل سومی از توربوماشین‌ها نیز وجود دارد که به آن‌ها جریان مخلوط گفته می‌شود. در این نوع از توربوماشین‌ها، سرعت سیال کاری در مسیر پره‌های آن‌ به صورت ترکیبی از حالت شعاعی و محوری است.

روابط پایه

جریان واقعی در توربوماشین‌ها بسیار پیچیده است ولی در تحلیل‌ها با استفاده از برخی ساده‌سازی‌ها می‌توان به درک درستی از جریان دست پیدا کرد. همچنین پایه‌‌ای‌ترین مفهوم در توربوماشین‌ها که در تمام تحلیل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، مفهوم مثلث سرعت است. مثلث سرعت، ارتباط بین سرعت‌های مختلف در یک ماشین دوار را نشان می‌دهد.

یک فن که با سرعت دورانی ثابت ω در حال چرخش است را مطابق شکل زیر در نظر بگیرید.

[عکس: turbomachinery11.jpg]

در این رابطه ω سرعت دورانی فن و r فاصله شعاعی از محور فن را بیان می‌کند. همچنین در مسائل توربوماشین، سرعت مطلق سیال با V نشان داده می‌شود. سرعت مطلق سیال، سرعتی است که توسط ناظر ساکن خارج از فن دیده می‌شود.

در مطالعات توربوماشین، سرعت نسبی سیال نیز با استفاده از W نمایش داده می‌شود. این سرعت، سرعت از دید ناظری را نشان می‌دهد که روی پره فن قرار دارد و همراه با فن در حال چرخش است.

با توجه به نکاتی که ذکر شد، ارتباط بین سرعت مطلق سیال، سرعت نسبی سیال و سرعت فن به شکل زیر قابل بیان است.

در شکل زیر مثلث سرعت در ورودی و خروجی فن نشان داده شده در شکل 1، رسم شده است. صفحه‌ a-b-c-d یک بخش از صفحه‌ استوانه‌ای این فن است. این صفحه استوانه‌ای در شکل ۱ نشان داده شده است.

در مسائل توربوماشین، فرض می‌شود که سیال در ورودی و خروجی پمپ، در امتداد پره حرکت می‌کند. بنابراین جهت سرعت نسبی (W)، همانطور که در شکل بالا نشان داده شده، در نقطه‌ ۱ و ۲ به ترتیب موازی «لبه‌ حمله»  و «لبه فرار» است. فرض دیگر در این مسائل این است که سیال در فاصله یکسانی از محور دوران، به پره وارد و از آن خارج می‌شود. در توربوماشین‌های واقعی، مسیر ورود و خروج سیال ممکن است موازی با پره‌ها نباشد و سیال کاری می‌تواند در شعاع‌های متفاوتی به فن وارد و از آن خارج شود. اما ساده سازی‌هایی که در بالا به آن‌ها اشاره شد در اکثر مسائل توربوماشین مورد استفاده قرار می‌گیرد و با استفاده از این ساده سازی‌ها مثلث سرعت قابل رسم است.

در مثلث سرعت فن بالا، فرض شده است که سیال در ورودی، موازی با محور دوران به فن وارد می‌شود. نکته مهم دیگری که در این شکل نشان داده شده، این است که هندسه و سرعت دوران پره‌ فن باعث شده است که سیال تغییر جهت بدهد و جهت سرعت مطلق سیال در ورودی و خروجی (V1 و V2) متفاوت باشد.

در این مسائل، جهت دوران را با نماد θ («جهت مماسی») نمایش می‌دهند. بنابراین همانطور که مشاهده می‌شود، سرعت مطلق سیال در ورودی (V1)، هیچ ترمی در راستای مماسی ندارد ولی ترم مماسی سرعت مطلق در خروجی (V2) مخالف صفر است.

بنابراین همانطور که در شکل بالا نشان داده شده، سرعت مطلق در خروجی در جهت سرعت دورانی پره منحرف شده است. از همین رو پره، نیرویی در راستای مماسی به سیال وارده کرده که جهت یکسانی با جهت حرکت دورانی پره‌ها دارد. با توجه به موارد ذکر شده می‌توان نتیجه گرفت که در این توربوماشین انرژی مکانیکی به سیال داده شده و این توربوماشین یک پمپ است (سیال کاری این توربوماشین آب در نظر گرفته شده است).
همانطور که در شکل بالا مشاهده می‌شود، سرعت نسبی سیال در ورودی و خروجی، هم‌جهت با پره آسیاب رسم شده‌اند. نکته دیگر این است که جهت سرعت مطلق پره‌ در ورودی و خروجی یکسان و به سمت پایین است.

با دقت به این اشکال متوجه می‌شویم که سرعت مطلق سیال در ورودی، هیچ ترم مماسی ندارد ولی در خروجی آسیاب، ترم مماسی سرعت مطلق سیال برابر با صفر نیست و به سمت بالا منحرف شده است.

توجه کنید که جهت انحراف سرعت مطلق سیال با جهت حرکت پره‌ها مخالف است. در واقع در این مثال، انرژی مکانیکی از پره توربین به سیال وارد نشده است و این سیال است که نیرویی به سمت پایین به پره وارد می‌کند و نیروی عکس‌العمل آن از جانب پره به سیال در جهت بالا وارد می‌شود. بنابراین با توجه به توضیحات ارائه شده، در این توربوماشین، انرژی از سیال به پره توربوماشین وارد می‌شود.

 

بر همین اساس در صورتی که در ابتدا به توربین بودن این توربوماشین اشاره نمی‌شد، می‌توانستیم با توجه به جهت پره‌ها، جهت دوران و مثلث سرعت متوجه شویم که ماشین مورد بحث یک توربین است که انرژی را از سیال دریافت می‌کند.

منبع:https://blog.faradars.org/turbomachinery/