دوره آموزشی فیزیک مکانیک

پردیس فناوری کیش برگزار می کند:

دوره آموزشی فیزیک مکانیک

یکی از شاخه‌های فیزیک است که به مطالعه حرکات ماده و نیروهایی که باعث آن حرکات می‌شود اقدام می‌کند. دانش مکانیک که بر مبانی متعددی هم‌چون زمان، مکان، نیرو، انرژی، و ماده بنا گردیده است، در مطالعه تمامی شاخه‌ها و شعبه‌های فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی، و مهندسی به کار گرفته می‌شود.

مکانیک مجموعه گسترده‌ای از دانش است که سابقه آن از تاریخ مدون بشری فراتر می‌رود.

دانش مکانیک به دو زمینه اصلی مکانیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی بخش می‌شود.

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

سیستمهای خودرو

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

خودرو مجموعه ای از قطعات طراحی شده مختلف می باشد که با نظم خاص و در ارتباط با یکدیگرطوری کنار هم قرار گرفته اند که هدف مورد نظر را تامین نمایند بنابراین وقتی به شکل ظاهری ان نگاه می کنیم فقط تعدادی قطعات فلزی ثابت و متحرک مانند لوله ها و بست ها و قطعات متحرکلاستیکی و فلزی و غیرو نظر ما را جلب می کند.

به طور متوسط 13000 قطعه مختلف در یک اتومبیل معمولی وجود دارد که حدودا 1500 قطعه انمتحرک بوده با شرایط خاص و با تلرانس خیلی کم که به 0.01 میلیمتر یا حتی کمتر نیز می رسدبا یکدیگر کار می کنند حدود شصت ماده مختلف از فولاد و فلزات رنگین گرفته تا مقوا و نایلون و غیرهدر یک خودرو بکار گرفته شده است قسمت های مختلف خودرو را می توان در هفت گروه اصلیتقسیم بندی کرد

سیستم تولید قدرت

در این واحد یا همان موتور انرژی شیمیایی بنزین به انرژی مکانیکیتبدیل می شود در موتور حرارت ناشی از سوختن هیدروکربورها به بالاتر از 700 درجه سانتیگرادمی رسد که به علت بازده مفید سیستم حدود یک چهارم حرارت تولید شده به انرژی مکانیکی تبدیلمی شود و بقیه به صرت انتقال حرارت به محیط گرم کردن اب و خروج گازهای حاصل از احتراقاز اگزوز تلف می شود در یک موتور حدودا 120 تا 150 قطعه متحرک وجود دارد که نیاز به روغنکاریدارند تا بتوانند بدرستی وظیفه خود را انجام دهند با وجود این عمر مفید یک خودرو به طور متوسط 8سال کار و یا پیمودن 150000 کلیومتر مسافت است

سیستم انتقال قدرت

وظیفه سیستم انتقال قدرت این است که قدرت تولیدی موتور را به چرخها انتقال دهد که سیستم انتقال قدرت شامل قسمتهای زیر است

جعبه دنده یا مبدل گشتاور و سرعت که با ثابت بودن قدرت سرعت دلخواه را در موقعی کهمقاومت جاده اندک است و یا گشتاور دلخواه را در موقعی که مقاومت مسیر حرکت زیاد است فراهم می کند

کلاچ که عامل قطع و وصل قدرت است و قدرت موتور را با گیربکس قطع می کند و امکان تعویضدنده را فراهم می کند باید دانست که برای حرکت در شهرهای بزرگ به ازای پیمودن هر یکصد کیلومترمسافت بیش از 700 بار عمل تعویض دنده یا کلاچ انجام می شود

سیستم فنربندی و تعلیق

در اتومبیلهای جدید دستگاه فنربندی و تعلیق در هر دقیقه بیش از 1000تا 1200 بار نوسان می کنند تا اطاق و شاسی , سرنشینان را در معرض ضربه های ناشی ازناهمواری های جاده قرار ندهد و اسایش سرنشینان خودرو را فراهم کند و تسلط راننده بر خودرونیز افزایش یابد

سیستم چرخ بندی و ترمزها

به طور متوسط در هر 90000 کیلومتر مسافت پیموده شده یا هرشش سال کار خودروها هر چرخ حدود 95 میلیون بار چرخش می کند هر بار که سیستم ترمز نیروصرف می کند تا یک اتومبیل با سرعت 90 کیلومتر در ساعت را متوقف نماید بر اثر اصطکاک گرماییتلف می شود که می تواند یک لیتر اب را به جوش اورد

سیستم بدنه و اطاق و شاسی

بدنه اتومبیل ها جدید طوری ساخته می شود که بتواند کلیهقطعات دیگر را نگهداری کند در بدنه اتومبیلهای متوسط حدود 40 متر مربع ورق فولادی با ضخامت0.4 تا 1.2 میلیمتر به کار میرود تا بتواند تنشهای مختلف را بخوبی تحمل کند

سیستم هدایت و فرمان

نیروی متوسطی که لازم است تا بتوان اتومبیلی را در یک پیچمعمولی هدایت کرد بین 5 تا 10 کیلوگرم می باشد ولی سیستمهای جدید فرمان این نیرو را بهحدود 30 گرم تقلیل می دهند

سیستم مدارات الکتریکی

از باطری های 6 و 12 و 24 ولتی برای راه اندازی و روشن کردنموتور استفاده می شود سیستم جرقه زنی ولتاژ باطری را تا 30000 ولت افزایش داده برایجرقه زنی موتور اماده می کند در این گروه همچنین چراغهای روشنایی و علایم برف پاکنها وبخاری و دیگر وسایل الکتریکی نصب شده است

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

انرژی پتانسیل

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

در فیزیک انرژی پتانسیل صورتی از انرژی است که در یک سامانه به‌صورت نهفته وجود دارد و قابل تبدیل به انرژی جنبشی می‌باشد. به‌طور مثال انرژی پتانسیل شیمیایی نهفته در مواد غذایی پس از فعل و انفعالات شیمیایی در ماهیچه‌ها تبدیل به انرژی جنبشی می‌گردد. در سیستم SI واحد محاسبه کار و انرژی، ژول است.

نگاه کلی

انرژی به شکل‌های مختلف پدیدار می‌شود. یکی از آن‌ها انرژی پتانسیل یا انرژی ذخیره‌ای است. این شکل انرژی چه شباهت‌ها یا چه تفاوت‌هایی با صورتهای دیگر انرژی دارد؟ چگونه می‌توانیم از آن بهره‌گیری کنیم؟ انرژی شیمیایی به انرژی هسته‌ای، انرژی گرانشی، انرژی الکتریسته ساکن و انرژی مغناطیسی، نمونه‌هایی از انرژی پتانسیل هستند. انرژی پتانسیل می‌تواند برای ما اهمیت زیادی داشته باشد.

برای مثال، هنگامی که تلویزیون روشن می‌کنیم و مأموریت رفت و برگشت سفینه‌ای فضایی را به تماشا می‌نشینیم، در واقع از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنیم که از انرژی پتانسیل (مثلاً انرژی پتانسیل گرانشی آب ذخیره شده در پشت سد) حاصل می‌شود. یا تبدیل انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در سوخت موشک‌ها به انرژی جنبشی است، که سفینه از سکوی پرتاب به فضا پرتاب می‌شود. باتریهای مورد استفاده از فلاش دوربینها یا در رادیوهای کوچک، بنزین مصرفی برای راندن اتومبیلی و بالاخره، غذایی که می‌خوریم همه و همه محتوی انرژی پتانسیل هستند.

انرژی پتانسیل در کجا و چگونه ذخیره می‌شود؟

انرژی پتانسیل، نوعی انرژی ذخیره شده است. انرژی پتانسیل، اثری سیستمی است و برای جسمی کاملاً منزوی وجود ندارد. جسم به اعتبار خود کمیت مکانی‌اش نسبت به سایر اجسامی که بر آن نیرو وارد می‌کنند یا به دلیل موقعیت مکانی‌اش در میدانی که بر آن نیرو وارد می‌کنند، دارای انرژی پتانسیل است. هیچ جسم منفردی انرژی پتانسیل ندارد. همه اجسامی که برهم کنش متقابل دارند، به‌طور جمعی انرژی ذخیره می‌کنند.

توپی که روی میز است انرژی پتانسیل گرانشی دارد و این به گونه‌ای است توپ و زمین هر دو در ذخیره‌سازی این انرژی سهیمند. این انرژی از آنجا ناشی می‌شود که زمین و توپ بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. اگر توپ با زمین در مکان خود نبودند انرژی پتانسیل گرانشی نمی‌توانست وجود داشته باشد. در دور و میدان نیز انرژی پتانسیل از فضایی که میدان وجود دارد ذخیره می‌شود.

انواع انرژی پتانسیل

انرژی پتانسیل شیمیایی
انرژی پتانسیل الکتریکی
انرژی پتانسیل گرانشی
انرژی پتانسیل کشسانی
انرژی پتانسیل هسته‌ای

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

انرژی جنبشی

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهنسی مکانیک

انرژی جنبشی ((اختصاری KE) یکی از صورتهای انرژی است که جسم بخاطر حرکت دارا می‌باشد. انرژی جنبشی یک جسم با جرم جسم و مجذور سرعت رابطه مستقیم دارد. به عبارت دیگر (بین کار کل انجام شده روی یک جسم و تغییر انرژی جنبشی ان رابطه وجود داردکه به قضیه کار انرژی جنبشی معروف است.

انرژی جنبشی یک جسم در حال حرکت با جرم آن جسم و مجذور سرعتش متناسب است. انرژی جنبشی برابر است با حاصل ضرب نصف جرم در مجذور سرعت آن جسم. اگر جرم جسم را با m و سرعت آن را با v نشان دهیم، در این صورت انرژی جنبشی که با K نمایش داده می‌شود، به صورت زیر است:

E_{\text{k}}={\frac {1}{2}}mv^{2}

یکای انرژی جنبشی در دستگاه بین‌المللی یکاها (SI) مانند هرنوع دیگر انرژی به افتخار جیمز پرسکات ژول، ژول (با نماد: “J“) نامیده شده. انرژی جنبشی یک کمیت نرده‌ای است. یکای انرژی جنبشی بر حسب یکای اصلی اس‌آی برابر است با:

${\rm {J={}{\rm {\frac {kg\cdot m^{2}}{s^{2}}}}}}$

انرژی جنبشی جسم صلب

معمولاً در مورد حرکت جسم صلب به عنوان سیستمی از ذرات، دو نوع انرژی جنبشی می‌توانیم تعریف کنیم.

انرژی جنبشی انتقالی

از آنجا که انرژی کمیتی نرده‌ای است؛ بنابراین در مورد یک سیستم متشکل از چند ذره، انرژی جنبشی کل برابر با مجموع انرژی جنبشی تک تک ذرات خواهد بود. اما در مورد یک جسم صلب که تعداد ذرات خیلی زیاد است، نقطه‌ای به عنوان مرکز جرم تعریف می‌شود که نماینده کل جسم صلب است؛ بنابراین انرژی جنبشی انتقالی نیز به صورت نصف حاصلضرب جرم جسم صلب در مجذور سرعت مرکز جرم تعریف می‌شود.

انرژی جنبشی دورانی

جسم صلبی را در نظر بگیرید که با سرعت زاویه‌ای ω حول محوری که نسبت به یک چارچوب لخت خاص ثابت است، می‌چرخد. هر ذره این جسم در حال دوران مقدار معینی انرژی جنبشی دارد. چون تعداد این ذرات در جسم صلب زیاد است، لذا کمیتی به نام گشتاور لختی (لختی دورانی) تعریف می‌شود. لختی دورانی به صورت مجموع جملاتی تعریف می‌شود که هر جمله با حاصل ضرب جرم یک ذره از جسم صلب در مجذور فاصله عمودی ذره از محور دوران برابر است؛ بنابراین انرژی جنبشی دورانی جسم صلب که بخاطر دوران حاصل می‌شود، برابر است با نصف حاصل ضرب لختی دورانی جسم صلب در مجذور سرعت زاویه‌ای.

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

رادیواکتیویته مصنوعی

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

رادیواکتیویته یا پرتوزایی مصنوعی به پدیده‌ای گویند که در آن ماده‌ای پایدار در معرض تابشی معین قرار می‌گیرد که منجر به رادیواکتیو شدن آن ماده می‌انجامد.این پدیده نخستین بار توسط فردریک ژولیو کوری و ایرن ژولیو-کوری در سال ۱۹۳۴ میلادی کشف گردید که حاصل آن جایزه نوبل شیمی سال ۱۹۳۵ بود.

کاربرد این تکنیک به ویژه در تولید داروهای پرتوزا در پزشکی هسته‌ای محسوس می‌باشد.

روشهای متفاوتی می‌توان برای ایجاد رادیواکتیویته مصنوعی بکار گرفت همانند روشهای رآکتوری (همانند فعال سازی نوترونی)، شتابدهنده‌ها، و ژنراتورها.

ژنراتورها

از مهمترین تولیدات این گروه می‌توان به مس-۶۲، گالیوم-۶۸، روبیدیوم-۸۲، استرانتیوم-۸۷-ام، تکنسیم-۹۹ام، و ایندیوم-۱۱۳-ام اشاره کرد. تلاشی این محصولات از نوع پوزیترونی و تسخیر الکترون یا گذار ایزومری است.

شتاب‌دهنده‌ها

از مهمترین تولیدات این گروه می‌توان به کربن-۱۱، نوترون-۱۳، اکسیژن-۱۵، فلور-۱۸، گالیوم-۶۷، ایندیوم-۱۱۱، ید-۱۲۳ و تالیوم-۲۰۱ اشاره کرد. شاید پرمصرف‌ترین اینها در پزشکی هسته‌ای فلور-۱۸ باشد که به‌طور نمونه از طریق ¹⁸O(p,n)¹⁸F تولید می‌شود.

فعال‌سازی نوترونی

از مهمترین تولیدات این گروه می‌توان به کربن-۱۴، سدیم-۲۴، فسفر-۳۲، گوگرد-۳۵، پتاسیوم-۴۲، کروم-۵۱، آهن-۵۹، سلنیوم-۷۵، و ید ۱۲۵ و ۱۲۳ اشاره کرد.

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

مواد رادیو اکتیو

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

تاریخچه اکتشاف

در اواخر قرن 19 ، “هانری بکرل” دانشمند فیزیکدان فرانسوی ، مشاهده کرد که ترکیبات اورانیوم از خود اشعه ای صادر می‌کنند که قادر است مانند اشعه خورشید ، صفحات عکاسی را متاثر سازند و رد پای خود را بر روی فیلم عکاسی بگذارند، اما بر خلاف نور خورشید این اشعه حتی از کاغذ سیاه عبور کرده و بر صفحه اثر می‌گذارد.

سیر تحولی و رشد

بعدها تعداد زیادی از دانشمندان ، کار بکرل را دنبال کردند. “ماری کوری” و شوهرش “پیری کوری” ، ثمربخش‌ترین آزمایشات را در این زمینه انجام دادند. این دو دانشمند از اول نشان دادند که اوایوم و توریوم قادر به صدور اشعه ای هستند که بکرل برای اولین بار کشف نمود.

دستگاه پیر کوری

این اشعه در حین عبور از هوا آنرا یونیزه می کند و آنرا هادی الکتریسته می‌نماید. پیر کوری برای کشف این اشعه از خاصیت اخیر استفاده نمود و دستگاه مخصوصی را ساخت. دستگاه پیر کوری از دو صفحه فلزی موازی هم تشکیل یافته است که یکی از صفحات به قطب مثبت یک پیل الکتریکی و دیگری به قطب منفی همان پیل وصل شده است.

اگر جسمی که اشعه را ساطع می‌کند، روی صفحه اول قرار گیرد، هوای اطراف آن هادی الکتریسته شده و مدار مسدود می‌شود و عقربه گالوانومتر بیشتر منحرف می‌گردد. هر چه این جسم فعالتر باشد، یونیزاسیون هوا بیشتر صورت گرفته و عقربه گالوانومتر بیشتر منحرف می‌شود. ماری کوری ثابت کرد که شدت تشعشع با مقدار اورانیوم موجود در جسم متناسب است. بعدها متوجه شدند که فعالیت تشعشعی پیچ بلند که فقط محتوی مقدار ناچیزی اورانیوم است، به مراتب بیشتر از اورانیوم خالص است. بنابر این پی بردند که در این سنگ باید ماده ای فعالتر از اورانیوم نیز وجود داشته باشد.

پارامترهای مهم دخیل در میزان تشعشع مواد رادیو اکتیو

ماری و پیر کوری به تحقیق درباره سنگ پیچ بلند پرداختند که فعالتر از اورانیوم خالص بود که پس از دو سال کار مداوم توانستند در سنگ معدن اورانیوم ، دو نوع اتم جدید یعنی رادیوم (Radium) و پلونیوم (Polonium) را کشف کنند. عنصر اولی را بعلت تشعشعش ، رادیوم و خود این اشعه را رادیواکتیو نام نهادند. عنصر دومی به افتخار میهن اصلی ماری کوری ، لهستان ، پلونیوم نامیده شد .

نکته مهم و قابل توجه اینست که درجه حرارت و فشار و عوامل شیمیایی هیچگونه تاثیری روی میزان صدور اشعه رادیو اکتیو توسط اجسام ندارند و این پارامترها روشن می‌سازد که خاصیت رادیو اکتیو فقط مربوط به تغییرات هسته درون اتم می‌باشد. تشعشع صادره از یک قطعه رادیوم در کلیه جهات به خط مستقیم صورت می‌گیرد. سرب ، می‌تواند جاذب (حاجب) خوبی برای این پرتوهامی باشد، از این رو هر گاه در ته یک محفظه سربی که سوراخی در بالای آن تعبیه شده باشد، یک قطعه رادیوم گذاشته شود، اشعه گذرنده از سوراخ بر روی صفحه حساس عکاسی که در کاغذ سیاه پیچیده شده و مقابل سوراخ قراردارد، به اندازه لکه کوچکی اثر می‌گذارد و اشعه صادره در سایر جهات توسط سرب متوقف خواهد شد.

تقسیم بندی پرتوهای تشعشعی

با کمک صفحه عکاسی به‌سادگی می‌توان مشاهده کرد که این اشعه پس از عبور از بین دو صفحه فلزی که دارای بار الکتریکی زیادی هستند یا از بین دو قطب یک آهنربای قوی به سه شاخه تقسیم می‌شوند و در روی صفحه عکاسی به جای یک لکه ، سه لکه دیده خواهد شد، یکی در وسط دیگری خیلی نزدیک به آن و سومی در طرف دیگر قرار داد. این سه نوع اشعه را آلفا ، بتا و گاما نامیده‌اند.

اشعه ای که کمی به طرف صفحه منفی منحرف شده دارای بار مثبت است و به نام ذره آلفا نام گذاری شده است.
اشعه ای که کاملاً به سمت صفحه مثبت منحرف شده ، دارای بار منفی است و به نام ذره بتا نام گذاری شده است.
اشعه وسطی که بدون انحراف عبور کرده است، از نظر الکتریکی خنثی است و به نام اشعه گاما نام گذاری شده است.

کشف مواد رادیو اکتیو مصنوعی

کیمیاگران قرون وسطی برای تبدیل فلزات معمولی به طلا کوشش فراوانی کردند، اما تلاش همه آنها بی‌نتیجه ماند. در سال 1919 “رادرفورد” به این فکر افتاد که از انرژی تشعشعی اجسام رادیو اکتیو ( انرژی هسته‌ای ) مثلا ذره آلفا برای خورد کردن ( شکستن ) هسته اتم و تشکیل هسته جدید استفاده کند. چون این ذرات سرعت زیادی دارند و می‌توانند به‌عنوان گلوله‌های توپخانه کوچکی بمنظور خرد کردن هسته اتم و تشکیل هسته جدید بکار روند.

اولین کشف ، تبدیل ازت به اکسیژن

رادرفورد یک منبع تشعشعی رادیو اکتیو را در یک لوله پُر از گاز ازت قرار داده و ملاحظه نمود که ذرات آلفا که بر اتم‌های ازت برخورد می‌کنند در هسته آنها وارد شده و آنها را به دو پاره تقسیم می‌نمایند ( یک هسته اتم اکسیژن سنگین 17 و یک هسته اتم هیدروژن یعنی پروتون ). بدین ترتیب برای اولین مرتبه تغییر و تبدیل مصنوعی عناصر به حقیقت پیوست بعدها موفق شدند هسته اتم‌های عناصر ساده دیگر را نیز بشکنند.

کشف پوزیترون

“ایرن ژولیوکوری” (Irene Joliot Curie) و شوهرش “فردریک ژولیوکوری” (Frederic Joliot Curie) در سال 1934 هنگام مطالعه بمباران عناصر ساده مختلف بوسیله ذره آلفا ، به کشف بزرگی نائل شدند. آنها مشاهده نمودند وقتیکه آلومینیوم با ذرات آلفا بمباران می‌شود، ذرات پوزیترون گسیل می‌کند. جرم این ذرات مساوی جرم الکترون بوده و دارای بار مثبت هستند و مقدار این بار از لحاظ قدر مطلق مساوی با بار الکترون می‌باشد.

صدور پوزیترون بلافاصله پس از بمباران شروع می‌شود، اما کم‌کم ضعیف شده و بالاخره کاملا قطع می‌گردد. بدین ترتیب این زن و شوهر پی بردند که فعل و انفعالات ذرات آلفا با هسته آلومینیوم سبب تولید یک عنصر رادیو اکتیو مصنوعی شده است که نیم عمر این عنصر رادیو اکتیو 3.25 دقیقه است.

واکنشهای هسته‌ای مصنوعی

فسفر حاصل از واکنش آلومینیوم 27 با هلیوم 4 ، یک پوزیترون ساتع می‌کند و تجزیه می‌گردد و به هسته پایدار سیلیبوم تبدیل می‌شود. این پدیده را رادیو اکتیویته مصنوعی و اجسام ناپایداری را که بدین ترتیب بدست می‌آید، عناصر رادیو اکتیو مصنوعی نامیده‌اند.

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

انرژی زمین گرمایی

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

مقدمه

استفاده از حرارت توسط انسان به زمانهای بسیار دور بر می‌گردد. وقتی که انسانهای ما قبل تاریخ در جستجوی پناهگاه در ته غارها اقدام به گریز از سرمای یخبندان کردند. با دور شدن از سطح زمین خود را در پناه تغییرات فصول قرار داده و در حقیقت از انرژی زمین گرمایی استفاده می‌کردند.

چشمه‌های آب گرم ، چشمه‌های آب گرم جهنده و فواره‌های بخار ، صور نمایشی از گرمای زمین هستند. که در هر زمان مورد استفاده مردمان بوده است و امروزه سعی در بهره برداری از این انرژی بصورت مدرن و در اندازه‌های بیشتر است. چشمه‌های شناخته شده با دمای بالا از مدتها پیش مورد بهره برداری قرار گرفته است، ولی اشکال عمده آن وجود چشمه‌هایی در نقاط کمیاب و مشخص از زمین است.

حرارت زمین

در حقیقت دو نوع انرژی تشخیص داده می‌شود: انرژیهای پایین ، انرژی های بالا. با وجود این مرز بین این دو بطور آشکار مشخص نیست، ولی انرژی پایین آن دمایی است که تولید الکتریسته با آن ممکن نبوده یا عملا قابل استفاده نیست. مقادیر مساعد بین 120 تا 180 درجه سانتیگراد نوسان می‌کند. توزیع دما در زیر زمین تابعی از دو فرآیند است:

از یک طرف افزایش منظم دما با عمق ، نتیجه شار گرمای هدایت شده از داخل زمین به سمت سطح آن است. این گرما که اساسا از مواد رادیو اکتیو سنگها ناشی می‌شود، گرادیان زمین گرمایی یا افزایش دما در واحد عمق حتی در ناحیه‌ای با لایه‌های زمینی یا طبیعت متفاوت شار حرارتی تقریبا ثابت و گرادیان بطور غیر قابل اغماض تغییر می‌کند. شناسایی این گرادیان در یک ناحیه معین سبب ارزیابی دمای حاکم بر عمقی می‌شود که در آن سفره آبی قابل استخراج وجود دارد.
فرآیند دیگری که به توزیع دماها در زیر زمین حاکم است. همرفت یا جابجایی است. خاک قابل نفوذ به جریان سریع آب در جهت قائم اجازه می‌دهد و به این دلیل همرفت تولید می‌شود. این همرفت مخصوصا در مورد یک رگه بخار اهمیت دارد، از این انرژی زمین گرمایی (با انرژی بالا) بسیار جالب برای تولید الکتریسته استفاده می‌شود.

تکنیک حفر چاه

یکی از اشکالات عمده ژئوترمال این است که چشمه‌ها یا در نقاط مشخص و کمیاب است و یا در مناطقی که قبلا آتشفشان فعال بوده ، وجود دارند. اگر بیاییم در این مناطق زمین را تا عمق 2 الی 3 کیلومتری حفر کنیم، دمایی به اندازه 200 تا 300 درجه سانتیگراد پیدا می شود. دسترسی به زمین گرمایی در همه نقاط زمین مقرون به صرفه نیست. همانند کمربند زلزله ، مناطقی که مقرون به صرفه است ژئوترمال نامیده می‌شود.

روش اول

استفاده از بخار داغ محبوس شده در داخل زمین: بخار داغ 250 درجه سانتیگراد است و با فشار زیاد قابل دسترس است. بخار داغ آب معمولا در عمق 2000 متری زمین قرار دارد.

روش دوم

این روش درحالت خشک است یعنی با با تزریق آب به صخره‌های زیر زمینی که بسیار داغ هستند، می‌توان آب داغ یا بخار داغ تولید کرد. بهره کار در این روش 10% الی 17% است. آب لازم برای تولید 1KWh کیلو وات ساعت برق 363 کیلوگرم می‌باشد. در صورتی که بخار آب لازم برای تولید 1KWh کیلو وات ساعت برق 5.9 کیلوگرم می‌باشد.

معایب استفاده از انرژی ژئوترمال

عیب استفاده از انرژی زمین گرمایی ، ایجاد آلودگی محیط زیست می‌باشد. گازهایی که از درون زمین خارج می‌شوند، هوا را آلوده می‌کنند و رسوبات حاصله زمین را آلوده می‌کنند. گازهایی که در اثر زمین گرمایی از آن خارج می‌شوند عبارتند از:

آمونیاک
متان
دی اکسید کربن
نیتروژن
هیدروژن
ئیدرید گوگرد

میزان گازهای خروجی 0.5 گرم بر کیلو وات ساعت و میزان رسوبات خروجی 70 کیلو گرم بر کیلو وات ساعت می‌باشد.

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

سیستم خورشیدی

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

سیستم تولید انرژی خورشیدی را می توان بطور کلی سیستمی تعریف کرد که به واسطه سلول‌های خورشیدی انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید. در شبکه قدرت شاید بتوان استفاده از سیستم خورشیدی را به چهاردسته طبقه‌بندی کرد. این چهاردسته به ترتیب عبارت‌اند از:

سیستم روشنایی خورشیدی
سیستم خورشیدی منازل
سیستم خورشیدی مراکز تجاری
نیروگاه خورشیدی

سیستم روشنایی خورشیدی (Solar Lightening System)

دفعه بعد که به خیابان رفتید با دقت بیشتری به برخی چراغ‌های چشمک زن راهنمایی یا تیرهای برق روشنایی نگاه کنید. حتما متوجه پنل‌های خورشیدی با ابعاد کوچک بر بالای آنها خواهید شد.سیستم روشنایی خورشیدی اجزای ساده‌ای دارد. در زیر یک سیستم روشنایی خورشیدی با اجزای آن قابل مشاهده است:

وظیفه پنل خورشیدی که در شکل بالا مشخص است:تبدیل انرژی تابشی به انرژی الکتریکی DC .انرژی الکتریکی پنل خورشید به charge Controller منتقل میشود . همانطور که از اسم آن پیداست(کنترل‌کننده شارژ) وظیفه شارژکنترلر، کنترل شارژ باتری توسط پنل و دشارژ باتری در بار( در اینجا لامپ )است. علاوه بر این برخی حفاظت‌ها نیز در آن تعبیه شده است.

سیستم خورشیدی برای منازل (Solar Home Project)

مشخصات ولتاژ شبکه ایران در سطح مصرف‌کننده‌ها، 220V Ac با فرکانس 50Hz است. برق با تعرفه‌های مختلفی از جمله15 آمپر تکفاز،25 آمپر تکفاز، 32 آمپر تکفاز ، 25 آمپر سه‌فاز و … در اختیار مشترکین قرار می‌گیرد. در نگاه اول به نظر می‌رسد تامین چنین جریان‌هایی با سیستم خورشیدی ، هزینه اولیه بسیار بالایی دارد که ممکن است شما را مایوس کند(حتی با قیمت پایین برق ایران نسبت به کشورهای پیشرفته باز هم این طرح توجیه اقتصادی خواهد داشت اما ممکن است پرداخت قبض در طی یک دوره دو ماه یکبار از هزینه اولیه سنگین مطلوب‌تر باشد) .اما این نمی‌تواند نقطه پایان استفاده از انرژی خورشیدی برای منازل در ایران باشد. تامین برق منزل از طریق انرژی خورشیدی در جایی که شبکه سراسری برق وجود ندارد می‌تواند مزیت اقتصادی نسبت به سایر روش‌ها از جمله استفاده از ژنراتور داشته باشد.

نحوه دیگر استفاده از انرژی خورشیدی در منازل ، تولید آن در منزل و واردکردن آن به شبکه سراسری می‌باشد.در نگاه اول این روش با تولید و مصرف انرژی در منزل تفاوت چندانی ندارد اما باید توجه داشت چنانکه در ادامه خواهد آمد، انتقال انرژی به شبکه در عوض مصرف آن، صرفه جویی در اجزای سیستم را در پی خواهدداشت به طوریکه نیاز به باتری و شارژکنترلر از بین خواهد رفت اما باید از اینورتر بهتری استفاده کرد. در این شرایط اداره برق کنتوری جداگانه برای شما وصل خواهد کرد و هر یک یا دوماه هزینه برق تولیدی شما را خواهد پرداخت.

سیستمهای تجاری خورشیدی (Solar Businesses System)

شاید صاحبان صنایع چندان اهمیتی به پاک بودن انرژی مصرفی در کارخانجات خود ندهند، اما استفاده از سیستم خورشیدی باعث صرفه‌جویی در هزینه برق صنایع خواهد شد.شاید پیش بردن این بحث در غالب چند مثال از پروژه‌های تجاری خورشیدی انجام شده
بهتر باشد:

سیستم خورشیدی فرودگاه بین المللی آنتالیا

ظرفیت این سیستم 250KW است و بخش اعظم انرژی فرودگاه بین المللی آنتالیا در طول روز را تامین می‌کند.در این پروژه که مورخ دسامبر 2013 به بهره برداری رسیده است 962 پنل 260W استفاده شده است. در زیر تصاویر این پروژه را مشاهده می‌کنید.

سیستم خورشیدی بیمارستان Kaiser در کالیفرنیا

همانطور که می‌دانید بیمارستان از جمله مراکز حساسی هستند که برق در آنها نباید قطع شود.پروژه 15MW این بیمارستان 10 درصد انرژی الکتریکی مورد نیاز در ساختمان‌های بیمارستان را فراهم می‌آورد.علاوه بر آن در صورت قطعی برق به عنوان برق پشتیبان قسمت‌های حساس را تغذیه می‌کند.

نیروگاه خورشیدی (Solar Power Plant)
شاید مبنای قیمت‌گذاری وزارت نیرو برای خرید انرژی خورشیدی ، بتواند معیار خوبی برای تعریف مبنای نیروگاه بودن یک سیستم خورشیدی باشد. تعرفه‌های خرید برق وزارت نیرو ، سیستم‌های خورشیدی را به سیستم با ظرفیت بالای 10MW ، ظرفیت بین 100KW تا 10MW ، ظرفیت بین 20KW تا 100KW و در نهایت کمتر از20KW تقسیم می‌کند. پس هنگام صحبت از نیروگاه خورشیدی سیستم‌های با ظرفیت در حد مگاوات را در نظر داریم.

طبیعی است که نیروگاه‌های خورشیدی تنها در طول روز کار خواهند کرد.نوع اینورترهای استفاده شده در آنها بایدOn Grid باشد تا استانداردهای موج سینوسی شبکه رعایت شود. در سیستم نیازی به باتری و شارژکنترلر نیست. نکته‌ای که باید توجه کرد سطح ولتاژ برای بخش تولید و انتقال انرژی است . برای جلوگیری از تلف توان در انتقال انرژی از نیروگاه‌ها تا مصرف‌کننده، باید ولتاژ را به وسیله ترانس تاولتاژ خط انتقال افزایش داد(تا 400KV).

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

انواع تنش

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

1- تنش فشاری (Compression Stress): این نوع تنش عموما در اثر اعمال نیروهای فشاری در جسم به وجود می آید و در آن ذرات جسم به هم فشرده می شوند.

2-تنش کششی (Tension Stress): تنش در اثر اعمال نیروهای کششی در جسم تولید می شود و در آن ذرات جسم از هم دور می شوند.
تنش کششی و فشارشی هر دو از نوع تنش های عمودی هستند.

3-تنش برشی (Shear Stress): حالتی از تنش است که در آن ذرات جسم نسبت به هم می لغزند. تنش برشی را به صورت برش ساده (Simple Shear Stress) و برش محض (Pure Shear Stress) تقسیم می نمایند.

سپتامبر 13, 2020سپتامبر 13, 2020

تنش

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

دید کلی

به طوریکه می دانیم، نیرو عاملی است که جسم ساکن را به حرکت در آورده، یا جسم متحرکی را ساکن می نماید یا باعث تغییر حرکت جسم گردد و یا اینکه تغییر شکل جسم را سبب شود. در زمین شناسی ساختمانی، مساله تغییر شکل اجسام، اهمیت بیشتری دارد. برای تحلیل تغییر شکل و رابطه آن با نیروهای موثر، ابتدا بایستی تنش موثر بر جسم را در قسمتهای مختلف تعیین کرد و آنگاه، با توجه به روابط موجود، تغییر شکل های حاصله را تجزیه و تحلیل نمود.

مولفه های تنش

سطح فرضی ممکن است افقی، عمودی یا مورب باشد نیروی وارده به صورت وزن در بالای یک سطح فرضی در جهت عمودی اثر می کند. نیرویی را که در جهت عمود بر یک سطح مورب اثر می کند می توان به دو نیروی تشکیل دهنده خود یعنی یک بخش نرمال یا عمودی و یک بخش مماسی تجزیه نمود.

اگر بخش نرمال یک نیروی فشارشی باشد، در این صورت اثر این نیرو سبب می شود که مواد در جهت مخالف و در دو طرف یک سطح به یکدیگر فشرده شود. بخش نرمال ممکن است یک نیروی کششی باشد در اینصورت اثر و عمل این نیرو، مواد را در دو طرف مخالف یک سطح از یکدیگر جدا خواهد کرد.

بخش مماسی معمولا یک نیروی کششی و پاره کننده است که اصولا به نام برش خوانده می شود در بررسی های تکتونیکی به طوریکه درقسمتهای دیگر زمین شناسی رسم است نیروهای فشارشی را مثبت و نیروهای کششی را منفی تلقی می کنند لازم است بدانیم که در مهندسی و فیزیک معمولا عکس علائم فوق به کار برده می شود.