بررسی و تحقیق-برج خنک کننده- در 45 صفحه-docx

اختصاصی از ژیکو بررسی و تحقیق-برج خنک کننده- در 45 صفحه-docx دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

برج خنک‌کننده یا برج خنک‌کن (به انگلیسی: Cooling tower) وسیله‌ای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در چگالنده به جو از طریق تبادل حرارتی با هوا است. برج‌های خنک‌کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیال سرویس را تا دمای حباب  مرطوب هواپایین می‌آورند؛ البته باید در نظر داشت در برخی از برج‌های خنک‌کن با چرخه بسته که به برج خنک‌کن خشک مشهور هستند، کاهش دمای سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به دمای حباب خشک هوا امکان‌پذیر است.

به عبارت ساده‌تر، برج خنک‌کننده سیستمی است که از آن به جهت خنک سازی آبی در فرآیندهای سردسازی سیستم‌های تهویه مطبوع، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و غیره استفاده می‌گردد.

از برج خنک‌کن در سیستم خنک‌کاری واحدهای پالایشگاهی، پتروشیمیایی و سایر واحدهای شیمیایی مشابه، نیروگاه‌های حرارتی و سیستم‌های اچ‌وی‌ای‌سی برای تهویه مطبوع ساختمان استفاده می‌شود. دسته‌بندی برج‌های خنک‌کن بر اساس نوع تماس هوا با آب صورت  می‌گیرد؛ متداول‌ترین گونه‌های برج خنک‌کن بر اساس مکانیزم‌های جابه‌جایی طبیعی و جابه‌جایی اجباری تقسیم‌بندی می‌شوند.

از نظر ابعاد و اندازه، برج‌های خنک‌کن در مدل‌های کوچک پشت‌بامی برای ساختمان‌های مسکونی تا سازه‌هایی غول‌پیکر و هذلولی‌شکل (مانند  برج‌های خنک‌کن نیروگاه‌ها که در شکل‌ها نشان داده شده است) که ارتفاع‌شان در حدود دویست متر و قطرشان در حدود یک‌صد متر می‌رسد، وجود دارند. همچنین نوعی از برج‌های خنک‌کن با شکل مستطیلی با ارتفاع تقریبی چهل متر و طول هشتاد متر نیز وجود دارد. در بیش‌تر موارد از برج‌های خنک‌کن هذلولی‌شکل در نیروگاه‌های هسته‌ای استفاده می‌شود؛ هرچند که در برخی از واحدهای شیمیایی بزرگ و سایر واحدهای  صنعتی نیز از آن‌ها استفاده می‌شود. در مقابل این برج‌های خنک‌کن عظیم‌الجثه که در صنایع خاصی به کار گرفته می‌شوند، اکثریت قریب به اتفاق برج‌های خنک‌کن تجهیزات کوچک هستند که در کنار واحدهای مختلف صنعتی یا مسکونی برای تهویه هوا به کار می‌رود.

برج خنک کن (با جریان هوای متقاطع)

تاریخچه

کاربرد برج‌های خنک‌کن به قرن نوزدهم و اختراع چگالنده برای استفاده در موتور بخار برمی‌گردد. در چگالنده‌ها سیال خنک‌کن غالباً آب است؛ به این صورت که آب با گرفتن گرمای بخاری که از خروجی توربین یا پیستون به چگالنده رسیده است، میعان می‌کند. وجود این مرحله در چرخه موتور بخار باعث افت فشار بخار خروجی می‌شود ولی در عوض مصرف بخار و در نتیجه مصرف سوخت را کاهش می‌دهد و هم‌زمان کارایی سیستم را نیز بالا می‌برد. البته باید در نظر داشت که چگالنده‌ها در عمل نیاز به برج خنک‌کن به نسبت بزرگی دارند و در صورت عدم وجود برج خنک‌کن، استفاده از آن‌ها اقتصادی نیست؛ چرا که هزینه‌های فراهم کردن آب بیش از سرمایه ذخیره شده از صرفه‌جویی انرژی می‌شود. فارق از موتورهای آبی که فراهم کردن آب هزینه‌ای برای آن‌ها محسوب نمی‌شود و استفاده از چگالنده بدون برج خنک‌کن امری عادی است، استفاده از چگالنده و برج خنک‌کن موضوعی حساس در صنعت به شمار می‌رود. با آغاز قرن بیستم قوانین و روش‌های فراوانی در زمینه چرخه‌های دارای برج خنک‌کن برای مناطقی که با مشکل کم‌آبی روبه‌رو بودند، طرح‌ریزی شد و احداث برج خنک‌کن را وابسته به نظر شهرداری آن منطقه و کم و کیف منابع آبی آن منطقه کرد. در مناطقی که منابع آبی قادر به فراهم کردن آب برج خنک‌کن هستند، از سیستم حوضچه‌های آبی استفاده می‌شود و در مناطقی که محدودیت منابع دارند، مثل شهرهای بزرگ، از برج‌های خنک‌کن استفاده می‌شود.

این برج‌ها اغلب در پشت بام ساختمان‌ها و یا به صورت سازه‌ای مجزا در کنار ساختمان اصلی قرار می‌گیرند و هوا به کمک فن‌ها و مکانیزم جابه‌جایی اجباری یا به طریق مکانیزم جابه‌جایی آزاد به جو منتقل می‌شود. در کتاب نظام مهندسی ایالات متحده آمریکا از سال ۱۹۱۱۱ مطلبی در این زمینه به این صورت آمده است: «با استفاده از یک پوسته تخت یا دوار از ورقه نازک، لوله دودکش در راستای عمودی تا جای ممکن کوچک تعبیه شود. (ارتفاع ۲۰ تا ۴۰۰ فوت) در پشت بام مجموعه‌ای از تشت‌ها برای پخش شدن آب مورد نیاز چگالنده قرار می‌گیرند و آب به درون آن‌ها پمپ می‌شود. آب درون تشت‌ها بر روی حصیری از جنس چوب به صورت قطره‌ای ریخته می‌شود تا فضای درون برج را پر کند.»

اجزاء

اجزاء مهم برج خنک کن‌ها عبارتند از:

۱- فن (پنکه)

فن‌ها نقش مهمی در خنک سازی دارند و از نوع فن محوری یا سانتریفیوژ می‌باشند.

۲- پکینگ‌ها

برای افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کن از پکینگ‌ها استفاده می‌گردد که با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همچنین کاهش سرعت جریان آب، در خنک سازی جریان آب نقش مؤثری دارند. پکینگ‌ها بصورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی(Film Packing) و اسپلاش (Splash Packingg)در برج خنک کن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۳- حوضچه یا باسین

در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد و آب خنک شده در آن جمع‌آوری شده و به سمت سیستم‌های سردسازی هدایت می‌شود.

۴- قطره گیرها

تیغه‌های قطره گیر برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کن بکار می‌روند.

جنس ساختاری

برج خنک کن‌ها معمولاً به سه صورت فلزی، فایبر گلاسی و بتنی ساخته می‌شوند.

دسته‌بندی

(برج خنک‌کننده فایبر گلاس طرح مکعبی - برج خنک‌کننده مارلی (ذوذنقه‌ای) - برج خنک‌کننده مارلی (مکعبی)- برج خنک‌کننده مدل سانتریفیوژ - برج خنک‌کننده کانتر فلو فلزی - برج خنک‌کننده گِرد

برج خنک کن‌ها را با توجه به موارد زیر می‌توان دسته‌بندی کرد. البته باید توجه داشت که یک برج خنک کن می‌تواند ترکیبی از هر کدام از دسته‌های زیر باشد و این دسته‌بندی صرفاً برای نشان دادن وضعیت عملکرد برج خنک کن‌ها در حالات زیر می‌باشد:

۱-نیروی محرک جریان هوا

تصویر یک برج خنک کن فن دار

برج خنک کن‌ها از لحاظ اینکه نیروی جریان دهنده هوا طبیعی یا مکانیکی باشد به دو دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک‌کن فن‌دار (مکانیکی

در برجهای فن‌دار یک یا چند فن وظیفه به جریان درآوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند. در این نوع تا زمانی که فن روشن است جریان هوا بین محیط داخل برج و بیرون برقرار است همچنین نسبت به برجهای بدون فن فضای کمتری را اشغال می‌کنند. اما مهمترین عیب این نوع صدا و لرزشی است که فن یا فن‌ها ایجاد می‌کنند.

برج خنک کن بدون فن (طبیعی

در برجهای بدون فن جریان هوا بصورت طبیعی ما بین برج و محیط بیرون جابجا می‌شود. از جمله مزایا این دسته می‌توان به مصرف کمتر انرژی الکتریکی، صدای کم، قطعات متحرک کمتر و عدم پاشیدن آب به فضای اطراف و از معایب آن می‌توان به راندمان پایین‌تر و هزینه بیشتر جهت ساخت آن، اشاره کرد.

۲-مکانیسم انتقال حرارت

از نظر شیوه‌های انتقال حرارتی به سه دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک کن مرطوب

کتاب-شناخت و کاربرد موتورهای دیزلی و بنزینی- در 305 صفحه-docx

اختصاصی از ژیکو کتاب-شناخت و کاربرد موتورهای دیزلی و بنزینی- در 305 صفحه-docx دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

انواع موتور از نظر احتراق

الف: موتورهای احتراق خارجی (برون سوز)

در این نوع موتورکه در گذشته از آن استفاده می شدسوخت در خارج از موتور مصرف شده و انرژی حاصل از آن آب موجود در دیگ مخصوص را به بخار تبدیل کرده و از نیروی بخار برای به حرکت در آوردن موتور استفاده می شد مانند لوکوموتیو بخار-توربین بخار

ب: موتورهای احتراق داخلی (درونسوز)

در این نوع موتورها که امروزه استفاده می شود سوخت داخل حفظه احتراق سیلندر سوخته و ایجاد قدرت می نماید

۲- انواع موتور از نظر سوخت مصرفی

الف : بنزینی (اتو)

اتو یک مهندس آلمانی بود که در سال 1875 میلادی، اختراع یک موتور درون سوز چهار زمانه و گازی را ثبت کرد. اتو مخترع سیکل چهار زمانه نبود، اما اولین فردی بود که طراحی موفقی از آن ارائه داد و به ثبت رساند. موتورهای گازی و روان اتو، قبل از جنگ جهانی اول، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند، اما پس از آن جای خود را به نسل بعدی – یعنی موتورهای بنزینی – دادند.

مخترع موتور چهارزمانه

ب: گازوئیلی (دیزل)

مهندسی آلمانی بنام رودولف دیزل اعلام کرد اگر هوا تا حد معینی فشرده شود و به محفظه سیلندر فرستاده شود سپس سوخت به اتاق احتراق تزریق شود ،مجموعه ( خود به خود دراثر گرمای ایجاد شده توسط فشار هوا) محترق خواهد شد و نیازی به شمع نخواهد بود. در فوریه ۱۸۹۲ دیزل طرح خود را به اداره ثبت اختراعات ارسال کرد و حدودا یک سال بعد حق امتیاز آن را به عنوان " یک روش جدید در موتورهای احتراق داخلی دریافت کرد سپس با همکاری شرکت فردریک کروپ و چند شرکت سازنده دیگر شروع به آزمایش و ساخت مدل عملی موتور خود شد. در سال ۱۸۹۳ اولین نمونه از موتور خود را ساخت . (تقریبا همزمان با دریافت حق ثبت ) بازده این موتور ۲۶ درصد بود. ( لازم به ذکر است که بازده موتورهای بخار که در آن سالها در اوج محبوبیت بودند فقط ۱۲ درصد بود و موتورهای بنزینی هم کاملا متداول نشده بودند) و سرانجام در سال ۱۸۹۷ اولین موتور دیزلی که قابل استفاده برای مصارف عمومی بود به جهان عرضه شد .

مخترع موتور دیزل

ج: گازی(دوگانه سوز)

این نوع موتورها در ابتدا از نوع مکش طبیعی بودند و گاز به ‌وسیله میکسچر با هوا ترکیب می‌شد. اما امروزه از توربوشارژر استفاده می کنند و گاز درون راهگاه ورودی تزریق می‌شود.فشار تزریق گاز باید اندکی بالاتر از فشار مکش هوا باشد.بنابراین فشار تقریبی تزریق درحدودbar 5- 3 می‌باشد.

در اواخر دهه1970 و اوایل دهه1980، فعالیتهای بین المللی مهمی در مورد خودروهای با سوخت گاز طبیعی آغاز شد. در سال1979 ، نیوزلند از اولین کشورهایی بود که از خودروهایی با گاز طبیعی استفاده کرد.

د: هیدروژنی

در این‎‎ خودروها باالکترولیز هیدروژن با اکسیژن‎ الکتریسیته‎‎‎ به دست‎ می‎ آید کهاز برق‎ حاصل‎ آن‎ برای‎ حرکت‎ خودرو استفاده‎ مـی‎ شود. 
پیش‎ بینی‎‎‎ می شود خودروهای‎ پیل‎ سوختی از سال‎ 2012 تجاری‎ شود و به‎‎ صورت‎ انبوه در آمریکا و ژاپن‎‎ از این خودروها استفاده‎ شود.

ه: هیبریدی

یک مهندس آمریکائی به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 یک ماشین هیبریدی ساخت که قادر بود در طی 10 ثانیه تا 25 مایل شتاب بگیرد. موتور این خودرو ترکیبی از موتور بنزینی و موتور الکتریکی بود که امروزه به عنوان موتور هیبریدی شناخته می‌شود. Piper در سه سال و نیم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پیشرفت سریع موتورهای احتراق داخلی با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنین قابلیت استارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پایین بودن قیمت سوختهای فسیلی و مطرح نبودن آلودگی محیط زیست، سبب عدم توجه به این نوع خودروها شد. در پی بحرانهای نفتی سالهای 1970 دوباره این خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولی تا سال 1990 که کار اصولی با مشارکت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمریکا آغاز گردید، این خودروها به طور جدی پیگیری نشدند

۳- انواع موتور از نظر سیکل کاری

الف : دو زمانه

• موتور های دو زمانه سوپاپ ندارند ، که همین امر ساختمان آنها را ساده تر و وزنشان را کمتر کرده است .
• در موتور های دوزمانه به ازای هر دور چرخش میل لنگیک حرکت انبساط داریم در حالیکه در موتور های چهار زمانه به ازای دو دور چرخش میل لنگ یک حرکت انبساط داریم که این به موتور های دوزمانه قدرت فزآینده قابل توجهی می دهد .
• موتور های دوزمانه در هر جهتی می توانند کار کنند که آن می تواند در بعضی دستگاه ها مانند اره های زنجیری مهم باشد .

ب: چهار زمانه

در این موتورها، برای روشن ماندن خودرو باید چهار مرحله حرکت پیستون انجام بگیرد. به مجموع چهار مرحله ( دو دور چرخش میل لنگ) یک سیکل گفته می شود.

۴- انواع موتور از نظر تولید حرکت

الف:  پیستونی

این نوع موتور با سوزاندن سوخت درون سیلندر و انتقال فشار گاز حاصل از احتراق به میل لنگ و تبدیل حرکت رفت و برگشتی به حرکت دورانی کار تولید می‌کند

ب: دوار

موتور دورانی یک موتور احتراق داخلی است ولی کاملا متفاوت با موتور های مرسوم پیستونی کار می کند.در یک موتور پیستونی حجم مشخصی از فضا (سیلندر) متناوبا چهار کار متفاوت را انجام می دهد.مکش،تراکم،احتراق،و خروج دود.موتور دورانی همین کار را انجام می دهد اما هر کدام در جای مخصوص خوذ انجام می شود و این شبیه این است که برای هر کدام از چهار مرحله یک سیلندر جداگانه داشته باشیم و پیستون به طور پیوسته از یکی به بعدی حرکت کند.

۵- انواع موتور از نظر چینش سیلندرها

الف: ردیفی

در یک موتور ردیفی وقتی از جلو نگاه می کنیم سیلندر اول شماره 1 است و سیلندر 4 در آخر است

ب: جناقی یا  وی شکل

موتور V نوعی پیکربندی متداول برای موتورهای احتراق داخلی می باشد. که در آن پیستونها طوری قرار گرفته اند که وضعیت ظاهری هنگامی که از امتداد میل لنگ آنها را نگاه می کنیم شکل حرف V را تداعی می کنند. پیکربندی V، طول و همینطور وزن کلی موتور را در مقایسه با موتورهای خطی کاهش میدهد

 ج: خوابیده (مسطح):

(اغلب با نام افقی یا باکسر معروف است) 

 در این حالت سیلندرها به صورت دو سری در مقابل هم (180 درجه) قرار مى گیرند.

د: ستاره ای

انواع موتور از نظر احتراق

الف: موتورهای احتراق خارجی (برون سوز)

در این نوع موتورکه در گذشته از آن استفاده می شدسوخت در خارج از موتور مصرف شده و انرژی حاصل از آن آب موجود در دیگ مخصوص را به بخار تبدیل کرده و از نیروی بخار برای به حرکت در آوردن موتور استفاده می شد مانند لوکوموتیو بخار-توربین بخار

ب: موتورهای احتراق داخلی (درونسوز)

در این نوع موتورها که امروزه استفاده می شود سوخت داخل حفظه احتراق سیلندر سوخته و ایجاد قدرت می نماید

۲- انواع موتور از نظر سوخت مصرفی

الف : بنزینی (اتو)

اتو یک مهندس آلمانی بود که در سال 1875 میلادی، اختراع یک موتور درون سوز چهار زمانه و گازی را ثبت کرد. اتو مخترع سیکل چهار زمانه نبود، اما اولین فردی بود که طراحی موفقی از آن ارائه داد و به ثبت رساند. موتورهای گازی و روان اتو، قبل از جنگ جهانی اول، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند، اما پس از آن جای خود را به نسل بعدی – یعنی موتورهای بنزینی – دادند.

مخترع موتور چهارزمانه

ب: گازوئیلی (دیزل)

مهندسی آلمانی بنام رودولف دیزل اعلام کرد اگر هوا تا حد معینی فشرده شود و به محفظه سیلندر فرستاده شود سپس سوخت به اتاق احتراق تزریق شود ،مجموعه ( خود به خود دراثر گرمای ایجاد شده توسط فشار هوا) محترق خواهد شد و نیازی به شمع نخواهد بود. در فوریه ۱۸۹۲ دیزل طرح خود را به اداره ثبت اختراعات ارسال کرد و حدودا یک سال بعد حق امتیاز آن را به عنوان " یک روش جدید در موتورهای احتراق داخلی دریافت کرد سپس با همکاری شرکت فردریک کروپ و چند شرکت سازنده دیگر شروع به آزمایش و ساخت مدل عملی موتور خود شد. در سال ۱۸۹۳ اولین نمونه از موتور خود را ساخت . (تقریبا همزمان با دریافت حق ثبت ) بازده این موتور ۲۶ درصد بود. ( لازم به ذکر است که بازده موتورهای بخار که در آن سالها در اوج محبوبیت بودند فقط ۱۲ درصد بود و موتورهای بنزینی هم کاملا متداول نشده بودند) و سرانجام در سال ۱۸۹۷ اولین موتور دیزلی که قابل استفاده برای مصارف عمومی بود به جهان عرضه شد .

ج: گازی(دوگانه سوز)

این نوع موتورها در ابتدا از نوع مکش طبیعی بودند و گاز به ‌وسیله میکسچر با هوا ترکیب می‌شد. اما امروزه از توربوشارژر استفاده می کنند و گاز درون راهگاه ورودی تزریق می‌شود.فشار تزریق گاز باید اندکی بالاتر از فشار مکش هوا باشد.بنابراین فشار تقریبی تزریق درحدودbar 5- 3 می‌باشد.

در اواخر دهه1970 و اوایل دهه1980، فعالیتهای بین المللی مهمی در مورد خودروهای با سوخت گاز طبیعی آغاز شد. در سال1979 ، نیوزلند از اولین کشورهایی بود که از خودروهایی با گاز طبیعی استفاده کرد.

د: هیدروژنی

در این‎‎ خودروها باالکترولیز هیدروژن با اکسیژن‎ الکتریسیته‎‎‎ به دست‎ می‎ آید کهاز برق‎ حاصل‎ آن‎ برای‎ حرکت‎ خودرو استفاده‎ مـی‎ شود. 
پیش‎ بینی‎‎‎ می شود خودروهای‎ پیل‎ سوختی از سال‎ 2012 تجاری‎ شود و به‎‎ صورت‎ انبوه در آمریکا و ژاپن‎‎ از این خودروها استفاده‎ شود.

ه: هیبریدی

یک مهندس آمریکائی به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 یک ماشین هیبریدی ساخت که قادر بود در طی 10 ثانیه تا 25 مایل شتاب بگیرد. موتور این خودرو ترکیبی از موتور بنزینی و موتور الکتریکی بود که امروزه به عنوان موتور هیبریدی شناخته می‌شود. Piper در سه سال و نیم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پیشرفت سریع موتورهای احتراق داخلی با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنین قابلیت استارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پایین بودن قیمت سوختهای فسیلی و مطرح نبودن آلودگی محیط زیست، سبب عدم توجه به این نوع خودروها شد. در پی بحرانهای نفتی سالهای 1970 دوباره این خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولی تا سال 1990 که کار اصولی با مشارکت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمریکا آغاز گردید، این خودروها به طور جدی پیگیری نشدند

۳- انواع موتور از نظر سیکل کاری

الف : دو زمانه

· موتور

بررسی و تحقیق-فناوری نانوتکنولوژی - در 70 صفحه-docx

اختصاصی از ژیکو بررسی و تحقیق-فناوری نانوتکنولوژی - در 70 صفحه-docx دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

هر چند آزمایش­ها و تحقیقات پیرامون نانوتکتولوژی از ابتدای دهه 80 قرن بیستم بطور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین، معجزه آسا و باورنکردنی نانوتکنولوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهمترین اولویتهای تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند .

استفاده از این فن­آوری در کلیه علوم پزشکی، پتروشیمی، علوم مواد، صنایع دفاعی، الکترونیک، کامپوترهای کوانتومی و غیره باعث شده که تحقیقات در زمینه نانو به­عنوان یک چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد. لذا محققین، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در یک بسیج همگانی، جایگاه، موقعیت و وضعیت خویش را در خصوص این موضوع مشخص نمایند و با یک برنامه­ریزی علمی دقیق و کارشناسانه به حضوری فعال و حتی رقابتی سالم در این جایگاه، عرض­اندام و ابراز وجود نمایند و برای چنین کاری طراحی یک برنامه منسجم، فراگیر و همه جانبه اجتناب­ناپذیر است.

 نانوتکنولوژی و کاربردهای آن

علوم و فناوری نانو، عنصر ی اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه‌های آتی خواهد بود. از جمله موارد مهم در آ ی نده، همکاریهای تحقیقاتی میان‌رشته‌ا‌ی، آموزش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشی از تأثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی به­شرح زیر می‌باشد:

1 – تولید ، مواد و محصولات صنعتی :

نانوتکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک‌های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقّت کنترل‌شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگتر، که دارای خواص و کارکرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها، ایجاد می‌کند. محقّقین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نبوده‌است. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتست از: مواد سبک‌تر، قوی‌تر و قابل برنامه‌ریزی ؛ کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنّی ؛ ابزارهایی نوین بر پایه اصول و معماری جدید ؛ بکارگیری کارخانجات مولکولی یا خوشه‌ا‌ی که مزیّت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.

2- پزشکی و بدن انسان:

رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستمهای زنده را اداره می‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند.

• فراتر از سهل‌شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو ( Drug Delivery ) تهیه کند، که به‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد.
• مواد زیست‌سازگار با کارآیی بالا، از توانایی بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعّال، می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی (مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی بکار می‌رود) درون سلولها وارد نمود.
• افزایش توان محاسباتی بوسیله نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیت شبکه‌های ماکرومولکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات کاشته‌شده زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهدبود.

 3- دوام‌پذیری منابع: کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک:

نانوتکنولوژی چنان چ ه ذکر شد، منجر به تغییرات ی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پس ا ب و آلودگی را کاهش خواهدداد. همچنین فنّاوری‌های جدید، امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواه ن د کرد. در زمینه محیط زیست ، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ا‌ی ، در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می‌دهد ؛ در ایجاد و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها ؛ در توسعه فنّاوری‌های “سبز” جدید که محصولات جانبی ناخواسته کمتری دارند و ی ا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی‌های کوچک از منابع آبی (کمتر از 200 نانومتر) و هوا (زیر 20 نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد.

در زمینه انرژی ، نانوتکنولوژی می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ی کارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار د ا د ه مصرف انرژی را پایین بیاورد . به عنوان مثال، شرکتهای مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیلها شود. استفاده گسترد ه ازاین نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سالیانه 5/1 میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به ‌همراه داشته‌باشد .

یا انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ا‌ی در فنّاوری روشنایی در 10 سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی ( LED ها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در ا مریکا ، تقریبا” 20% کل برق تولیدی، صرف روشنایی (چه لامپهای التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می‌شود. مطابق پیش‌بینی‌ها در 10 تا 15 سال آینده ، پیشرفتهایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی را بیش از 10% کاهش دهد که 100 میلیارد دلار در سال صرفه‌جویی و 200 میلیون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت .

 4 – هوا ­ و ­ فضا :

محدودیت‌های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن، و علاقه به فرستادن فضاپیما برای مأموریتهای طولانی به مناطق دور از خورشید ، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاری، امید حل این مشکل را بوجود آورده‌است.

“نانوساختن” ( Nanofabrication ) همچنین در طرّاحی و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنیاز برای هواپیماها، راکت‌ها، ایستگاههای فضایی و سکّوهای اکتشافی سیّاره‌ا‌ی یا خورشیدی، تعیین‌کننده است. همچنین استفاده روزافزون از سیستمهای کوچک‌شده تمام خودکار، منجر به پیشرفتهای شگرفی در فنّاوری ساخت و تولید خواهدشد. این مسأله با توجه به اینکه محیط فضا، نیروی جاذبه کم و خلأ بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سیستمهای نانو – که ساخت آنها در زمین ممکن نیست- در فضا خواهدشد.

5- امنیت ملّی:

برخی کاربردهای دفاعی نانوتکنولوژی عبارتند از: تسلط اطّلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته بعنوان یک قابلیت مهم نظامی ، امکان آموزش مؤثّرتر نیرو، به کمک سیستمهای واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری ، استفاده بیشتر از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی ، دستیابی به کارآیی بالاتر (وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حال تعداد دفعات نقص فنّی کمتر و ه ز ینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی ، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ا‌ی ، بهبود طرّاحی در سیستمهای مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاحهای هسته‌ا‌ی ، تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستمهای دفاع هسته‌ا‌ی . در بسیاری موارد، فرصتهای اقتصادی و نظامی مکمّل هم هستند. کاربردهای درازمدت نانوتکنولوژی در زمینه‌های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملّی است و بالعکس.

 6- کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک

ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس فوق‌ العاده کوچک، با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد 1000 برابر یا بیشتر افزایش دهد و نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شود.

ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ ربع برسد، و این امر موجب می‌شود که ذخیره‌ سازی 50 عدد DVD یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری شود.

ساخت تراشه‌ها در اندازه­های فوق­العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه­های 32 تا 90 نانو متر، تولید دیسک‌های نوری 100 گیگا بایتی در اندازه­های کوچک نیز می­باشد.

 تاریخچه فناوری نانو در جهان

چهل سال پیش Richard Feynman ، متخصص کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، درسخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان ” آن پایین فضای بسیاری هست “( Ther is plenty of room in the bottom ) به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی درآن زمان اظهار داشت : “اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی­زنند.” او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته­اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه­ها را با مقیاسهای کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آنها را کوچک و کوچک­تر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقی­شان در لبه­های نامعلوم کوانتوم نزدیک خواهند بود به­طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به­گونه­ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.

با استفاده از این فرمهای بسیار کوچک چه وسایلی می­توانیم ایجاد کنیم؟

Feynman در ذهن خود یک “دکتر مولکولی” تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصربه فرد کوچکتر است و می­تواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلولها و یا انجام اعمال ترمیمی و به­طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. در بحبوبه سالهای صنعتی کلمه “بزرگ” از اهمیت ویژه­ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه­های مهندسی بزرگ و غیره حتی کامپیوترها در دهه 1950 تمام طبقات ساختمان را اشغال می­کردند. ولی از وقتی Feynman نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به­سوی کوچک شدن در پیش گرفت.

Marvin Minsky تفکرات بسیار باروری داشت که می­توانست به اندیشه­های Feynman قوت ببخشد. Minsky پدر یابنده هوش­های مصنوعی دهه 70-1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می­شد، رهبری می­کرد. در اواسط دهه 70 ، Eric Drexler که یک دانشجوی فارغ التحصیل بود، Minskey را به­عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان­نامه­اش انتخاب کرد و او نیز این مسئولیت را بر عهده گرفت. Drexler سبت به وسایل بسیار کوچک Feynman علاقه­مند شده بود و قصد داشت تا در مورد تواناییهای آنها به کاوش بپردازد. Minskey نیز با وی موافقت کرد. Drexler در اوایل دهه 80، درجه استادی خود را در رشته علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوانترها را با یک سری ایده­ها که خودش “نانوتکنولوژی” نامگذاری کرده، مشغول می­داشت. Drexler اولین مقاله علمی خود را در مورد نانوتکنولوژی مولکولی (MNT) در سال 1981 ارایه داد. او کتاب Engin of Creation:The Coming Era of Nanotechnology را در سال 1986 به چاپ رساند. Drexler تنها درجه دکتری در نانوتکنولوژی را در سال 1991 از دانشگاه MIT دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هم­اکنون رئیس استیتو Foresight و Research Fellow می­باشد.

تعیین بودجه­های کلان در کشورهای صنعتی برای تحقیقات در زمینه نانوتکنولوژی 

بسیاری از کشورهای توسعه‌یافته و در حال توسعه (در حدود 30 کشور)، برنامه‌هایی را در سطح ملی برای پشتیبانی از فعالیتهای تحقیقاتی و صنعتی نانوتکنولوژی تدوین و اجرا می‌نمایند. زیرا نانوتکنولوژی به عنوان انقلابی در شرف وقوع، آینده اقتصادی کشورها و جایگاه آنها در جهان را تحت تأثیر جدی قرار خواهد داد و این مس أ له در این کشورها توسط صاحب‌نظران و محققان تبیین‌شده و برای مدیران اجرایی به صورت یک امر شفاف و قطعی درآمده است. در بخشی از این کشورها، در یکی دو سال اخیر تحرکات شدیدی از طرف دولتها برای سرعت بخشیدن به توسعه نانوتکنولوژی صورت گرفته و فعالیتهایی که تا قبل از این به صورت خودجوش توسط محققان انجام می‌گرفته است، با تشویق و حمایتهای مستقیم دولت ادامه یافته‌اند که در این قسمت نمودار ستونی میزان سرمایه گذاری دولتها آورده شده است:

اهمیت مطرح شدن طرح

همانگونه که اشاره شد بسیاری از کشورهای پیشرفته و در حال پیشرفت، برنامه‌هایی را برای پشتیبانی از فعالیتهای تحقیقاتی و صنعتی نانوتکنولوژی تدوین و اجرا می‌نمایند. اما یک سوال مهم برای کشور ما و بسیاری از کشورها که هنوز به نانوتکنولوژی به عنوان تمدن آینده علمی توجه کافی نکرده‌اند، این است که آیا باید با این روند همراه شد یا نه؟ توجه به فضای بسیار بزرگ و در حال ایجاد نانوتکنولوژی و حجم وسیع فعالیتهای مربوط به آن در دنیا، این باور را به انسان القاء می‌کند که دیر یا زود باید آینده را دید و برای ورود به آن اقدام نمود.

1) ورود کشورها به عرصه نانوتکنولوژی اجتناب‌ناپذیر است.

بسیاری از صاحب‌نظران و محققان، نانوتکنولوژی را مساوی آینده دانسته‌اند. به عنوان نمونه کمیته مشاوران رئیس‌جمهور آمریکا در علوم و فناوری در تأیید برنامه ملی نانوتکنولوژی برای سال 2001، از نانوتکنولوژی به عنوان محور آینده جهان یاد می‌کند. به دلیل تأثیرات این فناوری بر اکثر فناوریهای موجود، عقیده صاحب‌نظران این است که متخصصان رشته‌های مختلف بدون گرایش به مباحث مقیاس نانو در دهه‌های آینده فرصتی برای رشد نخواهند داشت و شکوفایی بسیاری از فناوریهای مهم ازجمله فناوری اطلاعات و بیوتکنولوژی به عنوان دو دستاورد بسیار عظیم قرن بیستم بدون بهره‌گیری از نانوتکنولوژی دچار اختلال خواهند شد. از این جهت این مسئله برای دانشگاهیان، محققان و مسؤولان هر کشور امری حیاتی است.

 2) دلایل اساسی ضرورت ورود کشور به عرصه نانوتکنولوژی

علاوه بر موضوع فوق، می‌توان دلایل زیر را برای اجتناب‌ناپذیری ورود کشورهایی چون ایران اقامه نمود:

پروژه و تحقیق-موتورهای احتراق داخلی و خارجی و نحوه عملکرد آنها- در 100 صفحه-docx

اختصاصی از ژیکو پروژه و تحقیق-موتورهای احتراق داخلی و خارجی و نحوه عملکرد آنها- در 100 صفحه-docx دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

موتور:

موتورها دستگاه‌هایی هستند که انرژی را برای بکار انداختن وسایل نقلیه، دستگاه‌های دیگر یا تولید الکتریسیته، به کار مکانیکی تبدیل می‌کنند.

انواع اصلی موتورها عبارتند از:موتور بخار، بنزینی، دیزل، الکتریکی، جت و موشک. در هر یک از این موتورها انرژی از سوختهایی چون زغال سنگ، بنزین و گازوئیل بدست می‌آید. همه موتورها، موتورهای درون سوز هستند. به این معنا که سوخت درون موتور می‌سوزد. موتور بخار، تنها موتور برون سوز است.

نخستین موتورهای بخار:

در قرن هجدهم میلادی، بیشتر نیروی صنایع مربوط به انقلاب صنعتی، از موتورهای بخار بدست می‌آمد. در سال ۱۷۱۲، یک انگلیسی بنام تامس نیو کامن، نخستین موتور بخار کار آمد را برای تلمبه زدن آب به بیرون از معادن زغال سنگ را اختراع کرد. در سال ۱۷۶۵، یک مهندس اسکاتلندی بنام جیمز وات، موتور بخار نیوکامن را کاملتر کرد و دستگاهی با کارایی بیشتر ساخت. چیزی نگذشت که موتورهای بخار را برای فراهم آوردن نیروی ماشین آلات کارخانه‌ها بکار گرفتند. پس از آن نیز برای لوکوموتیوها، از جمله لوکوموتیو راکت، استفاده کردند. این لوکوموتیو را جورج استیونسون، مهندس انگلیسی، در سال ۱۸۲۹ میلادی ساخت.

موتور از دیدگاه علم برق

موتور الکتریکی

در دنیای برق موتور وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی دورانی تبدیل می‌کند. با توجه به نوع انرژی الکتریکی مورد استفاده در موتور، موتورها به دسته‌های:
1- موتورهای AC یا جریان متناوب
2- موتورهای DC یا جریان مستقیم
تقسیم بندی می‌شوند که البته هر کدام از این دو نوع، خود به دسته‌های جزیی تری تقسیم بندی می‌شوند. تمام موتورهای الکتریکی از ۲ قسمت کلی استاتور و روتور تشکیل شده‌اند.

موتورهای درون‌سوز: 

      موتورهای درون‌سوز یا موتورهای احتراق داخلی به موتور‌هایی گفته می‌شود که در آن‌ها مخلوط سوخت و اکسید کننده (معمولاً هوا یا اکسیژن) در داخل محفظهٔ بسته‌ای واکنش داده و محترق می‌شوند. بر اثر احتراق گازهای داغ با دما و فشار بالا حاصل می‌شوند و بر اثر انبساط این گازها قطعات متحرک موتور به حرکت درآمده و کار انجام می‌دهند. هرچند غالباً منظور از به‌ کار بردن اصطلاح موتورهای درون‌سوز، موتورهای معمول در خودروها می‌باشند، با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جت نیز مشمول تعریف موتورهای درون‌سوز می‌شوند.

      موتور درون‌سوز، یک وسیلهٔ گردنده‌ است که در خودروها، هواگردها، قایق موتوری، موتورسیکلتها و صنایع کاربرد دارد. بدون بهره‌گیری از موتورهای درون‌سوز، اختراع و ساخت هواپیماها ممکن نبود. تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال ۱۹۳۹، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درون‌سوز تأمین می‌شد.

      نخستین موتور درون‌سوز چهارزمانه توسط نیکلاس اوگوست اوتو[1] و مخترع آلمانی ویلیام وگنر در سال ۱۸۷۶ ساخته‌ شد.

نیکلاس اوگوست اوتو

انواع موتورهای درون‌سوز: 

موتور درون سوز اتو

     این موتورها را به دو دسته کلی موتور چهارزمانه و موتورهای دو زمانه می‌توان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه ‌است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوت‌های ساختاری اندکی متفاوت است. البته ازنوع امروزی تر باید به چهار زمانه اشاره کرد که حتی تاثیر کمتری بر روی الودگی هوا دارد.

موتور چهارزمانه:

      این موتورها برای هر انفجار (مرحلهٔ تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) بایستی چهار مرحلهٔ مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را انجام دهند.

موتورهای دوزمانه:

      این موتورها در هر دور چرخش دارای یک انفجار هستند. این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار و دم و بازدم به‌ عنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم به‌عنوان مرحلهٔ بعدی صورت می‌گیرد. راندمان موتورهای دو زمانه به مراتب از موتورهای چهارزمانه بیشتر است.

موتور درون سوز دیزل:

     موتور دیزل گونه‌ای موتور درون‌سوز است که در آن از چرخه دیزل برای ایجاد حرکت استفاده می‌شود. فرق اصلی آن با موتور اتو ایجاد احتراق در اثر تراکم است. یعنی انفجار بر اثر تراکم سوخت و هوا بدون نیاز به جرقه زنی می­باشد(سیستم احتراق داخلی دیزل(.

موتور دو زمانه:

     موتور درون سوزی که 2 فرایند اصلی دارد.

• مکش سوخت + انفجار یا احتراق سوخت.
• تراکم سوخت+ خروج دود

موتور چهار زمانه:

    موتور درون سوزی با چهار فرایند اصلی 1-مکش سوخت 2- تراکم 3-احتراق و 4- خروج دود است.

موتور شش زمانه:

      موتور درون سوزی بر اساس موتور چهار زمانه با افزایش فرآیند و کارکرد نسبت به آن و با ۶ عمل در چرخه فرایند­ می باشد.

موتورهای دوار بدون پیستون:

     به موتورهایی که پیستون ندارند و بجای آن روتور دارند که بصورت دورانی حرکت می کند اطلاق می شود. مانند موتور وانکل و موتور شبه توربین. این نوع موتور ها در پهپاد هایی استفاده میشود که در منطقه ای وسیع به شعاع km 300 تا km 500  مورد نیاز باشد استفاده می شود.

موتور شبه توربین:

      موتور شبه توربین خیلی شبیه موتور دورانی است، یک روتور درون بدنه ی تقریباً بیضی شکل می چرخد. موتور شبه توربین روتور چهار جزیی دارد. گوشه های روتور با بدنه به خوبی آب بندی شده اند و نیز گوشه های روتور نسبت به بخش داخلی آب بندی اند. در نتیجه چهار محفظه ی مجزا تشکیل می شود.

موتور درون سوز وانکل:

      موتور دورانی که مخترع آن دکتر فلیکس وانکل بود، گاهی موتور وانکل یا موتور دورانی وانکل نامیده می شود. اجزائ اصلی آن روتور، محفظه روتور، محور خروجی، شمع جرقه زنی، قطعات آبندی می باشد. در موتور وانکل مانند موتور های بنزینی چهار زمانه مخلوط هوا و بنزین وارد محفظه ی بزرگی از موتور می شود سپس با کوچک شدن حجم آن مخلوط هوا و بنزین تحت فشار قرار گرفته و با ایجاد جرقه به وسیله شمع انفجار حاصل می شود، مولکول های گاز دراثر احتراق منبسط می گردند و فشار محفظه ی تراکم به شدّت بالا می رود و نیروی حاصل از آن به روتور اعمال شده و به علّت اختلاف مرکز دوران بین روتورومیل لنگ نیروی چرخشی درروتور ایجاد می گردد.این نیروی چرخشی به بادامک محور لنگ که در داخل روتور قرار دارد، وارد شده و به فلایویل و سیستم انتقال قدرت می رسد.

موتورهای احتراق پیوسته:

     به موتور هایی که عمل احتراق به صورت منظم و پیوسته انجام میشود مانند موتورهای راکت و انواع موتور جت و توربین گازی اطلاق می شود.

موتورهای احتراق ناپیوسته:

     به موتور هایی گفته میشود که عمل احتراق در آنها به صورت متناوب انجام می شود مانند موتور های پیستونی و پالس جت و موتور وانکل.

چرخه اتکینسون:

     در علم ترمودینامیک و در بحث چرخه‌های ترمودینامیکی، موتور چرخهٔ اتکینسون[2] یک نوع موتور درون‌سوز می‌باشد که توسط جیمز اتکینسون در سال ۱۸۸۲ میلادی ابداع شد. چرخهٔ اتکینسون برای فراهم کردن ماکزیمم چگالی توان به ازای هزینهٔ خرج شده، طراحی می‌شود و امروزه در برخی از خودروهای برقی دو گانه(همچون تویوتا پریوس) کاربرد دارد.

جیمز اتکینسون

چرخهٔ ایده‌آل ترمودینامیکی:

منحنی فشار - حجم چرخهٔ ایده‌آل اتکینسون

چرخهٔ اتکینسون ایده‌آل شامل فرآیندهای زیر می‌باشد:

۱ به ۲ – فرآیند تراکم هم آنتروپی) بی‌درو و برگشت‌پذیر(

۲ به ۳ – فرآیند گرمایش هم حجم

۳ به ۴ – فرآیند گرمایش هم فشار

۴ به ۵ – فرآیند انبساط هم آنتروپی

۵ به ۶ – فرآیند سرمایش هم حجم

۶ به ۱ - فرآیند سرمایش هم فشار

توربین گازی:

     توربین گاز:Gas Turbine  یک ماشین دوار است که بر اساس انرژی گازهای ناشی از احتراق کار می‌کند. هر توربین گاز شامل یک کمپرسور برای فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترق ‌کردن آن و یک توربین برای تبدیل کردن انرژی گازهای داغ و فشرده به انرژی مکانیکی است. بخشی از انرژی مکانیکی تولی شده در توربین، صرف چرخاندن کمپرسور خود توربین شده و باقی انرژی، بسته به کاربرد توربین گاز، ممکن است ژنراتور برق را بچرخاند (توربو ژنراتور)، به هوا سرعت دهد (توربوجت و توربوفن) و یا مستقیماً (یا بعد از تغییر سرعت چرخش توسط جعبه دنده) به همان صورت مصرف شود (توربوشفت، توربوپراپ و توربوفن).  موتور جت شامل توربوجت، توربوفن، توربوشفت، توربوپراپ، رم‌جت، موشک می باشد.

تاریخچه توربین گازی:

     در سال ۱۷۹۱، یک مخترع انگلیسی به نام جان باربر، یک ماشین طراحی کرد که از نظر ماهیت کارکرد شبیه به توربین‌های گاز امروزی بود و حق امتیاز این طرح را به نام خود ثبت کرد .او این توربین را برای به حرکت درآوردن یک کالسکه بدون اسب طراحی کرده بود. در سال ۱۹۰۴، یک پروژه ساخت توربین گاز توسط فرانتس استولز در برلین انجام شد که اولین کمپرسور محوری جهان در ساخت آن مورد استفاده قرار گرفته بود، ولی این پروژه ناموفق بود. در طی سال‌های بعد، افراد مختلف بر روی ایده توربین گاز فعالیت کردند، به طوری که شرکت جنرال الکتریک آمریکا که امروزه بزرگ‌ترین تولیدکنندهٔ توربین گاز در جهان است، در سال ۱۹۱۸ بخش توربین گاز خود را راه‌اندازی کرد. با این وجود، نخستین توربین گازی برای تولید انرژی برق، در سال ۱۹۳۹ میلادی و در شرکت براون باوریدر سوئیس ساخته شد که ظرفیت آن ۴ مگاوات بود.

مبنای کارکرد:

چرخهٔ برایتون، اساس کارکرد توربین‌های گاز:

     مبنای کار توربین‌های گاز از نظر ترمودینامیکی، بر اساس چرخهٔ برایتون است که در آن، هوا به صورت بی‌دررو فشرده شده، احتراق در فشار ثابت رخ داده و انبساط هوای فشرده و داغ در توربین، به صورت بی‌دررو رخ می‌دهد و هوا به فشار اولیه می‌رسد. در عمل، اصطکاک و توربولانس باعث می‌شوند که:

1. فشرده ‌سازی هوا در کمپرسور به صورت بی‌دررو نباشد. این موجب می‌شود که برای دست‌یافتن به یک نسبت فشارمعین، دمای خروجی کمپرسور بیشتر از حالت ایده‌آل باشد.
2. انبساطهوا در توربین به صورت بی‌دررو نباشد. این موجب می‌شود که با ثابت بودن مقدار کاهش دما در توربین، کاهش فشار ناشی از آن افزایش یافته و انبساط کمتری برای تولید کار در توربین فراهم باشد.
3. افت فشار در ورودی هوا، محفظهٔ احتراق و اگزوز وجود داشته باشد. این موضوع باعث می‌شود که نسبت فشار موجود برای تولید کار کاهش یابد. افت فشار در ورودی هوا باعث کاهش فشار در ورودی کمپرسور و در نتیجه کاهش فشار ورودی محفظهٔ احتراق و توربین می‌شود. افت فشار در محفظه و اگزوز، به ترتیب به کاهش فشار ورودی به توربین و افزایش فشار خروجی توربین می‌انجامند که همهٔ این عوامل، باعث کاهش نسبت فشار موجود در توربین برای تولید کار می‌شوند.

با افزایش دمای هوای ورودی به توربین، راندمان توربین‌های گاز افزایش می‌یابد؛ بنابراین، بهتر است که این دما هر چه بیشتر انتخاب شود. اما در این مورد از نظر تحمل مواد تشکیل‌دهندهٔ محفظهٔ احتراق و پره‌های توربین، محدودیت وجود دارد؛ بنابراین، در این قسمت‌ها که به آنها بخش‌های داغ یا Hot Sections، گفته می‌شود، از مواد مقاوم به دماهای زیاد مانند سوپرآلیاژها استفاده می‌شود. همچنین این قسمت‌ها با استفاده از تکنولوژی‌های پیچیده‌ای خنک‌کاری می‌شوند.

انواع توربین گاز:

• توربین‌های گاز صنعتی برای تولید توان الکتریکی

توربین گاز سری H شرکت جنرال الکتریک، این توربین ۴۸۰ مگاواتی در چیدمان سیکل ترکیبی، بازده حرارتی ۶۰٪ دارد.

توربین‌های گاز صنعتی برای تولید توان الکتریکی، که توربوژنراتور گاز هم نامیده می‌شوند، توربین‌های گازی هستند که توان تولیدشده به وسیلهٔ آنها، مستقیماً و یا پس از تغییر سرعت دوران در جعبه‌دنده، به ژنراتور منتقل شده و در آنجا به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. این نوع توربین گاز، می‌تواند به صورت سیکل ساده (به انگلیسی: Single Cycle) و یا سیکل ترکیبی (به انگلیسی: Combined Cycle) باشد. در حالت سیکل ساده، گازهای خروجی از اگزوز توربین که می‌توانند تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد دما داشته باشند، مستقیماً وارد هوا شده و انرژی باقی‌مانده در آن هدر می‌رود؛ ولی در حالت سیکل ترکیبی، یک یا دو توربین گاز با یک توربین بخار کوپل می‌شوند و گازهای خروجی از توربین گاز در بخشی به نام بویلر بازیاب، آب بازگشتی از کندانسور توربین بخار را که توسط پمپ فشرده شده، به بخار تبدیل می‌کنند. در نتیجه در حالت سیکل ترکیبی، از انرژی موجود در گازهای خروجی از اگزوز توربین گاز استفاده شده و بویلر توربین بخار بدون نیاز به سوخت، بخار آب تولید می‌کند؛ بنابراین، با استفاده از این روش، راندمان سیکل افزایش می‌یابد. توربوژنراتورها همچنین می‌توانند به صورت تولید همزمان برق و گرما (به انگلیسی: Cogeneration) استفاده شوند که در این ترکیب، گاز خروجی از آنها برای تولید آب گرم و یا هوای گرم ساختمان‌ها و کارخانجات استفاده می‌شود.

• توربین‌های گاز برای تولید انرژی مکانیکی[ویرایش]

این نوع از توربین‌های گاز که شامل توربوکمپرسورها و توربوپمپ‌ها می‌شوند، توربین‌های گازی هستند که در آنها انرژی تولید شده توسط توربین، صرف به گردش درآوردن یک کمپرسور (جهت فشرده‌کردن یک مادهٔ گازی) یا پمپ (جهت بالابردن فشار یک مایع) می‌شود.

موتورهای جت[ویرایش]

اصول کار توربوجت

موتورهای جت، نوعی موتور هستند که از شتاب دادن و تخلیه سیال برای ایجاد پیش‌رانش بر پایه قانون سوم نیوتن استفاده می‌کنند. دو نوع از موتورهای جت یعنی توربوجت‌ها و توربوفن‌ها شامل توربین گاز بوده و در واقع یک نوع توربین گاز هستند.

توربوجت‌ها، نوعی توربین گاز هستند که در آنها همهٔ انرژی تولید شده در توربین صرف چرخاندن کمپرسور می‌شود و هوای داغ خروجی از توربین پس از عبور از یک نازل، سرعت گرفته و به صورت یک جت سیال با سرعت زیاد از انتهای آن خارج می‌شود.

اصول کار مو

[1] نیکلاس اوگوست اوتو، مخترع آلمانی بود که در سال 1876 اولین موتور درون‌سوز چهارزمانه را ساخت که الگو و مدلی شد برای صدها میلیون موتور مشابه که از آن زمان تا کنون ساخته شده است. موتور درون‌سوز یک وسیله گردنده است که در قایق موتوری و موتورسیکلت‌ها کاربرد دارد. علاوه بر موارد استعمال فراوان آن در صنعت، اختراع هواپیما بدون استفاده از آن غیر ممکن بود. تا قبل از پرواز اولین هواپیمای جت در سال 1939، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درون‌سوز که چرخه‌کار آنها بر مدار اوتو بودف تأمین می‌شد. امّا مهمترین مورد کاربرد موتورهای درون‌سوز استفاده ازآنان در اتومبیل‌ها است. قبل از آنکه اوتو موتور خود را اختراع کند برای ساخت اتومبیل تلاش‌های فراوان و عدیده‌ای شده بود. برخی مخترعین نظیر زیگفرید مارکوس (در سال 1875) اتین لنور (در سال 1862) و نیکلاژوزف کنوت (در سال 1769) موفق به ساخت مدل‌هایی شدند که حرکت می‌کرد. اما به علت نبودن موتور مناسب، موتوری که هر دو مزیت وزن کم و قدرت زیاد را با هم داشته باشد هیچ کدام از آن مدل‌ها در عمل قابل استفاده نبود. ولی در خلال پانزده سال پس از اختراع موتور چهار زمانه اوتو، دو مخترع آلمانی دیگر، کارل بنز و گوتلمب دایملر، هر یک اتومبیل‌هایی قابل استفاده و قابل فروش ساختند...

[2] جیمز اتکینسون : James Atkinson (physicist ۱۷ فوریه ۱۹۱۶ – ۹ مه ۲۰۰۸) یک فیزیک آزمایشگاهی اهل بریتانیا بود.

پروژه و تحقیق-معماری مجتمع های مسکونی- در 40 صفحه-docx

اختصاصی از ژیکو پروژه و تحقیق-معماری مجتمع های مسکونی- در 40 صفحه-docx دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مسکن چیست؟

مسکن به معنای ماوا، منزل، محل سکونت و خانه می باشد. در فرهنگ فارسی معین شرح این واژه چنین آمده است :

مسکن : محل سکونت، جای باش، مقام، منزل
 مکانی است که یک یا چند خانوار در آن سکونت دارند.منظور از مکان، تمام یا قسمتی از ساختمان است که یک ورودی مستقل به معبر عمومی ( کوچه، خیابان، بازار، میدان و …) یا معبر اختصاصی (راهروی مشترک، راه پله مشترک و … ) داشته باشد.

– با توجه به نیاز بشر به حفظ امنیت و توانایی بیشتر برقراری امنیت توسط نیروهای جمعی به نسبت نیروهای فردی، انسانها زندگی به صورت گروهی را تا آنجا که به حریم خصوصی شان لطمه وارد نکند دوست دارند.
– وجود مجتمع های مسکونی این امکان را به مخاطبان می دهد تا از امکانات بیشتر و بهتری بهره گیرند.(مثل فضاهای خدماتی و تفریحی و …)
– کمتر شدن هزینه ها با توجه به تقسیم آنها بین تعداد خانوار بیشتر.
 – امکان لذت بردن از زندگی جمعی در کنار حریم خصوصی.

۱-مجموعه مولکولی : در تمامی بناهای مولکولی روشنایی و تهویه مطلوب امکان پذیر می باشند. قابلیت انطباق و سازش آن ها با اندازه و اشکال مختلف سایت، نیز مطلوب می باشد.فضاهای باز آن ها دارای یک کیفیت پوسته “باز”می باشند.مجموعه این بناها محصوریت کمی ایجاد می کنند.این تیپ از تمامی تیپ های ساختمانی روی هم رفته ، نامناسب ترین نوع از جهت “فضاهای شهری” متمرکز و محصور میباشد.(از نظر اقصادی نیز در مناطق مسکونی متراکم نیز به صرفه نیستند)

۲-مجموعه های خطی : با اینکه تراکم نسبتا زیادی را در خود جای می دهند، اما در مجموعه های خطی به علت وجود حداقل فاصله، بین نماهای بلند آن ،دارای مشکلات و مضرات زیادی از لحاظ محرمیت و آلودگی صوتی خصوصا در فضای باز می باشند.این معایب در خانه های تک خانوار ردیفی تشدید می شود.زیرا احتمال اینکه همسایه ها از داخل منازل همدیگر را ببینند افزایش می یابد.در صورتی که آپارتمان ها در ساختمان های خطی به طور صحیحی طراحی شده باشند، این تیپ سودمند و با صرفه است.این تیپ در مقایسه با مجموعه های حول حیاط مرکزی دارای پویایی بیشتری است.

۳-مجموعه های حول حیاط مرکزی : تمامی مجموعه های حول حیاط مرکزی با فضاهای بازی که به وضوح مشخص شده اند و به منظور استفاده گروه خاصی می باشند (بر خلاف سایر اشکال ساختمانی)

متمایز می شوند. علاوه بر این هنگامی که از حداکثر تراکم ممکن نیز پرهیز شده و حیاط ها به اندازه کافی بزرگ باشند ، مجموعه های مسکونی بسیار مناسب و مطلوبی می باشند.از نظر ایجاد روحیه همسایگی و کنترل شرایط اقلیمی نیز نسبت به سایر تیپ ها ارجحیت دارند.

۴-فرم های ترکیبی : می توانیم فرم های مختلف ساختمان را با هم ترکیب کنیم تا بازدهی این بناها را در طراحی شهری نیز افزایش دهیم. از ترکیب شکل خطی با بناهای حول حیاط مرکزی ،می توان مجموعه های مسکونی مطلوبی طراحی نمود.

پس از بررسی چهار تیپ اشکال ساختمانی و مجموعه های مسکونی ، می توان جهت کاهش مشکلات و معایب هرگونه و تکمیل و بهره وری از مزایای هرکدام به منظور افزایش کاربری آن ها، طرحی به صورت ترکیبی از انواع گونه ها ارائه داد و به نمونه ای با ارزش و رضایت بخش دست یافت.

دسته بندی ناحیه ها در محیط مسکونی

فعالیت ها ممکن است درون ناحیه ها دسته بندی شوند. فعالیت های مشابه و نیاز به منفرد بودن یا تاثیر متقابلشان به شکل گیری دسته بندی ها کمک می نماید. ناحیه ها عبارتند از:

– ناحیه فضاهای خصوصی
– ناحیه فضاهای جمعی (گروهی)
 – ناحیه فضاهای خدماتی

در این قسمت برای این که بتوان شبکه های طراحی برای محیط های مسکونی را تهیه کرد، نیاز است تا فضایی که ممکن است در هر یک از ناحیه های مطرح شده در محیط زندگی افراد در نظر گرفته شده است ،مشخص گردد.

فضاهای مختلف مسکونی

۱- برای ناحیه خصوصی پیش بینی می شود که بر اساس فعالیت آن ها می توان ابعاد فضا و تجهیزات و اندازه های دسترس مورد نیاز برای آن ها مشخص کرد:

الف :فضای خواب (اتاق خواب)
ب : فضای نگهداری لباس وپوشاک (کمد و قفسه)
 ج : فضای بهداشتی (حمام و دوش و سرویس بهداشتی )

۲- فضاهایی که برای ناحیه گروهی یا جمعی در نظر کرفته می شود، عبارتند از:

الف : فضای نشیمن (اتاق نشیمن)
ب : فضای غذاخوری
 ج : فضای پذیرایی و سرگرمی (اتاق مهمان)

۳-ناحیه خدماتی و سرویس دهی و کاری، فعالیت ها و فضاهایی را به این شرح مشخص می کند:

الف : آماده سازی غذا
ب : رختشوی خانه (قسمت لباسشویی)
 ج : انبار

عملکرد مسکن در ارتباط با محیط خارج

مسکن به عنوان محل آسایش، امنیت، استراحت و همچنین در تقابل با نیروهای جامعه (همسایگان، دسترسی ها، عوامل محیطی و …) ملزم به تامین یکسری نیازهای اساسی است. این نیازها به طور خلاصه به صورت زیر است.

نیازهای اساسی در رابطه با دسترسی ها

– مجزا کردن عابران پیاده از سواره
– حفاظت رانندگان به هنگام پیاده شدن از اتومبیل
– مجزا کردن کودکان و حیوانات خانگی از وسایل نقلیه
– دسترسی پیاده ها از اتومبیل به خانه با حداقل مسافت و بدون خستگی
 – جای کافی برای پارکینگ اتومبیل صاحب خانه ومراجعین و مهمان های او

نیازهای اساسی در رابطه با حریم و امنیت

– مرز مشخص بین عرصه نیمه خصوصی و عمومی
– مرز مشخص در درون عرصه نیمه خصوصی خانه ها: همسایه به همسایه، مستاجر به سرایدار
– وسیله ای برای مشاهده یک طرفه مراجعین به خانه، فضایی برای توقف و انتظار مراجعین به خانه که از درون خانه مرئی باشد.
– جایی برای استراحت و مصاحبت گروه های سنی بالاتر، محلی برای بازی کودکان و نگهداری از آن ها
 – ورودی خصوصی به خانه، حفاظ ورودی ،توقفگاه پیاده محفوظ مقابل ورودی

 مراحل طراحی پروژه مسکونی

می توان مراحل طراحی یک سایت مسکونی را به تفصیل به صورت زیر تنظیم نمود :

– تنظیم اهداف و سیاست های طراحی کالبدی
– تعیین فضا ها و کاربری های مورد نیاز سایت
– تعیین ابعاد فضایی
– تصمیم گیری در مورد نسبت بین واحد های مسکونی با ابعاد گوناگون
– تعیین استاندارد های تراکم مسکونی
– گونه بندی طراحی کل یک محله مسکونی
– گونه بندی طراحی کل یک واحد همسایگی
– گونه بندی طرح بن بست
– گونه بندی نحوه اتصال ساختمان ها
 – ترکیب گونه بندی معابر و گونه های بلوک شهری

امنیت و ایمنی :

ویژگی های معماری مسکن مطلوب باید به گونه ای باشد که درجات مختلف امنیت را برای ساکنین فراهم آورد . این امنیت اعم از امنیت در مقابل بلایا وسوانح طبیعی و غیر طبیعی ، امنیت در برابر تجاوز سایر آحاد جامعه ، امنیت در برابراثرات ناشی از فعالیت های انسانی و سایر جنبه های امنیت به شمار می رود . در جهت تأمین امنیت ، منظور داشتن عوامل زیر توصیه می شوند : مکان یابی مناسب مسکن نسبت به سایر عملکردهای شهری ، انتخاب مصالح مناسب که الزاماً مصالح گران قیمت نیستند ،اتخاذ روش های مناسب ساخت ، پیش بینی تمهیدات لازم برای تقلیل خسارت به هنگام وقوعسانحه و مکانیابی مناسب مسکن در ارتباط با عملکردهای مولد انواع آلاینده ها به ویژه آلودگی هوا و آلودگی صوتی.

امنیت سایت 

محیط مسکونی که با هدف ایجاد فضایی قابل دفاع طراحی شده است، به وضوح به صورت فضاهای عمومی، نیمه خصوصی و خصوصی مشخص می شود، در این حالت، معین می گردد که چه کسی مجاز است در کدام فضا باشد. به این ترتیب، امکان تشخیص رفتارهای مشکوک برای افراد ساکن فراهم می شود و مأموران انتظامی نیز کنترل بهتری خواهند داشت.