کاهش گرفتگی در بیوفیلترها

پردیس فناوری کیش طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه علوم ومهندسی محیط زیست

روش‌های مختلفی برای کاهش گرفتگی بیولوژیکی در فیلترهای زیستی وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به روش‌های:

فیزیکی.
شیمیایی.
بیولوژیکی.
توسعه طراحی بیوراکتور .
اصلاح پارامترهای عملیاتی .

صافی چکنده زیستی

کنترل بیولوژیکی آلودگی هوا از ظرفیت متابولیسمی میکروارگانیسم‌های تثبیت‌شده استفاده می‌کند و آلاینده‌های فرار موجود در هوا را جذب و تجزیه می‌نماید.

سپس آن‌ها را به زیست‌توده، دی‌اکسیدکربن، آب و ترکیبات یونی تبدیل می‌کند.

معمولاً دو روش بیولوژیکی برای تصفیه هوا در نظر گرفته می‌شود که فیلترهای زیستی و صافی‌های چکنده زیستی هستند.

در فیلترهای زیستی فرایند رطوبت‌زایی انجام می‌شود ولی هیچ مایعی به‌طور پیوسته به بستر اضافه نمی‌شود و جریان از طریق بیوفیلم طبیعی به وجود می‌آید.

در صافی چکنده زیستی، یک محلول از مواد مغذی در راکتور چرخانده می‌شود و رشد میکروبی بر سطح آکنه‌های طبیعی یا سنتزی اتفاق می‌افتد.

لزوم چرخاندن مواد در صافی چکنده زیستی، این سیستم را از بیوفیلتر عادی پیچیده‌تر می‌سازد.

فاز آبی صافی چکنده زیستی نیز فرایند انتقال جرم آلاینده‌ها را نیز تسریع می‌کند و به‌عنوان محیط‌ کشت معلقی است که رشد میکروارگانیسم‌ها و تجزیه مواد به‌راحتی در آن اتفاق می‌افتد.

علیرغم پیچیدگی، صافی چکنده زیستی کارایی بیشتری دارد و بهتر می‌تواند محصولات اسیدی تولید شده را کنترل کند. این سیستم از نظر اقتصادی نیز صرفه بیشتری دارد و در زمان ماندهای کوتاه، مواد فرار بیشتری را حذف می‌کند.

یکی از مشکلات صافی‌های چکنده زیستی در مقایسه با فیلترهای زیستی، گرفتگی بیولوژیکی است که باعث افزایش افت فشار و کانالیزه‌شدن بستر آکنه‌دار می‌شود.

بنابراین افت فشار یکی از معیارهای مناسب گرفتگی بیولوژیکی است.

در عملیات دراز مدت، افت فشار کمتر از 80 میلی‌متر آب باعث عمل‌کردن مناسب فرایند و نگه‌داشتن درصد حذف تا 90 درصد است.

تجمع بیولوژیکی و کنترل آن

یک صافی چکنده زیستی، مواد آلاینده را از طریق روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی حذف می‌کند که نهایتاً آن‌ها به محصولات کم‌خطرتر تبدیل می‌شوند.

روش‌های کنترل آلاینده‌ها توسط صافی‌های چکنده بسیار متنوع است که از جمله آن‌ها می‌توان به روش‌های فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی، توسعه طراحی و توسعه عملیات اشاره کرد.

روش‌های فیزیکی برای کاهش گرفتگی بیوفیلتر

روش‌های فیزیکی شامل هم‌زدن متناوب، پرکردن و زهکشی آب، شستشوی معکوس، پخش هوا و خشک کردن است. این روش‌ها، زیست‌توده را به روش هیدرولیکی یا مکانیکی از آکنه‌ها جدا کرده و مانع تجمع آن‌ها می‌شود.

اختلاط دستی بستر در مقایسه با شستشوی معکوس تنها، باعث کاهش افت‌فشار به میزان 25 درصد می‌شود زیرا اختلاط باعث سست کردن زیست‌توده می‌شود و بنابراین برای مایع چکنده، حذف آن راحت‌تر می‌شود.

البته این روش فقط برای چند روز مناسب است و بیشتر از آن کارایی ندارد. علاوه بر این، هنگامی که سایز بیوراکتور بزرگتر می‌شود، اختلاط دستی آن نیز دشوارتر می‌شود.

شستشوی معکوس باعث کاهش بازدهی حذف زیست‌توده می‌شود اما تخریب بیولوژیکی را تهدید نمی‌کند. بنابراین بازیابی عملیات در کمتر از 10 ساعت اتفاق می‌افتد.

پر کردن و زهکشی آب، شامل پر کردن بیوراکتور به‌طور کامل با آب یا محلول مواد مغذی و سپس خالی نمودن آن جهت حذف زیست‌توده است.

پخش هوا شامل دمیدن هوا به بیوراکتور پر از آب و سپس خالی نمودن آن می‌باشد.

به‌طور کلی، بازدهی این فرایندها به میزان اغتشاشی بستگی دارد که توسط مایع یا گاز به‌وجود می‌آید. در شار مایع و گاز بالاتر، میزان زیست‌توده بیشتری حذف می‌شود.

علاوه‌بر این، اغتشاش و نیروهای اصطکاکی برای گاز همواره بیشتر از مایع است بنابراین پخش هوا راه‌حل مناسب‌تری از شستشوی معکوس است.

اجرای این فرایندها به اندازه بیوراکتور نیز بستگی دارد.

بیوراکتور بزرگتر، هوا و آب بیشتری نیز لازم دارد. در صافی چکنده‌های کوچک (با حجم بستر 0.002 تا 0.02 مترمکعب)، شستشوی معکوس مناسب‌تر است.

اسمیت و سایرین نشان دادند که با شستشوی معکوس به مدت یک ساعت و تناوب دو بار در هفته و سرعت آب 190 متر بر ساعت می‌توان بازده حذف را در 95 درصد نگه داشت.

نیاز به تجهیزاتی مانند موتور، پمپ و کمپرسور و انرژی زیاد عملاً کاربرد این روش را برای بیوراکتورهای بزرگ محدود می‌سازد.

به‌علاوه، روش‌های فیزیکی نیازمند توقف عملیات و کارگرانی است که بتوانند از عهده کار برآیند. در نتیجه از فرایندهای دیگری مانند فرایندهای شیمیایی و بیولوژیکی باید استفاده کرد.

روش‌های شیمیایی برای کاهش گرفتگی بیوفیلتر

مواد شیمیایی مانند سود سوزآور، نمک طعام و سدیم هیپوکلریت معمولاً برای کنترل تجمع میکروبی در صافی‌های چکنده استفاده می‌شوند.

استفاده از محلول 0.1 مولار سدیم کلرید می‌تواند به مدت 3 ساعت در هر دو هفته پیشنهاد می‌شود. سود سوزآور مواد آلی مانند پروتئین‌ها و قندها را به حالت محلول در می‌آورد و هیدرولیز می‌کند.

بنابراین آن‌ها را از سطحی که به آن چسبیده‌اند جدا می‌کند. شایان ذکر است که سدیم هیدروکسید با غلظت بیش از 0.02 مولار باعث کف‌زایی و رشد قارچ‌ها نیز می‌شود.

مندوزا و همکاران، نشان دادند که شستشوی معکوس با سدیم هیپوکلریت 0.0007 مولار و 0.001 مولار زیست‌توده بیشتری را نسبت به سود سوزآور 0.01 مولار حذف می‌کند.

البته سدیم هیپوکلریت 0.001 مولار اثر میکروب‌کشی نیز دارد و باعث بازدارندگی تخریب آلاینده‌ها توسط میکروارگانیسم‌ها می‌شود.

این ماده تا 10 درصد بازده حذف را کاهش می‌دهد و 10 روز زمان می‌برد تا مجدداً بازده حذف به 90 درصد برسد. به همین خاطر از این ماده کمتر استفاده می‌شود.

به‌علاوه، سدیم کلرید با غلظت بیشتر از 0.35 مولار، اثر بازدارندگی بر رشد میکروبی دارد و به‌طور مثال سدیم کلرید 0.8 مولار کاملاً فرایند تخریب دی‌کلرومتان را در صافی چکنده متوقف می‌کند.

بنابراین این ماده باید در غلظت‌های پایین در حد 0.002 تا 0.137 مولار استفاده شود.

سورفکتانت‌های غیریونی مانند بریج، توین 20 و تریتونیکس 100 پتانسیل خوبی برای کنترل زیست‌توده دارند. سورفکتانت‌ها به‌علت خاصیت آب‌دوستی و آب‌گریزی هم‌زمان، می‌توانند زیست‌تخریب‌پذیری مواد آلی فرار آب‌گریز را افزایش دهند و مقاومت انتقال جرم این مواد را در محیط‌های آبی کاهش دهند.

در مقایسه با سدیم کلرید و سدیم هیپوکلریت، توین 20 این قابلیت را دارد که نرخ حذف را 70 درصد کاهش دهد و در عین حال، زمان بازیابی فعالیت میکروبی را کوتاه کند.

تزریق ازن برای کنترل زیست‌توده روش دیگری است که مشابه فرایند ازن‌زنی در لجن فعال است.

ازن با غلظت 180 تا 220 میلی‌گرم ازن بر مترمکعب هوا می‌تواند افت فشار را در حد مناسبی نگه دارد و مانع از گرفتگی شود.

به‌ نظر می‌رسد ازن مواد آلی برون‌سلولی را به مواد ساده‌تر تجزیه کرده و نهایتاً آن‌ها را به دی‌اکسیدکربن تبدیل می‌کند.

شایان ذکر است که ازن خود نیز یکی از آلاینده‌های محیط‌ زیست است و باید در استفاده از آن نهایت دقت را مبذول داشت.

از بحث‌های عنوان‌شده نتیجه می‌شود که مواد شیمیایی، کنترل زیست‌توده را از 3 روش انجام می‌دهند.

اولین روش مربوط به اثر شستشو است که باعث تهی‌شدن بیوراکتور از زیست‌توده می‌شود. روش دوم معدنی‌کردن مواد آلی برون‌سلولی است و روش سوم در ارتباط با بهبود بازدارندگی در مقابل رشد است.

روش‌های بیولوژیکی برای کاهش گرفتگی بیوفیلتر

شکارچی‌های میکروبی می‌توانند برای کنترل زیست‌توده به بیوراکتور اضافه شوند.

این شکارچی‌ها از میکروارگانیسم‌ها تغذیه می‌کنند و مانع از تجمع آن‌ها می‌شوند. نماتدها می‌توانند نرخ رشد میکروارگانیسم‌ها را تا 40 درصد پایین بیاورند و نیاز به شستشوی معکوس را در صافی چکنده از بین ببرند.

نماتدها، روتیفرها و سیلیات‌ها در مقابل غلظت وسیعی از آلاینده‌ها مقاوم هستند و می‌توانند برای کنترل رشد میکروارگانیسم‌ها مورد استفاده قرار بگیرند.

حضور پروتوزوئا و متازوئا نیز به نگه‌داشتن افت فشار در حد 5 میلی‌متر آب بر متر کمک می‌کند و از این طریق از گرفتگی بستر جلوگیری می‌کند.

حشره لارو نیز می‌تواند مقدار زیست‌توده را در صافی چکنده کنترل کند.

این حشرات نه‌ تنها زیست‌توده را مصرف می‌کنند بلکه آن را سست می‌کنند تا به‌ آسانی توسط محیط آبی کنده شود و این کار را در مدت چند روز انجام می‌دهد.

افزودن کرم ریز شکارچی به سیستم فیلتر زیستی، کارایی سیستم را افزایش می‌دهد و باعث تبدیل بیشتر مواد آلی به دی‌اکسیدکربن، شکار بیشتر میکروارگانیسم‌ها و کاهش گرفتگی می‌شود.

البته حشرات لارو می‌توانند با مصرف بستر فیلتر و تولید مدفوعی چسبنده، مجدداً موجب گرفتگی و کانالیزه شدن بشوند.

انتخاب نوع میکروارگانیسم نیز تأثیر مستقیمی بر گرفتگی صافی چکنده دارد. به‌طور مثال صافی چکنده حاوی قارچ زودتر از صافی چکنده حاوی باکتری با گرفتگی مواجه می‌شود.

هم‌چنین کرم‌های ریز در صافی چکنده حاوی باکتری یافت می‌شوند اما در صافی چکنده حاوی قارچ یافت نمی‌شوند.

بنابراین صافی چکنده حاوی باکتری حدوداً 30 درصد نرخ حذف بالاتری نسبت به صافی چکنده حاوی قارچ دارد. از مزایای بیوراکتور حاوی قارچ می‌توان به مقاومت در برابر پی‌هاش پایین و رطوبت اشاره کرد.

طراحی ابتکاری بیوراکتور برای کاهش گرفتگی بیوفیلتر

طراحی‌های متفاوتی برای بیوراکتورها وجود دارد اما در این نوشتار به مواردی پرداخته می‌شود که ویژگی کنترل زیست‌توده را دارند.

این طراحی‌ها مقدار زیست‌توده را از طریق جلوگیری از گرفتگی با حذف آکنه‌ها و یا توسعه توزیع یکنواخت زیست‌توده، اختلاط آکنه‌ها و بهبود پیکربندی و هندسه راکتورها کنترل می‌کنند.

در بیوراکتور کف-امولسیون از میکروارگانیسم‌های بسیار فعال در تخریب آلاینده‌ها استفاده می‌شود و با معلق‌کردن میکروارگانیسم‌ها در کف (فوم) متحرک، به جای تثبیت آن‌ها بر آکنه، از گرفتگی جلوگیری می‌شود.

کف‌ها با افزودن مواد آلی مخلوط‌نشدنی با سوسپانسیون میکروبی در فاز آبی به وجود می‌آیند. شهنا و همکاران به‌ جای امولسیون آلی از کف سورفکتانت‌ها استفاده کردند تا از مشکلات تخلیه و دفع آن جلوگیری شود.

کف سورفکتانت‌ها می‌تواند غلظت‌های تا 1.6 گرم برمترمکعب از بتکس (بنزن، تولوئن و زایلن) را کنترل کند.

هم‌چنین میزان حذف بتکس توسط این سیستم 420 گرم بر مترمکعب بر ساعت است که از مقدار سنتی آن در صافی‌های چکنده (61 و 98 و 240 گرم برمترمکعب برساعت) بسیار بیشتر است.

البته استفاده از این سیستم با چالش‌هایی نیز روبرو است که از جمله آن‌ها می‌توان به محدودیت مواد مغذی، نوسانات بارگذاری و غیرفعال‌شدن سلول‌ها اشاره کرد.

یکی دیگر از بیوراکتورهایی که مشکل گرفتگی را تا حدودی رفع می‌کند بیوفیلتر معلق است که از آکنه‌هایی با دانسیته کم تشکیل شده است.

ظرفیت حذف این بیوراکتور بسیار چشم‌گیر است چرا که از تجمع میکروبی، گرفتگی و کانالیزه‌شدن جریان جلوگیری می‌کند.

جریان گازهای آلوده باعث اختلاط آکنه‌ها می‌شود و آن‌ها را در محیط‌کشت به‌صورت معلق نگه می‌دارد.

لجن اضافی در انتهای بیوراکتور ته‌نشین می‌شود و به‌طور متناوب تخلیه می‌شود. این بیوراکتور سیستم کنترل پی‌هاش و افزودن مستمر مواد مغذی را لازم دارد.

از آنجا که این سیستم شباهت زیادی به بیوراکتور بستر متحرک دارد، سرعت گاز زیادی لازم است تا آکنه‌ها را در حالت معلق نگه دارد.

پمپی که در این فرایند برای تأمین گاز لازم است انرژی زیادی می‌خواهد.

برای توزیع یکنواخت زیست‌توده می‌توان از دیسک‌های بیولوژیکی چرخان استفاده کرد. این سیستم برای تصفیه فاضلاب نیز استفاده می‌شود و تلفیقی از بیوفیلتر چرخان و سیستم لجن فعال است.

البته برخلاف سیستم لجن فعال، در این راکتور لجن ته‌نشین شده برگشت داده نمی‌شود و هر هفته لجن جدیدی به سیستم اضافه می‌شود.

با استفاده از بنزن به‌عنوان نمونه آلاینده، دیسک بیولوژیکی چرخان نرخ حذفی معادل 45 گرم بر مترمکعب بر ساعت از خود نشان می‌دهد که 30 درصد از صافی چکنده مشابه کمتر است.

بنابر مزایای اختلاط که در بخش‌های قبلی بحث شد، می‌توان از صافی چکنده دارای همزن برای حذف آلاینده‌هایی مانند استایرن استفاده کرد.

این صافی چکنده هنگامی که بازده حذف 40 درصد است و افت فشار به 100 میلی‌متر آب به متر می‌رسد، بستر را به مدت 10 دقیقه با سرعت 10 دور بر دقیقه مخلوط می‌کند.

حذف نهایی زیست‌توده اضافی، افت فشار را تا 98 درصد کاهش می‌دهد اما حدوداً 8 روز طول می‌کشد تا بازده حذف به 90 درصد برسد.

ریو و همکاران فعالیت خود را بر همزدن دستی صافی چکنده ادامه دادند و توانستند یک صافی چکنده بدون گرفتگی تولید کنند.

در این نوع صافی، هنگامی که افت فشار بیشتر از 50 میلی‌متر آب به متر می‌رسد، تجمع میکروبی توسط هم‌زدن کنترل می‌شود.

از آنجا که همزن به‌طور اتوماتیک کنترل می‌شود نیازی برای خاموش کردن بیوراکتور وجود ندارد و بنابراین از پیچیدگی فرایند کاسته می‌شود.

به‌طور کلی، این روش نوین باعث کاهش گرفتگی فیلتر زیستی حتی با وجود نوسانات بار آلاینده‌ها به مدت 125 روز می‌شود. غلظت زیست‌توده بین 1.1 تا 2 گرم زیست‌توده بر گرم آکنه نگه‌داری می‌شود تا افت فشار کمتر از مقدار مقرر قرار گیرد.

یانگ و آلن از آکنه‌ها با اندازه‌های مختلف استفاده کردند، به‌طوری‌که آکنه‌های بزرگتر در قسمت ورودی گاز و آکنه‌های کوچکتر در قسمت خروجی قرار داشتند.

پیشرفت بعدی آن‌ها استفاده از فیلتر زیستی مخروطی و تغییر سطح جانبی در تماس با جریان گاز بود.

با توسعه مدلی برای افت فشار، تخمین زده می‌شود که این طراحی‌ حدود 30 تا 50 درصد افت فشار را کاهش دهد. افت فشار در این فرایند ممکن است زیرا باعث ایجاد توزیعی یکنواخت از فعالیت میکروبی می‌شود.

به‌طور کلی تغییراتی که در صافی‌های چکنده اتفاق می‌افتد، نیاز به خاموش کردن سیستم را در طول حذف زیست‌توده کاهش می‌دهد و باعث طولانی‌تر شدن زمان عملیات پیوسته می‌شود.

شکی نیست که این پیشرفت‌ها باعث بهبود عملیات سیستم‌های بیولوژیکی تصفیه هوا می‌شوند. البته اتصال نواحی متحرک باعث پیچیدگی ساخت‌وساز و افزایش نیاز به انرژی می‌شود.

بهبود پارامترهای عملیاتی برای کاهش گرفتگی بیوفیلتر

محدودیت مواد مغذی یکی از روش‌های شیمیایی کنترل زیست‌توده است.

محدود ساختن یکی از منابع مواد مغذی ماکرو مانند نیتروژن، پتاسیم و فسفر رشد میکروارگانیسم‌ها و بازده حذف را کاهش می‌دهد.

هنگامی که منبع کربن قطع شود اصطلاحاً گفته می‌شود قحطی رخ داده است.

علاوه بر بحث مقدار مواد مغذی، ساختاری که این مواد در آن حضور دارند نیز می‌تواند عاملی تعیین‌کننده باشد.

به‌طور مثال استفاده از نیتروژن به‌صورت نیترات به جای نیتروژن آمونیاکی، میزان حذف را 70 درصد افزایش می‌دهد و بازده زیست‌توده را 40 درصد کاهش می‌دهد.

ظرفیت حذف صافی چکنده با نیتروژن آمونیاکی و تجمع میکروبی نیز در مقایسه با حالتی که از نیترات استفاده می‌شود بیشتر است چرا که آمونیاک به‌راحتی در بدن زیست‌توده تجمع می‌یابد.

قحطی درازمدت باعث غیرفعال‌ شدن مسیرهای متابولیکی شده و نهایتاً به مرگ میکروارگانیسم‌ها منجر می‌شود.

سپس میکروارگانیسم‌های مرده با فاز آبی شستشو می‌شوند و از صافی چکنده خارج می‌شوند.

برای قحطی 3 و 7 هفته‌ای، معمولاً یک هفته طول می‌کشد تا شرایط عادی و بازده حذف 80 تا 90 درصد مجدداً اتفاق بیفتد.

اگر آب به اندازه کافی وجود داشته باشد، میکروارگانیسم‌ها توسط مسیرهای متابولیسمی درونی به زندگی خود ادامه می‌دهند.

هنگامی که میکروارگانیسم‌ها به مقدار اضافی وجود دارند این روش برای کنترل جمعیت میکروبی بسیار مناسب است اما در مرحله استارتاپ کارایی ندارد زیرا باعث به تأخیر افتادن ایجاد بیوفیلم می‌شود.

اگرچه خاموش کردن سیستم‌ها و دوره‌های عدم استفاده در بسیاری از صنایع متداول است اما تکیه بر این روش برای کنترل جمعیت میکروبی نیازمند عملیات جدیدی است.

دمای عملیاتی بالا گزینه دیگری برای کنترل زیست‌توده است. استفاده از دمای 40 تا 70 درجه سانتی‌گراد به‌وسیله سوزاندن جریان گاز می‌تواند مقدار زیست‌توده را در صافی چکنده کنترل کند.

صافی چکنده ترموفیلیک معمولاً برای مصارف صنعتی که گاز با دمای بالا در دسترس است، استفاده می‌شود.

صافی چکنده ترموفیلیک که در دمای 55 درجه سانتی‌گراد عمل می‌کند نسبت به مزوفیلیک (دمای 20 تا 30 درجه سانتی‌گراد) حدود 30 درصد تجمع کمتری دارد اما ظرفیت حذف آن نیز پایین‌تر است ولی عملیات نیز به‌صورت مداوم و پایا انجام می‌شود.

در محدوده دمایی ترموفیلیک، گاز گرم‌تر باعث خشک‌شدن بستر می‌شود و در نتیجه زیست‌توده راحت‌تر از سطح بستر جدا می‌شود و با جریان مایع از بیوراکتور خارج می‌شود.

علاوه بر این، در دماهای بالاتر میکروارگانیسم‌های متنوع‌تری فعالیت می‌کنند و نرخ تجزیه مواد آلی به دی‌اکسیدکربن بالاتر است.

به‌طور مشابه، صافی چکنده ترموفیلیک ترکیبات آب‌گریز را آسان‌تر تجزیه می‌کند و نیاز به کاهش دمای گاز ورودی برای مزوفیلیک‌ها را از بین می‌برد و از این طریق منجر به کاهش هزینه عملیاتی و سرمایه‌گذاری می‌شود.

از بحث‌های مطرح شده نتیجه می‌شود که بهترین روش برای کنترل زیست‌توده، کاهش تولید آن است که از حذف زیست‌توده بهتر است.

حذف زیست‌توده اضافی توسط روش‌های فیزیکی به کارگر نیاز دارد درحالی‌که طراحی ابتکاری بیوراکتور نیازمند جایگزینی کامل صافی چکنده‌های ساده است.

جلوگیری از تولید زیست‌توده توسط روش‌های زیستی و شیمیایی راه‌حل مناسبی به نظرمی‌رسد. ارزیابی هوشمندانه و بررسی آثار محیط‌زیستی نیز باید انجام شود تا نتیجه مناسبی برای به‌کارگیری یک سیستم به دست بیاید.

سپتامبر 2, 2020سپتامبر 2, 2020

گیاهان مفید برای بیماران دیابتی

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت ومدیریت-گروه شیمی

گیاهان مفید برای بیماران دیابتی

امروزه دیابت یکی از شایع ترین بیماری ها در جهان است که نیمی از جمعیت جهان به آن مبتلا هستند.

به گزارش سایت «Readers Digest» در بیماری دیابت به علت ترشح ناکافی انسولین که

یکی از مهم ترین هورمون های بدن به حساب می آید، میزان قند خون از حد طبیعی خارج می شود.

این بیماری با ایجاد مشکلات و اختلالاتی مانند بیماری قلبی عروقی، حمله قلبی،

آسیب به اعصاب و قانقاریا می تواند زندگی فرد را به خطر اندازد.

بنابراین برای داشتن زندگی بهتر و سالم تر، باید از بدن خود خوب مراقبت و برای پیش گیری

از این بیماری مهلک میزان متعادل قند خون را حفظ کنیم.از زمان قدیم، گیاهان متفاوتی

برای درمان این بیماری به کار می رفت که از نظر علمی نیز تاثیر آن ها ثابت شده است.

● آلوئه ورا؛ آلوئه ورا به عنوان گیاه شفابخش شناخته شده است.

شیره خشک شده و ژل که از قسمت داخل برگ ها به دست می آید در کاهش میزان گلوکز خون بسیار موثر است.

● دارچین؛ این ادویه دسترسی سلول های چربی را به انسولین آسان تر می کند

و تبدیل گلوکز به انرژی را چند برابر افزایش می دهد. علاوه بر آن دارچین مانع ایجاد رادیکال های آزادخطرناک می شود.

● پیاز؛ این گیاه تاثیر قابل ملاحظه ای در کاهش قند خون دارد.

پیاز روی سوخت و ساز گلوکز در کبد تاثیر می گذارد و باعث افزایش ترشح انسولین می شود.

● سیر؛ این گیاه بهترین درمان برای کاهش مستقیم قند خون، بازسازی

سلول های لوزالمعده و تحرک آن برای تولید انسولین به حساب می آید.

● برگ های انبه؛ برگ های انبه درمان موثری برای بیماری دیابت است.

کافی است برگ های انبه را به مدت ۲۴ ساعت در آب خیس کنید. سپس برگ ها را بفشارید و آب به دست آمده

را بخورید یا برگ های انبه را خشک و سپس آسیاب کنید

و روزی ۲ بار با آب مصرف کنید. این ۲ روش عوارض دیابت را از بین می برد.

● قره قاط؛ این میوه اختلالات پرخطر دیابت مانند آسیب های چشمی و آب مروارید را کاهش می دهد.

● جینکو بیلوبا؛ عصاره این گیاه برای پیش گیری و درمان مراحل اولیه ناراحتی عصبی ناشی از دیابت موثر است.

● شنبلیله؛ شنبلیله یکی از پرمصرف ترین گیاهان برای کنترل بیماری دیابت به حساب می آید.

شنبلیله مقاومت انسولین را در بدن کاهش می دهد و با افزایش تعداد گیرنده های انسولین در گلبول های قرمز،

میزان قند خون را کنترل می کند. این گیاه با به کارگیری گلوکز در بافت های پیرامونی، میزان گلوکز خون را کاهش می دهد.

کافی است دانه های شنبلیله را یک شب کامل در یک لیوان آب خیس کنید

و روز بعد آب آن را بخورید و دانه ها را بجوید.

● اسفرزه؛ این گیاه خاصیت کاهش دهنده کلسترول و قند خون را داراست.

فیبر بالای موجود در آن، یبوست را از بین می برد و با کاهش کلسترول، خطر بیماری قلبی را نیز کاهش می دهد.

● ریحان؛ این گیاه، روند ترشح انسولین را آسان تر می کند.

به طور عمومی هر گیاهی که لوزالمعده و کبد را تقویت کند،

در درمان دیابت مفید است. اما اگر دیابتی هستید و دارویی برای کنترل میزان خون مصرف می کنید،

بهتر است با پزشک مشورت و به طور منظم میزان قند خون خود را کنترل کنید

تا با افت ناگهانی قند خون مواجه نشوید.

جهت اطلاعات بیشتربه سایت پردیس فناوری کیش مراجعه کنید.

سپتامبر 1, 2020سپتامبر 1, 2020

انواع برج های جداسازی

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

انواع برج های جداسازی:

یکی از مهم ترین تجهیزات فرآیندی که در صنایع مربوط به نفت و گاز وجود دارد، برج های جداسازی می باشند. کار این تجهیزات، جداسازی اجزای موجود در یک ترکیب می باشد که هر کدام از این اجزاء می توانند ارزش بسیار بالایی در مقایسه با ترکیب اولیه داشته باشند. در این قسمت به معرفی انواع برج های جداسازی می پردازیم. جداسازی برای مخلوط های همگن و غیر همگن صورت می گیرد.

اگر مخلوطی که جداسازی می شود همگن باشد، جداسازی می تواند تنها با افزودن و یا ایجاد فاز دیگری درسیستم انجام شود. به عنوان مثال در جداسازی یک مخلوط گازی، فاز دیگر می تواند به وسیله چگالش جزئی انجام شود. در صورتیکه یک مخلوط ناهمگن داشته باشیم، جداسازی می تواند به طور فیزیکی و با استفاده از تفاوت دانسیته بین فازها انجام گیرد.

اساس کار برج ها افزایش سطح تماس بین فازها می باشد که این افزایش ممکن است توسط سینی یا پرکن تامین شود. برج های جداسازی به سه روش پیوسته، نیمه پیوسته و غیرپیوسته عمل می کنند. جداسازی فازی درون برج ها به صورت فازهای جزئی زیر انجام می گیرند:

بخار-مایع، مایع-مایع، جامد-مایع، جامد-گاز و جامد-جامد.

دستگاه های بکار رفته در عملیات گاز- مایع به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

۱- دستگاه هایی که در آن ها گاز پراکنده می شود:

مخازنی که در آن ها حباب گاز ایجاد می شود، مخزن مجهز به همزن و انواع برج های سینی دار را می توان در این دسته قرار داد. در این دستگاه ها فاز گاز به صورت حباب یا کف در فاز مایع پراکنده می شوند.

۲- دستگاه هایی که در آن ها فاز مایع پراکنده می شود:

این گروه شامل دستگاه هایی می شود که در آن ها مایع به صورت یک فیلم نازک و یا به صورت قطره ای درآمده و در فاز گاز پراکنده می شود. در این میان برج های دیواره مرطوب، برج های پاششی و ستون های پر شده را می توان نام برد.

معمولاً برج های جداسازی، بر اساس عملیات انتقال جرمی که بین فازها انجام می شود، به صورت زیر تقسیم بندی می شوند.

الف – برج های تقطیر

ب – برج های استخراج

ج – برج های جذب و دفع

برج های تقطیر(Distillation Columns):

تقطیر از جمله مهم ترین فرآیندهای جداسازی است که اساس جداسازی در آن اختلاف نقطه جوش اجزاء مخلوط می باشد.فرآیند تقطیر از روش های مستقیم جداسازی به شمار می رود. عمل تقطیر با استفاده از حرارت دادن به یک مخلوط و سرد کردن بخارات حاصل انجام می شود. به طور کلی یک برج تقطیر شامل چهار بخش زیر می باشد:

معرفی انواع برج های جداسازی

به طور کلی برج هایی که در صنعت برای تقطیر به کار می روند، به صورت ۲ نوع زیر می باشند:

برج های تقطیر سینی دار (Tray Distillation Towers):

برج های سینی دار مهم ترین نوع برج هایی هستند که در مراکز مهم صنعتی مانند پالایشگاه ها از آنها استفاده می شود.داخل این برج ها به فواصل معینی صفحه های فلزی سوراخ داری قرار داده شده است که به آن ها سینی گفته می شود. این برج ها به ارتفاع های مختلفی ساخته می شود که ممکن است از چند متر تا بیش از ۵۰ متر متغیر باشد. قطر این برج ها نیز ممکن است تا بیش از ۵ متر هم در نظر گرفته شود. برج های تقطیر می توانند سیستم ریبویلر و کندانسور داشته باشند و یا نداشته باشند.

درون برج، جریان های مایع و گاز بصورت غیر همسو روی این سینی ها با یکدیگر در تماس قرار می گیرند و انتقال جرم روی سینی رخ می دهد. جریان مایع به شکل افقی روی سینی حرکت کرده و توسط ناودانی هایی به سمت پایین (سینی بعد) می ریزد. جریان گاز نیز از پایین و توسط منافذ روی سینی، به سمت بالا حرکت می کند و به شکل حباب در مایع پخش می شود.سپس حباب ها از مایع جدا شده و به سمت بالا حرکت می کنند. ریبویلر حرارت لازم برای بخار شدن مایع در پایین برج را فراهم می کند و کنداسور بخار خروجی از بالای برج را مایع می کند.

مهم ترین پارامتر در طراحی یک برج تقطیر، تعداد مراحل تئوری آن می باشد. بر اساس آن تعداد سینی و همچنین ارتفاع برج مشخص می گردد. از دیگر پارامترهای مهم یک برج سینی دار می توان به فاصله سینی ها، عمق مایع روی سینی ها، نوع منافذ روی سینی، پروفایل فشار و دمای برج، سینی خوراک و… اشاره کرد. برج های سینی دار را بر اساس نوع منافذ روی سینی می توان به ۳ نوع زیر تقسیم کرد:

۱- سینی های غربالی (Sieve Tray):

سینی های غربالی، صفحات مشبک می باشند که بخارات از منافذ آن عبور کرده و به صورت حباب هایی وارد مایع روی سینی می شوند. این سینی ها نسبت به دو نوع دیگر بسیار ارزان بوده و ظرفیت بالاتری دارند. مزیت دیگر این سینی ها افت فشار کم آنها است که مجموعاً باعث شده که در طراحی ها در صورتی که مشکل عمده ای در میان نباشد به عنوان اولین انتخاب در نظر گرفته شود.

معرفی انواع برج های جداسازی

تصویر سمت راست سینی یک پاس گذر و تصویر سمت چپ سینی دو پاس گذر می باشد

۲- سینی دریچه ای (Valve Tray):

این سینی ها نیز صفحات سوراخ دار می باشند که هر سوراخ مجهز به یک صفحه کوچک (دیسک) متحرک می باشد. سوراخ های سینی می تواند مدور یا مستطیل باشد. در دبی کم بخار، صفحه بر روی سوراخ مستقر شده و آن را به نحوی می پوشاند که مایع چکه نکند. دریچه منافذ در ۲ نوع ثابت و متحرک ساخته می شوند. با افزایش دبی بخار دریچه در امتداد قائم به طرف بالا حرکت کرده و مجرا را برای عبور بخار باز می کند. این سینی ها قیمت مناسبی دارند و نسبت به تغییرات دبی بخار انعطاف پذیر می باشند.

معرفی انواع برج های جداسازی

تصویر سمت راست دارای دریچه های متحرک و تصویر سمت چپ دارای دریچه های ثابت می باشد

معرفی انواع برج های جداسازی

تصویر فوق نحوه عملکرد سینی دریچه ای را نشان می دهد

۳- سینی های فنجانی (Bubble Cap Tray):

این سینی متشکل از یک صفحه مشبک است که روی هر سوراخ یک لوله هدایت گاز به بالا و یک فنجان وارونه روی آن وجود دارد. در سینی فنجانی معمولاً لایه ای از مایع بر روی سینی باقی می ماند و گاز خروجی از زیر فنجان باید از داخل این لایه عبور کند. شکاف های روی هر فنجان، مستطیلی با عرض ۰٫۳ تا ۰٫۹۵cm و طول ۱٫۳ تا ۳٫۸cm می باشد. از مزایای این سینی ها این است که اولاً نشتی مایع از طریق سوراخ های سینی وجود ندارد ، همچنین در دبی های بسیار کم گاز به خوبی عمل می کند.

معرفی انواع برج های جداسازی

تصاویر بالا شکل سینی های فنجانی را نشان می دهد

معرفی انواع برج های جداسازی

تصویر فوق نحوه عملکرد سینی فنجانی را نشان می دهد

برج های تقطیر پر شده (Packed Bed Distillation Tower):

طرز کار برج های پر شده به همان صورت برج های سینی دار می باشد، با این تفاوت که در برج های پر شده سینی وجود ندارد بلکه تمام برج از اجسامی با جنس و شکل معین پر شده است که به این اجسام پرکن (Packing) می گویند. پرکن ها عموماً بر دو نوع منظم و نامنظم تقسیم بندی می شوند؛ پرکن های منظم در برخی موارد حتی بر سینی ها نیز برتری دارند.

در این برج ها نیز همانند برج های سینی دار مایع از بالا و گاز از پایین جریان پیدا می کند. توزیع مایع در برج های پرکن حائز اهمیت بسیاری است زیرا توزیع ناهمسان موجب خشک ماندن برخی قسمت های بستر و در نتیجه کاهش راندمان تماس گاز -مایع می شود. جهت نگه داشتن بستر پرکن یک سینی زیرین و برای جلوگیری از انبساط بستر یک سینی بالایی در برج های پرکن تعبیه می شود. معرفی انواع برج های جداسازی چند نمونه از پرکن های منظم چند نمونه از پرکن های نامنظم پرکن های منظم دارای برتری های زیر نسبت به برج های سینی دار می باشد:

1. افت فشار بسیار کمتر

ارتفاع کمتر برج به ازاء انتقال جرم برابر

قابلیت پاسخگویی به محدوده وسیعی از دبی مایع

پرکن ها باید خصوصیات زیر را داشته باشند:

1. سطح تماس زیادی بین مایع و گاز ایجاد کند

افت فشار گاز در هنگام عبور از پرکن کم باشد

از لحاظ شیمیایی در برابر سیالات داخل برج، بی اثر باشد

قیمت مناسبی داشته باشد

برج های استخراج (Extracting Towers):

در استخراج مایع- مایع دو فاز را باید در تماس با یکدیگر قرار داد تا عمل انتقال جزء مورد نظر انجام شده و سپس جداسازی صورت گیرد. در استخراج، چون چگالی دو فاز نزدیک به یکدیگر می باشد، برای اختلاط و جداسازی نیروی محرکه کمی در دسترس است. در این حالت عمل مخلوط کردن دو فاز مشکل و جداسازی آن ها مشکل تر است. ویسکوزیته هر دو فاز نسبتاً بالا و سرعت حرکت مواد در بیشتر قسمت های دستگاه های استخراج پایین است.

در نتیجه در بسیاری از دستگاه های استخراج، نیروی محرکه لازم برای اختلاط و جداسازی با روش های مکانیکی تامین می شود. محصول استخراج ممکن است سبک تر یا سنگین تر از محصول پسماند باشد در نتیجه محصول استخراج در بعضی از دستگاه ها از قسمت فوقانی و در بعضی دیگر از قسمت تحتانی دستگاه خارج می شود. مهم ترین دستگاه ها و برج هایی که در استخراج بکار برده می شوند عبارتند از :

معرفی انواع برج های جداسازی

نمونه ای از استخراج کننده RDC

سپتامبر 1, 2020سپتامبر 1, 2020

پیوستگی و بقای جرم در سیالات

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مکانیک

بقای جرم – پیوستگی

در مکانیک سیالات، به یک جز کوچک سیال که شامل تعداد بسیار زیادی مولکول است «حجم کنترل» (Control Volume) می‌گویند. تعریف حجم کنترل و مشخص کردن مرزهای آن، یکی از اساسی‌ترین مسائل در علم مکانیک سیالات برای تعیین معادلات بقای جرم و پیوستگی است و این مطلب به بیان دقیق مفاهیم مرتبط با آن می‌پردازد. در ادامه نشان داده می‌شود که حجم کنترل می‌تواند ساکن و یا متحرک باشد و همچنین شکل آن نیز با زمان تغییر کند.

برای تعریف پیوستگی ابتدا کمیت‌های شدتی و مقداری را تعریف می‌کنیم. «کمیت شدتی» (Intensive Property)، خاصیتی از یک ماده است که به اندازه سیستم و یا مقدار آن ماده بستگی نداشته باشد. برای مثال، دما و چگالی یک جسم با نصف کردن آن جسم تغییر نمی‌کنند، بنابراین این دو خاصیت، کمیت‌های شدتی هستند. به خواصی که اندازه آن‌ها به اندازه سیستم و یا مقدار ماده بستگی دارند «کمیت‌های مقداری» (Extensive Property) می‌گویند. برای مثال، جرم، حجم و گرمای منتقل شده از جسم کمیت‌های مقداری هستند.

معادله پیوستگی به صورت کلی، تغییرات یک کمیت شدتی مانند L را در یک سیستم بیان می‌کند. لازم به ذکر است که سیستم به صورت مجموعه‌ای از اجزا تعریف می‌شود که ویژگی‌های اساسی این اجزا در طول زمان بدون تغییر باقی می‌مانند. برای بیان معادله پیوستگی ابتدا به بررسی مفهوم «بقای جرم» (Conservation of Math) می‌پردازیم. معادله بقای جرم برای یک سیستم که در یک میدان جریان سیال قرار دارد به شکل زیر قابل تعریف است:

رابطه 1

رابطه ۲

این روابط نشان می‌دهند که جرم سیستم در طول زمان ثابت می‌ماند. همچنین دقت شود که انتگرال نشان داده شده در رابطه بالا، روی حجم سیستم اعمال می‌شود. این معادلات به وضوح بیان می‌کنند که در یک سیستم بسته، جرم سیستم در طول یک فرایند ثابت باقی می‌ماند. در ادامه برای بیان جزئیات روابط بقای جرم و پیوستگی (پایستگی جرم)، از فرم رایج معادله انتقال رینولدز استفاده می‌کنیم. که این معادله به شکل زیر نمایش داده می‌شود:

رابطه ۳

سمت چپ این معادله، نرخ تغییرات کمیت مورد نظر ما در سیستم را بیان می‌کند. ترم اول در سمت راست رابطه بالا، نشان دهنده انتگرال روی حجم کنترل است و شامل ترم‌های «چشمه» (source) و «چاه» (sink) می‌شود. ترم دوم سمت راست معادله انتقال رینولدز نیز نشان دهنده انتگرال‌گیری روی سطح‌های حجم کنترل مورد نظر ما است. این قسمت معادله بیان می‌کند که چه مقدار سیال از مرز‌های حجم کنترل به سمت داخل و یا خارج آن عبور می‌کند.

در صورتی که پارامتر مورد نظر در معادله انتقال رینولدز (B) برابر با جرم در نظر گرفته شود، مقدار متغیر b برابر با یک می‌شود. در نهایت با اعمال معادله انتقال رینولدز روی یک حجم کنترل ثابت و بدون تغییر شکل که در تصویر بالا نشان داده شده است، معادله نهایی به فرم زیر در می‌آید.

سمت چپ معادله بالا، نرخ زمانی تغییرات جرم سیستم را نشان می‌دهد و به صورت مجموع دو ویژگی مهم از حجم کنترل بیان می‌شود که عبارات سمت راست معادله را تشکیل می‌دهند. عبارت اول، نرخ زمانی تغییرات جرم در داخل حجم کنترل را به شکل زیر نشان می‌دهد.

همچنین عبارت دوم، جریان جرمی از طریق مرزهای حجم کنترل را مطابق با معادله زیر نشان می‌دهد.

عبارت داخل انتگرال بالا، حاصل ضرب سرعت عمود بر قسمت کوچکی از سطح مقطع ( $V .^n$ ) را در دیفرانسیل سطح مقطع (dA)، نشان می‌دهد. علاوه بر این، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، در صورتی که مقدار $V .^n$ مثبت باشد، جهت جریان سیال به سمت خارج از مرزهای حجم کنترل است و در صورتی که مقدار $V .^n$ منفی باشد جهت جریان سیال به سمت داخل حجم کنترل است.

بنابراین انتگرال فوق حاصل جمع عبارت $ρ V .^n d A$ ، روی تمام سطوح حجم کنترل است و می‌توان آن را به فرم زیر نشان داد.

در رابطه بالا، $˙ m$ جریان جرمی را نشان می‌دهد و می‌توان نتیجه گرفت که اگر عبارت سمت چپ معادله، مقدار مثبتی داشته باشد جریان خالص به سمت خارج از حجم کنترل است و در صورتی که حاصل عبارات سمت چپ معادله، مقداری منفی باشد، جریان خالص به سمت داخل حجم کنترل است.

معادله بقای جرم را می‌توان برای حالت پایا بازنویسی کرد. توجه شود که در حالت پایا، تمامی خواص میدان جریان از جمله چگالی ثابت می‌مانند. بنابراین از ترم اول سمت راست معادله (3) صرف نظر می‌شود. به عبارت دیگر در حالت پایا رابطه زیر برقرار است:

بنابراین برای بیان معادله بقای جرم به فرم حجم کنترلی، معادلات ۱، ۲ و ۳ را با یکدیگر ترکیب می‌کنیم. نتیجه نهایی به فرم رابطه زیر خواهد بود که به آن «معادله پیوستگی» (Continuity Equation) می‌گویند.

محاسبه سرعت متوسط

معمولا برای محاسبه جریان جرمی از یک سطح مقطع مشخص سیال به مساحت A، از رابطه زیر استفاده می‌شود.

در این رابطه $ρ$ چگالی، Q دبی حجمی و V سرعت متوسط جریان سیال عمود بر سطح مقطع A است. از رابطه بالا برای محاسبه سرعت (V) و چگالی ( $ρ$ ) متوسط یک سیال نیز استفاده می‌شود. در اکثر مسائلی که ما با آن‌ها سر و کار داریم سیال به صورت غیر قابل تراکم در نظر گرفته می‌شود و چگالی آن تغییر نمی‌کند. بنابراین در چنین مسائلی، چگالی نقطه‌ای و متوسط سیال در یک سطح مقطع، یکسان هستند.

برای محاسبه سرعت متوسط سیال عبوری از سطح مقطع A، جریان جرمی محاسبه شده توسط رابطه بالا را با جریان جرمی حاصل از رابطه انتگرالی برابر می‌گذاریم. رابطه انتگرالی محاسبه جریان جرمی که در بخش قبلی به آن اشاره شد، به فرم زیر است.

بنابراین سرعت متوسط سیال مطابق با رابطه زیر محاسبه می‌شود.

مثال

لوله‌ای به شعاع R را مطابق شکل زیر در نظر بگیرید. سیالی غیر قابل تراکم به صورت پایا در آن جریان دارد. در مقطع «1»، سرعت سیال برابر با مقدار ثابت U است و جهت آن در تمامی نقاط، موازی با محور لوله است. در مقطع «2»، پروفیل سرعت سیال به صورت متقارن و سهموی است به طوری که مقدار آن روی دیواره برابر با صفر و در مرکز لوله ماکزیمم ( $u_{m a x}$ ) است. برای راهنمایی، رابطه‌ سرعت بر حسب فاصله از مرکز لوله برای مقطع «2» در شکل نشان داده شده است. در این مسئله ابتدا رابطه بین سرعت مقطع «۱» (U) و ماکزیمم سرعت مقطع «2» ( $u_{m a x}$ ) را بیابید. سپس به محاسبه رابطه بین سرعت متوسط در مقطع «2» و و $u_{m a x}$ بپردازید.

انتخاب مناسب حجم کنترل، اولین گام برای پاسخ به این مسئله است. حجم کنترل مورد نظر در شکل بالا با خط‌چین نمایش داده شده است. در ابتدا رابطه پیوستگی که در بخش قبلی بیان کردیم را برای این حجم کنترل می‌نویسیم. توجه به این نکته ضروری است که ترم اول معادله پیوستگی برای جریان پایا برابر با صفر است. بنابراین داریم:

در مقطع «1» سرعت سیال، مقداری ثابت و برابر با U دارد، بنابراین معادله پیوستگی در مقطع «1» به صورت رابطه زیر بیان می‌شود:

سرعت سیال در مقطع «۲» یکنواخت نیست و برای محاسبه انتگرال موجود در معادله پیوستگی، نیاز به تعیین dA است. بنابراین dA را مطابق با شکل زیر به صورت یک واشر به شعاع r و ضخامت dr در نظر می‌گیریم. این واشر مساحتی برابر با dA دارد.

بنابراین دبی جرمی عبوری از مقطع ۲ با استفاده از رابطه زیر قابل محاسبه است.

دبی جرمی عبوری از مقطع‌های ۱ و ۲ باهم برابر هستند. بنابراین با ترکیب معادلات ۱، ۲ و ۳ رابطه زیر برای سیال به دست می‌آید.

در ادامه با توجه به فرض غیر قابل تراکم بودن سیال، چگالی مقطع‌های «1» و «2» را با یکدیگر برابر قرار می‌دهیم و در نهایت رابطه سرعت مقطع «2» که به صورت سهومی است را در رابطه بالا وارد می‌کنیم.

با انتگرال گیری از رابطه بالا در طول شعاع لوله به رابطه زیر می‌رسیم و ارتباط بین سرعت مقطع «۱» (U) و ماکزیمم سرعت مقطع «2» ( $u_{m a x}$ ) به دست می‌آید.

روش عمومی محاسبه سرعت متوسط در سیالات، استفاده از رابطه‌ای است که در درس‌نامه ارائه شد. در اینجا می‌دانیم که سیال مورد نظر در این مسئله غیر قابل تراکم است و در این شرایط، سرعت متوسط سیال در تمامی مقاطع لوله یکسان در نظر گرفته می‌شود. بنابراین رابطه بین سرعت متوسط در مقطع «2» و و $u_{m a x}$ به فرم زیر قابل محاسبه است.

تعمیم معادله پیوستگی برای حجم کنترل متحرک و بدون تغییر شکل

در قسمت‌های قبل، معادله پیوستگی را در حالتی بیان کردیم که حجم کنترل ثابت بود و تغییر شکلی در آن رخ نمی‌داد. در ادامه به بررسی معادله پیوستگی با فرض حجم کنترل متحرک و بدون تغییر شکل می‌پردازیم و روابط حاکم بر آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم. همانطور که در قسمت قبلی اشاره شد انتخاب حجم کنترل مناسب، مهمترین گام در پاسخگویی به مسائل مکانیک سیالات است و در صورتی که حجم کنترل به درستی انتخاب نشده باشد، محاسبات لازم چندین برابر خواهند شد. این موضوع در قالب مثال‌، مورد بررسی قرار گرفته است.

در برخی از مسائل انتخاب حجم کنترل متصل به مرجع متحرک، موجب سادگی راه حل مسئله می‌شود. برای مثال یک هواپیمای در حال حرکت را در نظر بگیرید. در صورتی که حجم کنترل، موتور جتی باشد که با هواپیما در حال حرکت است، مسئله به سادگی قابل حل است. مهم‌ترین پارامتر در این مسائل، سرعت سیال نسبت به حجم کنترل متحرک است که برای محاسبه آن می‌توان از رابطه زیر استفاده کرد. در این رابطه، ارتباط بین سرعت‌های مختلف نشان داده شده است.

W سرعت نسبی سیال را نشان می‌دهد و برابر با سرعتی است که توسط ناظر متحرک با حجم کنترل، دیده می‌شود. $V_{c v}$ سرعت حجم کنترل را نشان می‌دهد که برابر با سرعت حجم کنترل نسبت به ناظر ساکن است. V نیز سرعت مطلق سیال است که نسبت به ناظر ساکن اندازه‌گیری می‌شود.

برای محاسبه معادله پیوستگی، رابطه بین سرعت‌ها که در معادله بالا نشان داده شده است را در معادله انتقال رینولدز وارد می‌کنیم. در نهایت رابطه پیوستگی اصلاح شده، به فرم زیر در می‌آید:

سپتامبر 1, 2020سپتامبر 1, 2020

اثرات گاز دی اکسید کربن بر سلامتی

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

کربن دی‌اکسید یا گازکربنیک (با فرمول شیمیایی CO_۲)، از ترکیب کربُن با اکسیژن به دست می‌آید. گاز کربنیک بر اثر سوختن زغال و مواد آلی در مجاورت اکسیژن، تخمیر مایعات، تنفس جانوران و گیاهان و غیره به دست می‌آید. (به‌طور بسیار ساده‌تر می‌توان گفت زمانی که کربن می‌سوزد-یا به عبارت دیگر سوختن کامل صورت می‌گیرد-گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود) کربن دی‌اکسید دارای دو پیوند دوگانه o=c=o می‌باشد تعداد پیوندهای کووالانسی در آن ۴ می‌باشد و دو قلمرو الکترونی دارد.

گاز دی اکسید کربن گازی است بی‌رنگ، بی‌بو، دارای طعمی مایل به اسید. وزن مخصوص آن ۱/۵۲ است. چون این گاز سنگین‌تر از هواست، همیشه در طبقهٔ پایین محیطی که حاصل می‌شود، پخش می‌گردد. (این گاز۰۳\۰٪ از هوا را تشکیل می‌دهد)

گیاهان از آن در فرایند فتوسنتز برای فرآوری کربوهیدرات‌ها بهره می‌برند و با گرفتن آن، از خود اکسیژن بیرون می‌دهند. CO_۲ حاضر در اتمسفر در نقش یک سپر حرارتی برای زمین کار می‌کند و با اثر گلخانه‌ای طبیعی خود، از سرما در زمین جلوگیری می‌کند. اگرچه تراکم‌های بالای کربن دی‌اکسید در جو زمین، که با سوختن سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود، به عنوان آلاینده جوی شناخته می‌شود.

گازهای گلخانه‌ای که کربن دی‌اکسید نیز یکی از آنهاست باعث می‌شود که اشعه‌های خورشید با طول موج پایین و از ابرها که آن‌ها نیز جز گازهای گلخانه‌ای هستند بگذرند و بعد از برخورد به سطح زمین بازتاب شده و طول موج آن افزایش می‌یابد و از پرتوهای فرابنفش به فروسرخ تبدیل می‌گردد.

پرتوهای فروسرخ خطرناک نیستند و بعد از برخورد به گازهای گلخانه‌ای بازمی‌گردند و نمی‌توانند از آنجا عبور کنند و باعث گرم شدن می‌شوند.

در صورت تنفس این گاز انسان ابتدا احساس تنگی نفس کرده و پس از مدت بسیار طولانی ممکن است خفه شود. دی‌اکسید کربن برخلاف اکسیژن که باعث شعله‌ور تر شدن آتش می‌شود، باعث خفگی آتش می‌شود، به همین خاطر است که در کپسول‌های آتش‌نشانی گاز دی‌اکسید کربن وجود دارد.

به‌طور طبیعی در جو زمین به عنوان گاز ردیابی در غلظت حدود ۰٫۰۴ درصد (400 ppm) در حجم اتفاق می‌افتد. منابع طبیعی شامل آتشفشان، چشمه‌های آب گرم و گیزرها هستند و از طریق انحلال در آب و اسیدها از سنگ‌های کربنات آزاد می‌شوند. از آنجا که دی‌اکسید کربن محلول در آب است، به‌طور طبیعی در آب‌های زیرزمینی، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها، یخ پوشیده شده، یخچال‌ها و آب دریا رخ می‌دهد. این موجود در ذخایر نفت و گاز طبیعی است. دی‌اکسید کربن در غلظت‌های معمول مواجهه بی‌بو است، با این حال در غلظت‌های بالا بوی تند و اسیدی است.

به عنوان منبع کربن موجود در چرخه کربن، دی‌اکسید کربن جوی منبع اصلی کربن برای زندگی در زمین است و غلظت آن در فضای صنعتی قبل از صنعت زمین از زمان دیر شدن پرکامبرین توسط موجودات فتوسنتز و پدیده‌های زمین‌شناسی تنظیم شده‌است. گیاهان، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌ها از انرژی نور برای فتوسنتز کربوهیدرات از دی‌اکسید کربن و آب استفاده می‌کنند، با اکسیژن به عنوان یک ماده زباله تولید می‌شود.

دی‌اکسید کربن (CO2) توسط تمام موجودات هوازی تولید می‌شود زمانی که آن‌ها متابولیزه کربوهیدرات و چربی برای تولید انرژی توسط تنفس. از طریق غرقابی ماهی و به هوا از طریق ریه‌های حیوانات سرزنده هوا تنفس، از جمله انسان، به آب منتقل می‌شود. دی‌اکسید کربن در طول فرایند فروپاشی مواد آلی و تخمیر قند در نان، آبجو و آبزی تولید می‌شود. این تولید توسط احتراق چوب و دیگر مواد آلی و سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ، زغال سنگ، زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی تولید می‌شود. از سوی دیگر، در بسیاری از فرایندهای اکسیداسیون در مقیاس بزرگ، به عنوان محصول جانبی ناخواسته، به عنوان مثال تولید اسید اکریلیک (بیش از ۵ میلیون تن در سال) است.

این یک ماده صنعتی چند منظوره است که برای مثال، به عنوان یک گاز غیرمستقیم در جوشکاری و آتش خاموش، به عنوان یک گاز فشار در اسلحه هوایی و بازیابی نفت، به عنوان یک ماده شیمیایی و در فرم مایع به عنوان یک حلال در کافئین قهوه و فوق بحرانی خشک کردن. این افزودنی به آب آشامیدنی و نوشابه‌های گازدار شامل آبجو و شراب‌های گازدار اضافه می‌شود تا اضافه شود. شکل جامد یخ زده از CO2، به نام یخ خشک شناخته شده به عنوان یک مبرد و به عنوان ساینده در انفجار خشک یخ استفاده می‌شود.

دی‌اکسید کربن مهم‌ترین گازهای گلخانه‌ای طولانی مدت در جو زمین است. از آنجاییکه انتشارات انسان‌شناسی انقلاب صنعتی، عمدتاً از استفاده از سوخت‌های فسیلی و جنگل زدایی، غلظت آن در جو به سرعت در حال افزایش است و منجر به گرم شدن کره زمین می‌شود. CO2 که در نتیجه استفاده از سوخت‌های فسیلی به اتمسفر وارد شده‌است “نشان دهنده [۴/۹۹ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای در سال ۲۰۱۳]” است. دی‌اکسید کربن همچنین باعث اسیدی شدن اقیانوس‌ها می‌شود، زیرا در آب برای تشکیل اسید کربنیک حل می‌شود.

گاز دي اكسيد كربن اثراتي را نيز بر بدن مي گذارد، تحقيقات نـشان داده اسـت كـه قـرار گـرفتن
طولاني مدت در معرض مقادير متوسط و مشخصي از گاز دي اكسيدكربن مي تواند اثرات سوئي بـر
سلامتي داشته باشد زيرا بر متابوليسم كلسيم- فسفر در بدن اثر گذاشته و باعث رسوب كلـسيم در
بافت ها مي گردد، همچنين مشخص شده است كه دي اكسيد كربن براي قلب نيز سمي مـي باشـد
زيرا نيروي انقباضي را در قلب كاهش داده و اين اثر با افزايش غلظت دي اكسيدكربن افـزايش مـي
يابد. از اين رو براي آن استانداردهايي تعريف شده است.

اهميت دي اكسيد كربن در چرخه حيات:

اهميت گاز دي اكسيد كربن در چرخه حيات از آنجايي كه اين گاز به عنوان يكي از تر كيبات هواي

تازه مي باشد مشخص است. در ارتفاع 30 كيلومتري از سطح دريا و فشار kPa ١٠ غلظت گـاز دي
اكسيدكربن (ppm ٣٦٠٪ (٠٫٠٣٦ تا ,(ppm ٣٩٠٪ (٠٫٠٣٩ )متغير است اين گاز به عنوان يكـي
از گاز هاي مهم و يك عامل اساسي در چرخه حيات موجودات زنده محسوب مي گردد و در چ رخـه
فتوسنتز گياهان نقش اساسي بازي مي كند ، دي اكسيدكربن در طـي تـنفس گياهـان ، حيوانـات،
قارچ ها و ميكروارگانيسم ها توليد مي گردد وسپس به صورت مستقيم و غير مستقيم در توليد غـذا
در گياهان استفاده شده و بدين ترتيب زنجيره كربن شكل مي گيرد،
دي اكسيد كربن در سيستم بافري بدن نقش بسيار مهمي برعهده دارد و تنظيم كننده و نگهدارنده
pH خون است، به همين دليل در بدن به آن بافركربنات ميگويند كه تشكيل شده است از يونهاي
بيكربنات و دي اكسيد كربن محلول به همراه اسيد كربونيك. اسيد كربونيك ميتواند يونهاي
هيدروكسيد را در بدن خنثي كرده و از اين طريق از بالا رفتن pH خون جلوگيري مي كند و در
زمان كاهش pH خون يون بيكربنات وارد عمل شده و يونهاي هيدروژن را كه باعث كاهش pH
خون شده خنثي كرده و در نهايت باعث ثابت نگه داشتن آن مي شود. افزايش و ياكاهش pH براي
حيات انسان خطرناك است، از اين رو ميتوان گفت دي اكسيد كربن با تنظيم pH خون در بدن
1 نقش حياتي دارد و براي ادامه حيات ضروري است.

خطرات سلامتي ناشي از دي اكسيد كربن:
در سال 2000يك سازمان تحقيقـاتي در آمريكـا مطالعـاتي را بـر روي گـازCO2 كـه مربـوط بـه
گزارشات حوادث آتش سـوزي از سـال 1975بـود انجـام داد، در ايـن تحقيقـات 51 مـورد حادثـه
درخصوص انتشار گاز CO2 از تجهيزات اطفاء حريق گزارش شده بود كه منجر به 72 مورد مـرگ و
145 مورد جراحت شده بود.
با توجه به اينكه CO2 گازي تقريبا بي بو و بي رنگ است تشخيص آن در محيط در مقادير كمتر از
40 % مشكل بوده و همچنين تشخيص مسموميت با آن نيز دشوار است، زيرا علائـم مـسموميت بـا
دي اكسيد كربن مشابه مسمويت با تعداد زيادي از آلاينده ها است و داراي اثر اختصاصي نيست.
همانطور كه گفته شد دي اكسيدكربن يك خفگي آور ساده است، مكانيسم خفگي به اين ترتيب
است كه افزايش ميزان CO2 باعث كاهش غلظت اكسيژن تا سطح خطرناك براي انسان ميگردد.
هرچند مطالعات بر روي حيوانات نشان ميدهد تركيب گاز CO2 با مونواكسيد كربن ميتواند باعث
افزايش سرعت اتصال مونواكسيد كربن به هموگلوبين شده و اثر خفه كنندگي آن را نشديد نمايد
.[3]
تحقيقات و ارزيابي ريسك بهداشتي ناشي از تماس با دي اكسيدكربن نشان مي دهـد كـه در زمـان
كوتاه حداكثر دوز قابل تحمل 3 %و در زمان طولاني 1 %است و بالاتر از اين مقادير بر روي سلامتي
در افراد عادي اثر خواهد داشت[4 .[
در ادامه اثرات حاصل از دي اكسيدكربن در غلظت هاي مختلف آمده است:
• قرارگيري در مدت طولاني در مقدار 1 %باعث ايجاد خواب آلودگي مي گردد.
• در غلظت 2 %اثراتي مانند مواد مخدر بر بدن داشته و باعث بالا رفتن ضـربان قلـب و فـشار
خون مي گردد و باعث مي شود كه ميزان شنوايي كاهش يابد [1 .[
• در 5 %باعث تحريك مركز تنفس، سرگيجه، گيجي و سختي تنفس همـراه بـا سـردرد مـي
گردد، حالت هاي اضطراب و آشفتگي هم مي تواند در اين غلظت ها ايجاد شود [5 .[
• در غلظت هاي حدود 8 %باعث سردرد، تعرق، تاري ديد، رعشه و كاهش هوشياري بعد از 5
تا 10 دقيقه درمعرض قرار گيري، مي گردد. [

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

هايپركاپنيا (Hypercapnia (يا افزايش غلظت دي اكسيدكربن در خون
هايپر كاپنيا يا هايپركاپني از واژه يوناني hyper به معني بالا و kapnos به معني دود استخراج شده
است و به حالتي گفته مي شود كه غلظت دي اكسيدكربن در خون بالا است، زماني كـه ايـن اتفـاق
در بدن مي افتد بر اثر يك واكنش طبيعي، بدن در شرايط تامين اكـسيژن بيـشتر قـرار مـي گيـرد،
مانند جابجايي ناگهاني سر در هنگام خواب.اگر در اين واكـنش شكـستي رخ دهـد و بخـوبي انجـام
نشود مي تواند به مرگ منجر شود و كشنده باشد، مانند سندرم مرگ ناگهاني نـوزادان . هايپركاپنيـا
در كل به دليل تنفس كم ( زماني كه نفس ها عميق نيست)، ناراحتي هاي ريه و يـا در زمـاني كـه
هوشياري فرد كم است اتفاق مي افتد، همچنين مي تواند در زماني كه مقادير دي اكسيد كـربن در
محيط بيشتر از حد نرمال است( مانند فوران آتش فشان و پديده هاي زمين گرمايي) دربعـد وسـيع
زيست محيطي اتفاق افتد و يا مي تواند به دليل تنفس مجدد دي اكسيدكربني كه از بازدم مي آيد
ايجاد شود

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

سپتامبر 1, 2020سپتامبر 1, 2020

تاثیر نور مستقیم آفتاب بر بدن

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

همیشه نکات مختلفی در مورد خورشید و تاثیر آن بر روی بدن گفته شده است.

تاثیرات منفی اشعه ماورای بنفش بر روی پوست و ایجاد سرطان یکی از نکات منفی نور خورشید است

که افراد را برای استفاده از انواع کرم ضد آفتاب و پیشگیری از مشکلات احتمالی ترغیب می‌کند.

یکی دیگر از مسائلی که در مورد نور خورشید گفته می‌شود، نیاز به آن برای جذب ویتامین دی است،

البته این نکته از تأثیرات مثبت نور خورشید محسوب می‌شود.

باید بدانید که نور خورشید تأثیرات مختلفی بر زندگی و بدن دارد که شاید حتی هرگز در مورد آن چیزی به گوشتان نخورده باشد

۱. قرمزی پوست بدن

اگر برای سال‌ها بدون محافظت از پوست، در معرض نور خورشید قرار گرفته باشید،

رنگ پوست بدن تغییر پیدا می‌کند و به رنگ قرمز متمایل می‌شود.

با افزایش سن نور خورشید باعث نازک شدن پوست می‌شود،

ساختارهای اطراف رگ‌های خونی را شل می‌کند و موجب منبسط شدن آنها می‌شود به همین دلیل است

که لکه‌های قرمز و قهوه‌ای روی پوست به وجود می‌آید که اغلب هم روی گونه‌ها و گردن مشاهده می‌شود.

به گفته متخصصین همه ساختارهای پوست می‌توانند ذوب شوند و حالت طبیعی خود را از دست بدهند.

در فرآیند ذوب شدن، کلاژن پوست پخش می‌شود و به رگ‌های خونی اجازه می‌دهد که از سطح دیده شوند.

متأسفانه این حالت برگشت‌ناپذیر است.

۲. خواب بهتر شبانه

ر اساس مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۳ در دانشگاه کلورادو انجام شد، مشاهده شده است

که نور طبیعی خورشید ریتم شبانه‌روزی بدن یا همان ساعت بیولوژیکی داخلی را تنظیم می‌کند

و موجب متعادل شدن چرخه خواب می‌شود.

طبق این مطالعه، برنامه طبیعی خواب شما با زمان طلوع خورشید و غروب آن منطبق است.

زمانی که به طور معمول خود را در معرض تور خورشید قرار دهید،

بدن شما به درستی می‌تواند ساعت داخلی خود را تنظیم کند تا به چرخه نور طبیعی نزدیک‌تر شود

و می‌توانید به خواب شبانه از این دید نگاه کنید که برای روز بعد انرژی کافی را به شما بازگرداند.

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

۳. حس و حال بهتر

تحقیقات نشان می‌دهند خورشید از نظر شیمیایی می‌تواند لبخند روی صورت شما به وجود آورد.

بر اساس مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۴ در دانشگاه پزشکی هاروارد

و بیمارستان عمومی ماساچوست انجام گرفت،

نور خورشید با آزاد کردن مواد شیمیایی در بدن برای داشتن حال خوب مانند بتا اندورفین در ارتباط است،

این ماده زمانی که فعالیت بدنی و ورزش نیز انجام بگیرد از بدن ترشح می‌شود. این ماده بر احساس خوب

و شادی تأثیر سریع دارد. البته همین نکته هشدار می‌دهد

که اگر فرد برای مدت طولانی در معرض نور خورشید قرار بگیرد

، ممکن است نوعی اعتیاد به خورشید را در او به وجود بیاورد.

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

۴. افزایش سطح ویتامین دی

همه افراد می‌دانند که گذراندن وقت در محیط خارج از خانه روشی خوب برای جذب ویتامین دی است.

مطالعات مختلف بر این نکته تأکید دارند که یکی از مزیت‌های قرار گرفتن در نور خورشید،

افزایش سطح ویتامین D موجود در اشعه ماورای بنفش است که باعث کاهش احتمال ابتلا به بیماری مالتیپل

اسکلوروزیس یا ام اس، پوکی استخوان و حتی آنفولانزا و سرماخوردگی می‌شود.

البته گفته می‌شود نور زیاد خورشید می‌تواند نتایج مورد انتظار را برعکس کند و سطح ویتامین را پایین بیاورد.

زمانی که نور خورشید به پوست برخورد می‌کند، مانند یک واکنش شیمیایی ویتامین دی اولیه را به ویتامین دی

تبدیل می‌کند و قطعاً این واکنش مفید است.

ولی برخی دیگر از مطالعات نشان می‌دهند که نور زیاد خورشید در یک روز این واکنش را در جهت وارونه انجام می‌دهد.

۵. مشکلات چشمی

در بسیاری از افراد مشکلات چشمی و دید، عارضه‌ای که با بالا رفتن سن اتفاق می‌افتد و متأسفانه اجتناب‌ناپذیر

است ولی مطالعات نشان می‌دهند که نور خورشید می‌تواند این مشکلات را بدتر و شدیدتر کند و این اتفاق در افراد

بالای ۴۰ سال بیشتر پیش می‌آید. طبق تحقیقی گه در سال ۲۰۱۱ در دانشگاه فوردهام انجام شد، اشعه ماورای بنفش

که باعث آسیب پوستی می‌شود، می‌تواند چشم‌ها را نیز دچار آسیب و مشکل کند و احتمال ابتلا به آب مروارید را

نیز افزایش دهد و در موارد حاد، این مشکل می‌تواند به کوری کامل تبدیل شد. برای پیشگیری از هرگونه مشکل

چشمی به دلیل نور خورشید، از عینک آفتابی استفاده کنید.

۶. کهیرهای پوستی

در افرادی که به مشکل پوستی بثورات نوری پلی مورفیک یا جوش نوری چندشکلی دچار هستند، زمانی که در

معرض نور خورشید قرار گیرند، به سادگی دچار کهیر می‌شوند. واکنش قرمز و خارش‌آور ممکن است در هر

قسمت از بدن و در عرض چند دقیقه تا چند ساعت بعد از قرار گرفتن در نور خورشید ایجاد شود. در آلرژی‌های

شدیدتر، نوعی بیماری به نام پورفیری ایجاد می‌شود که به عنوان بیماری گرگینه یا ومپایر شناخته می‌شود. در این

شرایط که به دلایل ژنتیکی یا مشکلات کبدی ایجاد می‌شود، پوست با نور خورشید به شکل حبابی و تاول ورم

می‌کند. خوشبختانه این بیماری آزاردهنده نادر است و افراد بسیار کمی را مبتلا می‌کند

۷. پیری پوست

بسیاری از علایم پیری پوست در افراد، به دلیل خورشید به وجود می‌آید. در اغلب موارد چین و چروک و نقاط

قهوه‌ای رنگ پوست موجب می‌شود فرد از آنچه هست پیرتر به نظر برسد. به گفته متخصصین تغییرات ساده‌ای در

سبک زندگی مانند به کار بردن کلاه و آفتاب‌گیر و استفاده از کرم‌های ضد آفتاب، تأثیر بسیاری خواهند داشت.

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

۸. درمان جوش صورت

نور خورشید به میزان کم و محدود می‌تواند به درمان برخی از مشکلات پوستی مانند آکنه و پسوریازیس کمک

کند. به طرز عجیبی روشی که باعث درمان می‌شود، روشی است که باعث ایجاد سرطان پوست هم می‌شود!

خورشید سیستم ایمنی سطح پوست را تضعیف می‌کند و باعث ضعیف شدن خط دفاعی در برابر سرطان می‌گردد،

در ادامه این روند شانس گسترش ملانوم بدخیم پوستی افزایش می‌یابد. با این حال مشکلاتی مانند آکنه، جوش

صورت و پسوریازیس پوستی به دلیل فعالیت بیش از حد سیستم ایمنی به وجود می‌آیند و اگر بتوان تا حدی قدرت

سیستم ایمنی را کاهش داد، می‌توان به درمان این مشکلات هم کمک کرد. البته متخصصین به شما هشدار می‌دهند

که به طور کامل برای درمان بیماری خود به نور خورشید اعتماد نکنید چون قرار گرفتن بیش از اندازه زیر نور

آفتاب می‌تواند موجب ابتلا به سرطان پوست گردد.

۹. لکه‌های قهوه‌ای رنگ روی پوست

دفعه بعدی که از نوشیدن لیموناد در فضای بیرون لذت می‌برید، سعی کنید که آن را از پوست خود دور نگه دارید،

چون در غیر این صورت ممکن است در عرض چند هفته به لکه‌های قهوه‌ای رنگ دچار شوید. گفته می‌شود زمانی

که پوست خود را زیر نور خورشید در برابر برخی میوه‌ها، گیاهان و حتی عطرهای خاص میوه‌ای قرار می‌دهید،

ممکن است لکه‌های قهوه‌ای درست در محل تماس پوست با میوه پدید آید. خوشبختانه این وضعیت بدون ضرر

است و خودش در عرض چند ماه درمان می‌شود.

۱۰. طول عمر بیشتر

بر اساس مطالعات اخیر، دوری از خورشید درست مانند مصرف سیگار، برای طول عمر شما مضر است.

این مطالعه که بر روی ۳۰ هزار زن سوئدی در طول ۲۰ سال انجام شده است، نشان می‌دهد امید به زندگی در

افرادی که از نور خورشید دوری می‌کرده‌اند، ۲.۱ سال کمتر از افرادی است زمان زیادی را در فضای آزاد سپری

کرده‌اند. زنانی که مدت زمان بیشتری در معرض نور خورشید قرار گرفته‌اند، در ریسک کمتری از ابتلا به

بیماری‌هایی مانند دیابت، ام اس و بیماری‌های قلبی قرار گرفته‌اند. برای افرادی که دوست دارند ساعاتی را در زیر

نور خورشید بگذرانند، این نکته خبر خوبی است ولی باید به یاد داشته باشید نور زیاد خورشید ریسک سرطان

پوست را هم افزایش می‌دهد. با استفاده از کرم ضد آفتاب، عینک آفتابی، کلاه‌های لبه‌دار و لباس‌های آستین‌دار و

بلند می‌توانید از مضرات احتمالی دوری کنید.

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

سپتامبر 1, 2020سپتامبر 1, 2020

علت سفید شدن مو در سن جوانی

پ ردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

بسياری از بيماریها نيز مي‌تواند روند سفيد شدن موها را تسريع كند. كمبود ويتامين‌هاي B ،

بخصوص اسيدپانتوتنيك و ويتامين 12 B يكی از موی سفید اين موارد است.

علت سفیدی مو:

طبیعی است که با افزایش سن، رنگ مو تغییر کند.

اما موهای سفید تقریباً در هر زمان از زندگی ممکن است ظاهر شوند.

حتی نوجوانان و افراد در 20 سالگی ممکن است متوجه رشته موهای سفید شوند.

بدن انسان میلیون ها فولیکول مو یا کیسه های کوچکی دارد که پوست آن را می پوشاند.

فولیکولها مو و رنگ یا سلولهای رنگی حاوی ملانین تولید می کنند.

با گذشت زمان، فولیکول های مو سلول های رنگدانه را از دست می دهند

و در نتیجه رنگ موی سفید ایجاد می شود.

در این مقاله ، برخی از دلایل سفید شدن مو در نوجوانی و جوانی را آماده کرده ایم:

کمبود ویتامین می تواند باعث سفیدی زودرس مو شود.

سیگار کشیدن مدت طولانی است که با سفید شدن مو مرتبط است.

جلوگیری از سفید شدن مو بستگی به علت آن دارد.

علاوه بر سن ، علل بسیاری نیز وجود دارد که منجر به سفید شدن موهای فرد می شود.

کمبود ویتامین:

موهای سفید و خاکستری ممکن است در هر سنی شروع به رشد کنند و

ممکن است در اثر عوامل مختلفی ایجاد شود.

هرگونه نقص ویتامین B-6 ، B-12 ،بیوتین ، ویتامین D یا ویتامین E می تواند

علت سفید شدن مو زودرس باشد.

کمبودهای غذایی روی رنگدانه تأثیر می گذارد ،

و این نشان می دهد که با مکمل ویتامین می توان باعث بازگشت رنگ مو شد.

ژنتیک :

براساس گزارشی، سفید شدن زودرس مو تا حد زیادی به ژنتیک مرتبط است.

نژاد و قومیت نیز تاثیر دارد. براساس همان مطالعه، سفید شدن زودرس مو

در افراد سفید پوست می تواند از 20 سالگی، در بین آسیایی ها 25 سالگی و

در آفریقایی-آمریکایی ها در 30 سالگی شروع شود.

استرس اکسیداتیو :

در حالی که سفید شدن موی سر بیشتر ژنتیکی است ،

ممکن است استرس اکسیداتیو در بدن نقش داشته باشد که فرآیند زودرس اتفاق بیفتد.

استرس اکسیداتیو باعث عدم تعادل می شود

وقتی آنتی اکسیدان ها برای خنثی کردن اثرات مضر رادیکال های آزاد کافی نباشند.

رادیکال های آزاد مولکول های ناپایدار هستند که به سلول ها آسیب می رسانند

و در پیری و بیماری نقش دارند.

استرس اکسیداتیو می تواند باعث پیشرفت بیماری ها از جمله ویتیلیگو شود.

ویتیلیگو همچنین ممکن است به دلیل مرگ سلولی ملانین یا

از بین رفتن عملکرد سلول، موها را سفید کند.

۱۰ دلیل سفید شدن موها

1- ژنتیک

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی
متخصصان می‌گویند ژن‌ها عامل اصلی تعیین‌کننده‌ی این هستند که موهایتان

در چه سنی رنگدانه از دست بدهند.

برای برخی افراد، این اتفاق حتی ممکن است قبل از 20 سالگی بیفتد و برای برخی دیگر،

اولین تارهای سفید نسبتاً دیر مشاهده می‌شوند.

هر چه پدر و مادر و پدربزرگ و مادربزرگتان زودتر موهایشان سفید شده باشد،

احتمال این که موهای شما هم زود سفید شوند، بیشتر است.

2- کمبود ملانین

در بیشتر موارد، کمبود ملانین عامل اصلی سفید شدن موهاست.

تولید ملانین به تغذیه مناسب و دریافت پروتئین کافی بستگی دارد.

کمبود این مواد مغذی باعث می‌شود میزانِ ملانین، از حد قابل قبول پایین‌تر بیاید.

3- عدم تعادل هورمون‌ها

هورمون‌های شما تأثیر زیادی بر روی رنگدانه‌ی موهایتان دارند.

عدم تعادل آن‌ها می‌تواند باعث سفید شدن زودهنگام موها شود.

4- برخی شرایط پزشکی

برخی شرایط اساسی پزشکی می‌توانند باعث از بین رفتن رنگدانه در موهایتان شوند.

آن‌ها عبارت‌اند از: کمبود ویتامین B12 یا مشکلات غده تیروئید و هیپوفیز.

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

5- استرس

استرس ناشی از برنامه‌های سرسام‌آور و مشغله‌های زیاد کاری،

یکی دیگر از دلایل مهم خاکستری شدن زودهنگام موهاست؛

چه به‌ تنهایی و چه به دلیل افزایش دیگر عادات نادرست مثل مصرف بیشتر فست فودها و…

در این شرایط.

6- مواد شیمیایی

بعضی اوقات، استفاده از محصولات شیمیایی مانند شامپوها، صابون‌ها، رنگ موها

و غیره ممکن است

به طور مستقیم باعث این مشکل شود و یا می‌تواند

با ایجاد عفونت یا آلرژی به طور غیرمستقیم موجب خاکستری شدن زودرس موها شود.
پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

7- عوامل خارجی

تغییر در رنگ موی شما می‌تواند به دلیل عوامل خارجی

مانند آب و هوا، آلودگی و قرار گرفتن در معرض برخی مواد شیمیایی رخ دهد.

این عوامل روند پیری را تسریع می‌کنند.

اخیراً در مورد فقدان رنگدانه در مو یک موفقیت اساسی حاصل شده است؛

به طوری که مشخص شد فولیکول‌های مو مقدار کمی پراکسید هیدروژن آزاد می‌کنند

که با گذشت زمان انباشته می‌شوند و با رنگ‌زدایی از موها باعث خاکستری شدن

و در نهایت سفید شدن آن‌ها می‌شوند.

با از بین بردن این تجمع، این امکان وجود دارد که موهای شما رنگ طبیعی

خود را دوباره به دست بیاورند.

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی
8- چاقی

در مطالعه‌ای که در سال 2015 در مجله

the American Academy of Dermatology منتشر شد،

دانشمندان مشاهده کردند افراد چاق ممکن است با افزایش خطر ابتلا

به خاکستری شدن زودرس موها مواجه شوند.

بدین منظور بهتر است وزنتان را در محدوده‌ی طبیعی نگه دارید.

9- کمبود ویتامین D

همان‌طور که ذکر شد برخی کمبودهای غذایی می‌توانند

موجب خاکستری شدن موها شوند؛ یکی از آن‌ها کمبود ویتامین د است.

یک مطالعه منتشرشده در مجله بین‌المللی Trichology نشان داد

کودکانی که دچار موهای خاکستری زودرس

بودند، در مقایسه با گروه کنترل، به میزان قابل توجهی دچار

کمبود یا مقدار ناکافی از ویتامین د بودند.

10- بیماری خودایمنی آلوپسی آره آتا

بیماری پوستی خود ایمنی آلوپسی آره‌اتامی‌تواند منجر به سفید شدن تارهای مو شود.

طبق توضیحات بنیاد ملی آلوپسی آره‌آتا، مبتلایان به این بیماری ممکن است

موهای سر یا بدنشان را کاملاً از دست بدهند.

این اتفاق به این دلیل می‌افتد که سیستم ایمنی بدن به فولیکول‌های مو حمله می‌کند

و باعث ریزش موها می‌شود و وقتی موی جدید رشد کرد، سفید می‌شود.

در اینجا لیستی از غذاهایی وجود دارد که به شما کمک می‌کند موهایتان رنگدانه دار شود:

– انواع توت:این میوه‌های ریز سرشار از ویتامین C هستند.
– جگر:با کم‌خونی و کمبود آهن مبارزه می‌کند.
– هویج:سرشار از ویتامین A است.
– برگ‌های کاری:سرشار از ویتامین‌ها و مواد معدنی مانند سلنیوم، ید، روی و آهن است.
– اسفناج:در تولید ملانین کمک می‌کند.
– تخم مرغ:سرشار از ویتامین B12 است.
– لوبیا:منبع غنی پروتئین است.
– تخمه آفتابگردان:سرشار از آنتی‌اکسیدان‌ها و مواد معدنی است.
– گردو:منبع غنی از مساست که به تولید ملانین کمک می‌کند.

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

سپتامبر 1, 2020سپتامبر 1, 2020

مکانیک جامدات

پردیس فناوری کیش ارتباط با صنعت

مکانیک جامدات

در سال 1336 هجری شمسی و مصادف با تاسیس دانشکده پلی تکنیک تهران دانشکده مهندسی مکانیک هم شروع به کار کرد و در سال 1340 اولین فارغ التحصیلان این رشته توانستند مدرک بگیرند. ابتدا مهندسی مکانیک و برق یکی بودند که با الکترو مکانیک گفته می شود می شدند و بعد از چهل سال از همدیگر جدا شدند و رشته های مجزا را تشکیل دادند ولی با پیشرفت صنعت هر کدام از آنها از همدیگر جدا شدند و به گرایش های مختلف تقسیم شدند که در این قسمت به معرفی گرایش طراحی‌ جامدات‌ می‌پردازیم.

کاربرد و شاخه ها

رشته مهندسی مکانیک دروس کاربردی زیادی دارد که کلا افراد این رشته باید بتوانند در ریاضیات دیفرانسیلی پیچیده و تجسم فیزیکی قدرتمند باشند و همینطور واحدهای کارگاهی و فعالیت در واحدهای تولیدی نیز در این رشته وجود دارد که افراد باید در آن ها توانمند باشند.
برای اینکه در رشته های دانشگاهی مخصوص رشته های مهندسی بتوانیم موفق باشیم باید به این رشته ها علاقه داشته باشیم و در کنار داشتن علاقه به درس های اساسی این رشته‌ها را هم تقویت کنیم به طور مثال در این رشته درسهای اساسی پایه در بخش مکانیک و ریاضی فیزیک شیمی و رسم فنی و باید خیلی قوی باشند و همچنین افراد باید هوش خوبی داشته باشند و روحیه مناسبی برای انجام فعالیت‌های این رشته‌ها داشته باشند.

گرایش جامدات

گرایش مکانیک جامدات از زیر شاخه های اصلی مهندسی مکانیک است که در این رشته رفتار مواد جامد تحت اثر بارگذاری های خارجی مورد بررسی قرار می گیرد قاب گذاری خارجی که از آن ثابت شود می تواند نیروی مکانیکی نیروی حرارتی الکتریکی باید ترکیب اینها باشد رفتار مواد با توجه به میزان بارگذاری می‌تواند متفاوت باشد به طور مثال اگر تغییر شکل ایجاد شود و این تغییر شکل بعد از اینکه نیروی خارجی برداشته میشود به حالت اول برگردد به این نوع تغییر شکل الاستیک می‌گویند ولی اگر تغییر شکل به حدی باشد که با اضافه کردن نیروهای بیشتر شود اما با برداشتن آن به حالت اول بر نگردد به این و تغییر شکل پلاستیک می گویند که روابط خاصی در رفتارهای متفاوت وجود دارد.

این گرایش در مقاطع بالاتر طراحی کاربردی نامیده می شود که هدفش تربیت آزمایشگاهی متخصصانی است که بتوانند در مراکز تولید و کارخانه ها اجزاء و مکانیزم ماشین آلات مختلف را طراحی کنند. درس های این رشته شامل دروس نظری، آزمایشگاهی، کارگاه و پروژه و کارآموزی است. فارغ التحصیلان این رشته پس از تحصیل می توانند در کارخانجاتی مثل خودروسازی، صنایع نفت، ذوب فلزات و صنایع غذایی و غیره مشغول به کار شوند و برای این دوره امکان ادامه تحصیل تا سطح کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور وجود دارد.

این افراد باید برای رسیدن به موفقیت در دروس جبر و مثلثات، هندسه، فیزیک و مکانیک قوی باشند و به زبان خارجی مسلط شوند. دروس مقاومت مصالح، طراحی و دینامیک از مهمترین درس های این رشته است و برای این رشته بازارکار خوبی وجود دارد.

مهندس طراحی جامدات و باید با همه نیروها و گشتاورهای که به اعضای ماشین وارد میشود آشنا باشه با آنها را بررسی کنند و بهترین قطعه را تولید کند این گرایش به طراحی ماشین آلات و اجزای آن ها و ارتعاش ماشین آلات دینامیک آنها می پردازند بدانید که دو گرایش طراحی جامدات و حرارت و سیالات رشته مکانیک فقط 20 واحد درسی متفاوت با یکدیگر دارند و به همین دلیل می‌توان گفت که فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند بازار کار نسبتا مشترکی داشته باشند. دروس این دوره شامل دروس نظری، آزمایشگاهی، کارگاه و پروژه و کارآموزی است.
فارغ‌التحصیلان این رشته قادرند در کارخانجات مختلفی مثل خودروسازی، صنایع نفت، ذوب فلزات و صنایع غذایی و غیره مشغول به کار شوند و برای این دوره امکان ادامه تحصیل تا سطح کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور وجود دارد. موفقیت این افراد در گرو تسلط بر دروس جبر و مثلثات، هندسه، فیزیک و مکانیک و همچنین آشنایی و تسلط آنان به زبان خارجی است. دروس مقاومت مصالح، طراحی و دینامیک از مهمترین درسهایشان است.

کاربرد و زمینه فعالیت گرایش مهندسی مکانیک جامدات
این گرایش در همه ی صنایع سهم دارد. مثلا در صنایع خودروسازی، هوافضا، دریانوردی، نظامی، نیروگاهی، ساختمان سازی، لوازم خانگی و …. به طور مستقیم و در برخی دیگر مانند صنایع پتروشیمی، پزشکی، داروسازی، هسته ای و … به طور غیرمستقیم.

نقش یک مهندس مکانیک در صنایع هوافضا جهت تولید یک محصول به شرح زیر است:

1) مطالعه و شناخت مساله و ارائه راه حل عملیاتی

2) فرآیند طراحی محصول اعم از طراحی مفهومی ، طراحی اولیه و طراحی دقیق

3) طراحی و تامین تجهیزات ، ماشین آلات و روش های تولید محصول با در نظر گرفتن پارامتر هزینه

4) تست و ارزیابی محصول تولیدی بر اساس استاندارد های مربوطه

5) تهیه تجهیزات و ماشین آلات مورد نیاز صنعت

تفاوت گرایش جامدات با دیگرگرایش های مهندسی مکانیک

گرایش جامدات بابقیه گرایش مهندسی مکانیک مکانیک تفاوت هایی دارند که از جمله این تفاوت ها این است که در گرایش جامدات به طراحی سازه و تجهیزات می پردازیم در مقابل آن بارگذاری خارجی مقاومت از خود نشان می دهد. وقتی که سازه در برابر بارگذاری خارجی از خود نشان می دهد با عنوان تنش شناخته می‌شود که به صورت نیرو بر واحد سطح تعریف می شود که لازم است بگوییم گرایش های دیگری مثل گرایش سیالات به بررسی مطالعه رفتاری مواد می‌پردازند که مقاومت در مورد بارگذاری خارج از خودشان نشان نمی‌دهند و گرچه ساخت و تولید هم که به تجهیزات و قالب های مواد سر و کار دارند.

نرم افزارهای مورد استفاده درگرایش جامدات

نرم افزار های مورد استفاده در حوزه جامدات را می توان به دو دسته تقسیم بندی نمود :

الف)نرم افزارهای مدلسازی

قابلیت های مهم این نرم افزارها شامل مدلسازی، مونتاژپذیری و نقشه کشی است. مهترین و پرکاربردترین آنها به این ترتیبند:

CATIA وSOLIDWORKS وAUTOCAD و WORKING MODEL

ب)نرم افزارهای تحلیل

شبیه سازی و مطالعه رفتاری سازه مورد مطالعه از ویژگی های مهم این نرم افزار ها می باشد که مهمترین آنها عبارتند از :

ABAQUS وANSYS WORKBENCH وHYPERWORLS DYNA و NASTRAN وADAMS و MATLAB و MATHEMATICA و MAPLE

بازار کار مهندسان مکانیک گرایش مکانیک

هم اکنون که با گرایش جامدات مهندسی مکانیک آشنا شدی بهتر متوجه می‌شوید که این رشته می‌تواند در صنایع مختلف بازار کار مناسبی را داشته باشد به طوری که این رشته با همه صنایع در ارتباط هست و زمینه فعالیت آن بسیار گسترده است که از جمله آنها می‌توان به مواردی همچون طراحی وسایل، تجهیزات و ماشین آلات مورد استفاده در صنایع مختلف مثل خودروسازی، هواپیمایی، نیروگاهها، پالایشگاهها و … اشاره کرد. با ظهور فناوریهای جدید مثل رباتیک و فناوری نانو ، عرصه ای جدید برای مهندسان مکانیک فراهم شده است که بازار کارشان بهتر شود.

درامد و تحقیق

حقوقی که مهندسین مکانیک دریافت می‌کنند در بخش‌های خصوصی بسیار متفاوت است هر شرکتی با توجه به هدفی که دنبال می‌کند و نوع پروژه که تعریف می کند، دستمزد متفاوتی را برای افراد مشخص می‌کند که این دستمزد اصولا ارتباط با سابقه کار، میزان تحصیلات و توانایی افراد دارد.
طبق آخرین آمار یک مهندس مکانیک که به عنوان کارشناس در حوزه های مختلف شاغل می شود به طور مانگین بین 800000 تومان تا 4000000 تومان حقوق میگیرد و اگر این افراد کارآفرین باشند و کار مستقلی در حوزه تخصصی شان، راه اندازی کرده باشند، شرایط متفاوت است و آنها با توجه به میزان فعالیت، تخصص، تلاش و پشتکارشان، درآمدهای متفاوتی دارند.

منبع:

https://www.imoshavere.com/%D9%85%D9%87%D9%86%D8%AF%D8%B3%DB%8C%E2%80%8C-%D9%85%DA%A9%D8%A7%D9%86%DB%8C%DA%A9%E2%80%8C-%DA%AF%D8%B1%D8%A7%DB%8C%D8%B4%E2%80%8C-%D8%B7%D8%B1%D8%A7%D8%AD%DB%8C%E2%80%8C-%D8%AC%D8%A7%D9%85%D8%AF%D8%A7%D8%AA%E2%80%8C-HJY149

سپتامبر 1, 2020سپتامبر 1, 2020

مومنتوم زاویه ای

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مکانیک

معادله مومنتوم زاویه‌ای

در بسیاری از مسائل مهندسی، «گشتاور» (Torque) حول یک محور، مفهوم بسیار مهمی است که با استفاده از رابطه  $<span id="MathJax-Element-1-Frame" class="mjx-chtml MathJax_CHTML" style="font-family: IRANSans !important;font-size: 17px !important;line-height: 0;text-indent: 0px;text-align: center;text-transform: none;font-style: normal;font-weight: normal;letter-spacing: normal;float: none;direction: ltr;max-width: none;max-height: none;min-width: 0px;min-height: 0px;border: 0px;margin: 0px;padding: 1px 0px" role="presentation" data-mathml="T=r\to\timesF\to"> T = \to r \times \to F$  محاسبه می‌شود. در این رابطه  $<span id="MathJax-Element-2-Frame" class="mjx-chtml MathJax_CHTML" style="font-family: IRANSans !important;font-size: 17px !important;line-height: 0;text-indent: 0px;text-align: center;text-transform: none;font-style: normal;font-weight: normal;letter-spacing: normal;float: none;direction: ltr;max-width: none;max-height: none;min-width: 0px;min-height: 0px;border: 0px;margin: 0px;padding: 1px 0px" role="presentation" data-mathml="r\to"> \to r$  بردار فاصله نیرو تا محور و  $<span id="MathJax-Element-3-Frame" class="mjx-chtml MathJax_CHTML" style="font-family: IRANSans !important;font-size: 17px !important;line-height: 0;text-indent: 0px;text-align: center;text-transform: none;font-style: normal;font-weight: normal;letter-spacing: normal;float: none;direction: ltr;max-width: none;max-height: none;min-width: 0px;min-height: 0px;border: 0px;margin: 0px;padding: 1px 0px" role="presentation" data-mathml="F\to"> \to F$  بردار نیرو را نشان می‌دهند. در مطلب «مومنتوم خطی در سیالات» برای محاسبه معادله مومنتوم خطی از قانون دوم نیوتن استفاده کردیم و به روابط قابل استفاده برای مسائل مکانیک سیالات دست یافتیم.

در این مطلب، هدف تعیین معادله مومنتوم زاویه‌ای است. این معادله را می‌توان با ضرب طرفین معادله مومنتوم خطی در فاصله نیرو از محور دوران محاسبه کرد. بنابراین برای شروع،‌ قانون دوم نیوتن برای یک ذره سیال را به فرم زیر می‌نویسم:

در این رابطه، V سرعت ذره سیال است که در یک سیستم مختصات لَخت محاسبه می‌شود. عبارت سمت راست رابطه بالا، نیروی خارجی که بر این ذره وارد می‌شود را نشان می‌دهد. در ادامه و برای محاسبه مومنتوم زاویه‌ای، گشتاور دو سمت رابطه فوق را نسبت به محور با فاصله r از آن، محاسبه می‌کنیم. برای این منظور، معادله بالا را به صورت ضرب خارجی r در دو طرف رابطه و به شکل زیر بازنویسی می‌کنیم.

رای ساده‌سازی رابطه بالا نیاز به استفاده از روابط ریاضی و مفهوم ضرب خارجی داریم. یکی از ویژگی‌های ضرب خارجی در ریاضیات، در رابطه زیر نشان داده شده است.

برای ساده‌سازی رابطه بالا از این نکته استفاده می‌کنیم که حاصل مشتق مادی r برابر با V می‌شود. بنابراین عبارت اول سمت راست رابطه فوق به صورت حاصل ضرب خارجی عبارت V در خودش در می‌آید که می‌توان آن را به فرم زیر نمایش داد.

بنابراین در صورتی که روابط 3، 4 و 5 در رابطه 2 قرار داده شوند، معادله مومنتوم زاویه‌ای به فرم زیر بازنویسی می‌شود.

رابطه فوق برای تمام ذراتی که در یک سیستم حضور دارند، صادق است. بنابراین این رابطه را می‌توان برای کل سیستم بازنویسی کرد. برای این منظور باید مومنتوم زاویه‌ای سیستم، به صورت مجموع مومنتوم زاویه‌ای تک تک ذرات تشکیل دهنده آن سیستم نوشته شود که این کار با استفاده از رابطه انتگرالی زیر انجام می‌شود.

در مکانیک سیالات با توجه به تعاریف سیستم و مشتق مادی، روابط زیر برای ذرات یک سیستم و مشتق مادی آن سیستم برقرار هستند.

سمت چپ این معادله، نرخ زمانی تغییرات مومنتوم زاویه‌ای سیستم را نمایش می‌دهد و عبارت سمت راست این معادله نشان‌دهنده مجموع گشتاور نیروهای خارجی است که به سیستم وارد می‌شود. نکته مهم دیگر این است که، گشتاور وارد بر یک حجم کنترل که به سیستم چسبیده است با گشتاور وارد بر آن سیستم برابر است.

کاربرد معادله مومنتوم زاویه‌ای در حل مسائل

معادله مومنتوم زاویه‌ای که در این بخش به بررسی آن پرداخته شد، در حل مسائل مربوط به ماشین‌های چرخان مانند توربوماشین‌ها، پره‌های توربین و کمپرسور و آب‌پاش‌های چمن به صورت رایج مورد استفاده قرار می‌گیرد. در هرکدام از مسائل با توجه به شرایط خاص آن مسئله، معادله مومنتوم زاویه‌ای به شکل‌های مختلف اصلاح می‌شود.

در برخی از مسائل برای ساده‌سازی حل، جریان به صورت یک بعدی در نظر گرفته می‌شود. در این حالت توزیع یکنواختی از سرعت متوسط در هر بخش جریان موجود است و ضرب خارجی موجود در رابطه مومنتوم زاویه‌ای به صورت ساده قابل محاسبه است.

در گروهی دیگر از مسائل مکانیک سیالات برای ساده‌سازی معادله مومنتوم زاویه‌ای، جریان به صورت پایا در نظر گرفته می‌شود. در این حالت عبارت اول سمت چپ معادله مومنتوم زاویه‌ای به شکل زیر نوشته می‌شود و برابر با صفر است.

سپتامبر 1, 2020سپتامبر 1, 2020

تونل باد

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مکانیک

تونل باد را می‌توان به عنوان یک محفظه بسیار بزرگ معرفی کرد که جریان هوا در آن با سرعت مشخصی در حال حرکت است. یکی از کاربردهای تونل باد، شبیه‌سازی وضعیت پرواز است. در این حالت، محققین از تونل باد برای فهم دقیق شیوه پرواز هواپیما، استفاده می‌کنند. برای مثال شرکت «ناسا» (NASA) با انجام آزمایش روی مدل‌های کوچک هواپیما و فضاپیما در تونل‌های باد، به پیشرفت علم هوافضا و آیرودینامیک کمک بسیار زیادی کرده است.

برخی از تونل‌های باد، به اندازه کافی بزرگ هستند و به کمک آن‌ها می‌توان اجسام با اندازه واقعی را مورد آزمایش قرار داد. تونل باد، جریان هوا را از اطراف جسمی مانند هواپیما عبور می‌دهد و در این حالت، تصور می‌شود که این جسم به صورت واقعی در حال پرواز است. در واقع در حالت واقعی، جسم در هوا حرکت می‌کند و در تونل باد، هوا روی جسم در حال حرکت است. در هر دو حالت ذکر شده، سرعت نسبی جسم و هوا نسبت به یکدیگر یکسان هستند.

در مکانیک سیالات دو راه برای محاسبه پارامترهای مختلف میدان جریان سیال مانند سرعت و فشار موجود است. راه اول حل عددی معادلات ناویر استوکس و پیوستگی در علم دینامیک سیالات محاسباتی است که این حل‌های عددی با استفاده از روش‌های مختلف مانند روش تفاضل محدود، روش حجم محدود و المان محدود انجام می‌شوند. راه دوم نیز انجام آزمایشات تجربی در تونل‌های باد و یا محیط‌های آزمایشگاهی دیگر است.

تونل باد چگونه کار می‌کند؟

اکثر مواقع، فن‌های قدرتمندی باعث جریان یافتن هوا در تونل باد می‌شوند. فن، یک توربوماشین است که سیال کاری آن، هوا در نظر گرفته می‌شود. جسم مورد آزمایش در تونل باد، در یک نقطه ثابت شده و قابلیت حرکت ندارد. این جسم می‌تواند یک مدل کوچک از ماشین و یا یک قسمت جزئی آن و یا حتی یک هواپیما و فضاپیما، با اندازه واقعی باشد. جسم قرار گرفته در تونل باد را می‌توان یک مدل رایج واقعی مانند توپ تنیس نیز در نظر گرفت. در این حالت، هوای عبوری از اطراف جسم ساکن در تونل باد، نماینده خوبی برای بیان حالتی است که جسم در دنیای واقعی، درون هوا حرکت می‌کند.

برای نشان دادن شیوه تغییراتی که روی هوا اطراف جسم صورت می‌گیرد، از «دود» (Smoke) استفاده می‌شود. دود همراه جریان اطراف جسم حرکت می‌کند و شیوه تغییرات جریان را نمایش می‌دهد. این مورد در شکل زیر نشان داده شده است. گردابه‌ها و جریان دنباله‌ای پشت این توپ تنیس به وضوح در این شکل قابل رویت هستند.

در واقع به صورت کلی می‌توان بیان کرد که تونل باد، ابزاری است که از آن برای مطالعه برخورد هوا با یک جسم استفاده می‌شود. همانطور که بیان شد، مدل در مقطع تست تونل باد به صورت ساکن قرار داده شده است، بنابراین نیروی لیفت و درگ وارد بر آن را می‌توان به راحتی با محاسبه میزان نیروی کششی در راستاهای مختلف آن مقطع ثابت، اندازه‌گیری کرد.

برای اندازه‌گیری خطوط جریان و «آشفتگی» (Turbulence) موجود در سطح، می‌توان از روغن‌های رنگی و یا خاک رس استفاده کرد. همچنین خطوط جریان در نقاط کمی دورتر از سطح را می‌توان با استفاده از تزریق دود نمایش داد. تونل‌های باد پیشرفته با استفاده از «اثر داپلر» (Doppler Effect) و یا دوربین‌هایی با سرعت ضبط تصویر بالا، جریان هوا اطراف جسم را به نمایش می‌گذارند. شکل زیر روش «سرعت سنجی تصویری ذرات» (Particle Image Velocimetry) را به تصویر کشیده است. این روش به صورت خلاصه با نماد PIV نمایش داده می‌شود.

در روش PIV، قسمتی از جریان عبوری از روی جسم با لیزر روشن و در فواصل زمانی کوتاه به کمک دوربین سریع تصویر برداری می‌شود. در نهایت، تحلیل این تصاویر با استفاده از نرم‌افزارهای پردازش تصویر صورت می‌پذیرد و با استفاده از این تحلیل‌ها، میدان جریان اطراف جسم محاسبه می‌شود. در واقع به صورت خلاصه در این روش، ابتدا باید با استفاده از پردازش تصویر، میزان جابه‌جایی تک تک ذرات در یک فاصله زمانی مشخص را محاسبه کرد و بعد از آن با اندازه‌گیری حاصل تقسیم جابه‌جایی ذرات بر فاصله زمانی، سرعت هرکدام از ذرات را به دست آورد.

تونل‌های باد را می‌توان بر اساس شکل ظاهری به دو دسته کلی «تونل‌های باد مدار بسته» (Closed-Circuit Wind Tunnels) و یا «مدار باز» (Open-Circuit) تقسیم‌بندی کرد. همچنین بر اساس سرعت هوا، تونل باد به چهار دسته «زیر صوت» (Subsonic)، «نزدیک صوت» (Transonic)، «صوت» (Sonic)، «بالای صوت» (Supersonic) و «مافوق صوت» (Hypersonic) تقسیم می‌شوند.

همانطور که در مطالب قبلی وبلاگ فرادرس اشاره شد، عدد ماخ به صورت نسبت سرعت سیال به سرعت صوت در آن دما تعریف می‌شود. این موضوع را می‌توان با استفاده از رابطه زیر بیان کرد.

در این رابطه، u سرعت سیال و c سرعت صوت را نشان می‌دهند. در صورتی که عدد ماخ کمتر از 0.8 باشد، جریان به صورت زیر صوت است. اگر عدد ماخ در محدوده 0.8 تا 1.2 قرار بگیرد، جریان حاصل جریان نزدیک صوت نامیده می‌شود. در صورتی که عدد ماخ بین 1.2 تا ۵ قرار بگیرد جریان را بالای صوت می‌نامند و جریان با عدد ماخ در محدوده ۵ تا ۱۰ مافوق صوت نامیده می‌شود.

یکی دیگر از انواع دسته‌بندی‌های تونل‌های باد، دسته‌بندی بر اساس فشار هوا است. در این حالت، تونل‌های باد شامل دو دسته «اتمسفری» (Atmospheric) و «چگالی متغیر» (Variable- Density) هستند.
هوای تونل باد در سرعت‌های کمتر از سرعت صوت با استفاده از فن‌های بزرگ تولید می‌شود. در سرعت بالاتر از سرعت صوت، از دو روش می‌توان برای ایجاد جریان هوا استفاده کرد. روش اول، تزریق جریان هوای فشرده از یک مخزن هوای فشرده در بالادست تونل باد است و در روش دوم از یک «تانک خلا» (Vacuum Tank) که در انتهای تونل باد قرار داده شده، استفاده می‌شود. در برخی از موارد نیز برای تولید یک سرعت مافوق صوت (سرعت جریان هوا در این حالت حداقل پنج برابر سرعت صوت است) از ترکیب این دو روش استفاده می‌شود.

اجزای اصلی تونل باد، شامل «مخروط ورودی» (Entrance Cone)، مقطع تست (Test Section)، «ناحیه عبور» (Regain Passage)، «موتور یا ملخ» (Propeller or Motor) و «ناحیه بازگشت» (Return Passage) است. «مستقیم‌کننده‌های جریان» (Flow Straighteners)، «پره‌های زاویه‌دار» (Corner Vanes)، «ردیف‌های هانی کامب» (Honeycomb Layers) که برای کاهش آشفتگی جریان استفاده می‌شوند، «مبدل‌های حرارتی هوا» (Air Heat Exchangers) و «دیفیوزرها» (Diffusers) نیز اجزای دیگری هستند که در تونل‌های باد مشاهده می‌شوند.

فشار سطح جسم در تونل‌های باد با استفاده از ایجاد حفره‌های کوچک روی سطح جسم و یا با استفاده از «لوله پیتوت» (Pitot Tubes) قابل اندازه‌گیری است. نیروهایی که به مدل وارد می‌شود را می‌توان با استفاده از اندازه‌گیری پارامترهای مختلف جریان در بالادست و پایین دست مدل، محاسبه کرد. با استفاده از لوله پیتوت می‌توان علاوه بر اندازه‌گیری فشار، سرعت جریان در بالا دست را نیز به شکل زیر به دست آورد.

تونل‌ باد و ورزش

امروزه تونل‌های باد در ورزش‌های گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرد که در آن‌ها سرعت ورزشکار، پارامتر بسیار مهم برای برنده شدن است. مسابقات موتورسواری، اتومبیل‌رانی، دوچرخه سواری، اسکی و قایقرانی، فقط بخشی از مثال‌هایی هستند که در آن‌ها از تونل باد برای کاهش تنها چند میلی ثانیه زمان استفاده می‌شود. در واقع شبیه‌سازی مسابقه و پرواز با استفاده از تونل باد و در نهایت اصلاح طراحی و ساخت، بسیار راحت‌تر از زمانی است که تست در محیط بیرون و واقعی انجام می‌شود.

همانطور که می‌دانید اکثر اتومبیل‌ها نیروی لیفت تولید می‌کنند. در این حالت، با افزایش سرعت اتومبیل، نیروی لیفت آن نیز افزایش پیدا می‌کند و تحت این شرایط اتومبیل ناپایدار می‌شود. برای مقابله با این شرایط، بسیاری از اتومبیل‌ها طوری طراحی شدند که در هنگام حرکت، لیفت منفی تولید کنند.

خودروهای خانواده «سدان» (Sedan) ضریب لیفتی برابر با 0.3 دارند، این در حالی است که ضریب لیفت خودروهای فرمول یک در حدود 3.8 محاسبه شده است. تمامی این موارد را می‌توان در یک تونل باد مشاهده و اندازه‌گیری کرد و از نتایج آن برای طراحی بهتر استفاده کرد.

همانطور که می‌دانیم، ضریب لیفت و ضریب درگ، پارامترهای بی‌بعدی هستند که با استفاده از تحلیل ابعادی در مسائل مختلف محاسبه می‌شوند و می‌توان آن‌ها را به ترتیب با استفاده از روابط زیر اندازه‌گیری کرد.

در این رابطه F_l و F_d به ترتیب نیروی لیفت و درگ را نشان می‌دهند. ρ چگالی سیال را بیان می‌کند و A مساحت سطحی از جسم است که نیروی لیفت و درگ را تجربه می‌کند. تعریف درست این مساحت در علوم مختلف متفاوت است و به عنوان یک قرار داد در علوم مختلف برای نمایش ضریب لیفت و درگ در نظر گرفته می‌شود.

تونل‌های باد چگونه به طراحی فضاپیماها کمک می‌کنند؟

ناسا فضاپیماها و راکت‌ها را نیز با استفاده از تونل‌های باد مورد آزمایش قرار می‌دهد. همانطور که می‌دانید فضاپیماها، ماشین‌هایی هستند که برای عمل در فضا طراحی شدند و در فضا هیچ اتمسفری وجود ندارد. این ماشین‌ها برای آن‌که به فضا برسند، باید از اتمسفر عبور کنند. علاوه بر این، تمامی ماشین‌هایی که انسان‌ها را به فضا می‌برند، برای بازگشت به زمین نیز باید از اتمسفر عبور کنند.

ناسا برای تست کردن میزان امنیت فضاپیماهایی که انسان‌ها و تجهیزات را به فضا می‌برند، فضاپیماها را درون تونل باد مورد آزمایش قرار می‌دهد. نکته دیگر این است که، آزمایش تونل باد روی این ابزار و تجهیزات برای اطمینان از صحت کامل آن‌ها هنگام ورود به زمین نیز صورت می‌گیرد.

علاوه بر موارد ذکر شده، تونل‌های باد به مهندسان کمک می‌کند تا فضاپیماهایی را با طراحی مناسب جهت کار کردن در سیاره‌های دیگر، تولید کنند. برای مثال، مریخ اتمسفر سبکی دارد و شیوه رفتار فضاپیما در این شرایط، نقش بسیار مهمی در طراحی آن‌ها بازی می‌کند. بنابراین همانطور که اشاره شد، طراحی مناسب یک فضاپیما امری بسیار مهم است و باید طراحی فضاپیما طوری صورت بگیرد که در شرایط مختلف جو و تغییرات آن، عملکرد مناسبی از خود نشان بدهد و رسیدن به این هدف، جز با انجام آزمایشات مختلف در تونل‌های باد امکان پذیر نخواهد بود. بنابراین فضاپیما و چتر نجات مورد استفاده فضانوردان برای شبیه‌سازی شرایط اتمسفر مریخ، در یک تونل باد مورد آزمایش قرار می‌گیرند. شکل زیر مدل یک شاتل که در تونل باد مورد آزمایش قرار گرفته است را به تصویر کشیده است.

ناسا انواع مختلفی از تونل‌های باد را برای انجام آزمایش‌های گوناگون مورد استفاده قرار می‌دهد. برخی از این تونل‌های باد، اندازه‌ای برابر با چند سانتی متر مربع دارند و برخی از آن‌ها به اندازه‌ای بزرگ هستند که یک هواپیما با اندازه واقعی در آن تست می‌شود. عده‌ای از این تونل‌های باد، هوایپماها را در سرعت‌های بسیار پایین مورد آزمایش قرار می‌دهند و عده‌ای دیگر هواپیماها را در سرعت‌های مافوق صوت، تست می‌کنند.

همانطور که بیان شد، تونل باد، ابزاری است که از آن برای مطالعه برخورد هوا با یک جسم استفاده می‌شود و حضور تونل‌های باد، به طراحی و ساخت دقیق ابزارها و ماشین‌های مختلف در علم آیرودینامیک کمک بسیار زیادی کرده است. همچنین حضور این تونل‌ها باعث پیشرفت در ورزش‌هایی شده که سرعت در آن‌ها اهمیت بسیار زیادی دارد.

روش‌های مختلفی برای کاهش گرفتگی بیولوژیکی در فیلترهای زیستی وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به روش‌های:

صافی چکنده زیستی

تجمع بیولوژیکی و کنترل آن

اجرای این فرایندها به اندازه بیوراکتور نیز بستگی دارد.

بهبود پارامترهای عملیاتی برای کاهش گرفتگی بیوفیلتر

۶- برج های استخراج همزن دار (Baffle Towers):

پیوستگی و بقای جرم در سیالات

بقای جرم – پیوستگی

پرتوهای فروسرخ خطرناک نیستند و بعد از برخورد به گازهای گلخانه‌ای بازمی‌گردند و نمی‌توانند از آنجا عبور کنند و باعث گرم شدن می‌شوند.

اهميت دي اكسيد كربن در چرخه حيات:

اهميت گاز دي اكسيد كربن در چرخه حيات از آنجايي كه اين گاز به عنوان يكي از تر كيبات هواي

۱. قرمزی پوست بدن

۲. خواب بهتر شبانه

۳. حس و حال بهتر

۴. افزایش سطح ویتامین دی

۵. مشکلات چشمی

۶. کهیرهای پوستی

۷. پیری پوست

۸. درمان جوش صورت

۹. لکه‌های قهوه‌ای رنگ روی پوست

۱۰. طول عمر بیشتر

۱۰ دلیل سفید شدن موها

مکانیک جامدات

کاربرد و شاخه ها

گرایش جامدات

نقش یک مهندس مکانیک در صنایع هوافضا جهت تولید یک محصول به شرح زیر است:

1) مطالعه و شناخت مساله و ارائه راه حل عملیاتی

2) فرآیند طراحی محصول اعم از طراحی مفهومی ، طراحی اولیه و طراحی دقیق

3) طراحی و تامین تجهیزات ، ماشین آلات و روش های تولید محصول با در نظر گرفتن پارامتر هزینه

4) تست و ارزیابی محصول تولیدی بر اساس استاندارد های مربوطه

5) تهیه تجهیزات و ماشین آلات مورد نیاز صنعت

تفاوت گرایش جامدات با دیگرگرایش های مهندسی مکانیک

نرم افزارهای مورد استفاده درگرایش جامدات

نرم افزار های مورد استفاده در حوزه جامدات را می توان به دو دسته تقسیم بندی نمود :

الف)نرم افزارهای مدلسازی

قابلیت های مهم این نرم افزارها شامل مدلسازی، مونتاژپذیری و نقشه کشی است. مهترین و پرکاربردترین آنها به این ترتیبند:

CATIA وSOLIDWORKS وAUTOCAD و WORKING MODEL

ب)نرم افزارهای تحلیل

شبیه سازی و مطالعه رفتاری سازه مورد مطالعه از ویژگی های مهم این نرم افزار ها می باشد که مهمترین آنها عبارتند از :

ABAQUS وANSYS WORKBENCH وHYPERWORLS DYNA و NASTRAN وADAMS و MATLAB و MATHEMATICA و MAPLE

بازار کار مهندسان مکانیک گرایش مکانیک

درامد و تحقیق

منبع:

مومنتوم زاویه ای

معادله مومنتوم زاویه‌ای

کاربرد معادله مومنتوم زاویه‌ای در حل مسائل

تونل باد

تونل باد چگونه کار می‌کند؟

تونل‌ باد و ورزش

تونل‌های باد چگونه به طراحی فضاپیماها کمک می‌کنند؟