لزوم استفاده و تجهیز آزمایشگاه ها از آخرین دستاورد های صنعت آزمون

گواهینامه فنی : معیاری دیگر برای کیفیت
مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهر سازی مدت هاست با بررسی ویژگی های کیفی محصولات تولیدی کارخانجات صنعت تأسیسات و ساختمان در تطابق با ضوابط و استاندارد های آن مرکز، اقدام به صدور گواهینامه فنی برای محصولات می کند. اهمیت روز افزون گواهینامه فنی مرکز تحقیقات مسکن موجب شد که این مرکز فصل نامه ای را با نام (گواهینامه فنی) منتشر کند.
جهت آشنایی بیشتر خوانندگان محترم با (گواهینامه فنی) مرکز تحقیقات راه و مسکن و شهر سازی و فصلنامه آن گفتگوی کوتاهی را با آقای مهندس امیر مازیار رئیس قاسمی سر دبیر این فصلنامه ترتیب داده ایم.
اعطای گواهینامه فنی به تولیدات صنعتی از چه زمانی شروع شد و در حال حاضر چه محصولاتی را شامل می شود؟
اعطای گواهینامه فنی به فرآورده های ساختمانی، مطابق اساس نامه ای که در سال 1354 به تصویب مجلس وقت رسیده، به عنوان یکی از وظایف مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی مشخص شده است. پس از ایجاد ساختار لازم و تشکیل کمیته های گواهینامه فنی اولین سری گواهینامه های فنی در سال 1375 اعطا گردید. در حال حاضر به حدود 240 نوع محصول، و یا خانواده محصول گواهینامه داده می شود که در 9 گروه کلی دسته بندی شده اند. 9 بخش از 25 بخش تحقیقاتی مرکز که دارای آزمایشگاه های مرتبط هستند، به صورت مستقیم درگیر بررسی، انجام آزمایش های لازم بر روی این محصولاتند.
وقتی یک محصول صنعتی نشان استاندارد ملی ایران را دریافت کرده یعنی از نظر کیفی در سطح قابل قبولی است. آیا گواهی فنی از نظر مشتریان اعتبار بیشتری به محصول می دهد؟
پاسخ به این سوال از دو منظر می تواند مورد توجه قرار گیرد. همان گونه که در تعاریف سازمان جهانی استاندارد (ISO) نیز آمده است استاندارد ها از نظر حوزه جغرافیایی و تخصصی به چهار دسته بین المللی، منطقه ای، ملی و کارخانه ای تقسیم می شوند که هرچه حوزه تحت پوشش استاندارد کوچکتر یا محدود تر شود، استاندارد سخت گیرانه تر و تخصصی تر می شود. بنابراین در جوامع پیشرفته، استاندارد های کارخانه ای را می توان استاندارد های تخصصی تر، جامع تر و سخت گیرانه تر از استاندارد های دیگر دانست.بر این اساس، مرکز و سازمان هایی که در دنیا به صورت تخصصی بررسی خواص و یا عملکرد محصولات می پردازند، الزامات بیشتر و ویژگی های محدود تری را در نظر می گیرند و بالطبع تولیدکنندگانی با محصولات با کیفیت تر، امکان دریافت این استاندارد ها را داشته و از نظر مصرف کننده دارای اهمیت بیشتری خواهند بود.
اما موضوع گواهینامه فنی و استاندارد در اکثر کشور های دنیا به ویژه در کشور ما از جنبه دیگری حائز اهمیت است؛ اول در خصوص مصالح و یا سیستم هایی که در مورد آن ها استاندارد ملی تدوین نشده است و تولید عرضه آن در کشور باید به تصویب مرجع ذیصلاح رسیده باشد؛ و دوم بررسی عملکرد یک محصول یا فرآورده به عنوان جزئی از سیستم یا ساختار با عملکرد و انتظارات چندگانه مانند ساختمان.
به عبارت دیگر، یک محصول فارغ از نوع کاربرد، سطح انتظارات عملکردی و شرایط محیطی و اقلیمی بر اساس چهار چوب الزامات و مشخصات تعیین شده در استاندارد ها مورد بررسی و الزامات کلی آن مورد تأیید قرار می گیرد. اما این محصول، مثلأ سازه های ساختمان که عملکرد های مشخصی را در برابر بار های وارده (اعم از بار های ثقلی، جانبی زلزله و باد)، آتش، صوت، حرارت، شرایط اقلیمی و غیره را تأمین می کند، باید با دیگر اجزا سازه ای و غیر سازه ای سازگار بوده و در مجموع عملکرد هنای مورد انتظار فوق را برآورده نمایند. این نوع الزامات و توصیه ها در مقررات ملی ساختمان، آیین نامه ها و دستورالعمل های مرتبط مورد توجه قرار گرفته و ارائه می گردند. لذا بررسی عملکرد یک محصول در قالب یک جزء سازه، در چارچوب مقررات ملی و آیین نامه های بین المللی، موضوعی است که در گواهینامه های تخصصی مورد بررسی قرار می گیرد.
تولید کنندگان وسایل و دستگاه های تأسیساتی چگونه می توانند گواهی فنی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی را دریافت کنند؟
به طور کلی محصولات و تأسیسات برقی و مکانیکی تا اوایل دهه 80 در زمره اجزای ساختمانی بودند که به دلیل عدم آشنایی اکثر مهندسین عمران یا معماری، نه در نظام فنی ساختمان به طور خاص مورد توجه قرار گرفته بود و نه در بحث بررسی کیفیت عملکرد آن ها به عنوان یکی از مصالح ساختمانی متولی مشخصی در حوزه ساختمان داشت. لذا مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، طی یک برنامه کوتاه و میان مدت نسبت به تجهیز و راه اندازی آزمایشگاه های مرتبط اقدام کرد و با توجه به بازخورد صنعت و دیگر مصرف کنندگان، و هم چنین سازمان ها و ارگان های تصحیح ساز و کنترل کننده، از اهمیت و جایگاه ویژه ای برخوردار شد که و خوشبختانه همزمان تعداد زیادی از گواهینامه های صادر شده توسط مرکز، اختصاص به صنعت تأسیسات دارد.
تولیدکنندگان یا وارد کنندگان محصولات و تجهیزات تأسیساتی می توانند با مراجعه به سامانه خدمات الکترونیک مرکز به نشانی : بزرگراه شیخ فضل الله نوری، بین شهرک قدس و فرهنگیان، خ مروی، خ حکمت؛ و تکمیل اطلاعات واحد تولید(یا محصول وارداتی) اقدام به ثبت نام کنند. پس از بررسی و تأیید مدارک، نسبت به بازدید و نمونه برداری از محصول اقدام می شود و در صورت انطباق نتایج با الزامات مورد نظر، صدور گواهینامه امکان پذیر می شود.
انتشار فصل نامه گواهینامه فنی از چه زمانی شروع شد و هدف آن چیست؟
انتشار فصلنامه گواهینامه مرکز با جلب مشارکت واحد های دارای گواهینامه، انجمن ها و تشکل های حرفه ای و تخصصی و هم چنین ارگان ها و سازمان های ذیربط،  با هدف حمایت از تولید داخل، ارتقأ کیفیت محصولات و معرفی گواهینامه فنی و اهمیت اخذ آن صورت گیرد.
گستردگی خوانندگان این مجله چقدر است؟(پیشنهاد می کنم در پاسخ بفرمایید سازمان ها و نهاد های مختلف دولتی خریدار دستگاه های تأسیساتی و پیمانکاران و شرکت های مهندسی، دانشگاه ها و ...)
با توجه به مواردی که اشاره کردم، خوانندگان این فصلنامه را می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد :
- تولید کنندگان یا وارد کنندگان محصولات
- مهندسی مشاور، ناظر و مجریان پروژه های بزرگ و ملی، سازمان ها و ارگان های تصمیم ساز دانشگاه ها و دانشجویان.
- مصرف کنندگان اعم از خریداران خرد تا پیمانکاران و انبوه سازان، از جمله مهم ترین مخاطبان نشریه هستند.
متشکرم که در این گفت و گو شرکت کردید.

اقتباس از مجله صنعت تأسیسات

چمبر حرارتی برودتی قابل برنامه ریزی (Programmable temperature test chamber)

همان طور که قبلأ ذکر کردیم، چمبر حرارتی و برودتی محفظه ای است که آون و فریزر را توامأ با هم دارد. بنابراین این دستگاه امکان انجام انواع تست در دمای سرد و گرم را فراهم می نماید.

هم چنین گفتیم که اگر سرعت تغییر دما از سرد به گرم یا برعکس افزایش یابد، به قطعه شوک وارد می شود؛ که در این حالت این دستگاه محفظه شوک نامیده می شود. اما در چمبر حرارتی و برودتی به صورت روتین سرعت تغییر دما 1± ≤ درجه سانتی گراد است. کنترلر این دستگاه PID بوده و امکان تنظیم کردن دمای سرد و گرم بر حسب رنج دمایی دستگاه را دارا می باشد.

تمامی محفظه های آزمایشگاهی کارایی های متفاوتی دارند که بر اساس استاندارد های مد نظر جهت تست قطعات مختلف دسته بندی می گردند. برای تست هایی که دارای شرایط و استاندارد های خاص هستند، از چمبر حرارتی و برودتی روتین نمی توان استفاده کرد؛ بلکه باید این دستگاه قابلیت برنامه ریزی را نیز داشته باشد. جهت دسترسی به این مهم، از سیستم کنترلر PLC استفاده می شود.

این سیستم از نوع پردازشگر PLC به همراه صفحه کنترل تماسی HMI بوده و قابلیت کنترل دمای محفظه در سه حالت PID، ON/OFF و تحت برنامه را دارد. بنابراین برنامه لازم جهت انجام تست مورد نظر روی قطعه، به راحتی روی دستگاه تنظیم می شود. در این حالت بدون حضور نیروی انسانی به صورت مداوم، دستگاه برنامه ای به آن داده شده شامل تغییر دما و یا مدت زمانی که باید در یک دمای خاص بماند و ... را به درستی اجرا خواهد کرد. لازم به ذکر است همواره آرمینکو بر اخذ گواهی کالیبراسیون قبل از تهیه دستگاه تأکید داشته است، تا بتوان از صحت کارکرد دستگاه اطمینان خاطر حاصل کرد.

محدوده دمایی این محفظه ها در دمای سرد از دمای محیط الی 40- ، 60- و 80- درجه سانتی گراد و در دمای گرم 120+ و 160+ درجه سانتی گراد می باشد. از این دستگاه در صنایع نظامی و قطعات خودرو، برق، مخابرات، الکترونیک و ... استفاده می گردد.

محفظه های سرد و گرم قابل برنامه ریزی به دلیل داشتن نرم افزار راهبردی قابلیت پایش انواع پارامتر ها را بر اساس زمان، دما و حجم داراست و بنابراین آزمون های متنوع دمایی را بر اساس نقشه آزمون (تست پلان) به راحتی انجام خواهد داد.

صرفه جویی انرژی با کمپرسورهای سرعت متغیر

به مدت چندین دهه، کارخانجات فرآوری پلاستیک مجبور بوده اند چیلر ها را بر اساس مقتضیات ظرفیت سرمایشی حداکثر خود انتخاب کنند.گرچه این رویکرد ظرفیت زیاد چیلر را تضمین می کند، اما همیشه انرژی کارآمد نیست.این بدین خاطر است که چیلر ها معمولأ به کمپرسور های سرعت ثابت (موتور های سرعت ثابت)مجهز می شوند که صرف نظر از بار، با حداکثر سرعت و ظرفیت کار می کنند.برای اجتناب از سرمایش بیش از حد در بار های کمتر از ظرفیت کامل، اکثر چیلر ها از بای پس گاز داغ بهره می برند تا یک بار سرمایشی مصنوعی اضافی را تحمیل کند.در نتیجه، مصرف توان با این چیلر ها در یک سطح بالا ثابت می ماند؛ صرف نظر از مقتضیات سرمایشی واقعی فرآیند.

جهت تأمین سرمایش فرآیندی با راندمان انرژی بیشتر برای بار های کمتر از ظرفیت بار کامل چیلر، سازندگان تجهیزات جانبی فناوریهای جدید کمپرسور را بررسی و اجرا کرده اند.اولین پیشرفت در این زمینه، کمپرسور های اسکرول دیجیتال اولین کمپرسور هایی بودند که چیلر ها را قادر ساختند تا ظرفیت سرمایشی خود را جهت سرویس دهی به بار های کوچک تر پایین آورده و مصرف توان را کاهش دهند.چیلر های مجهز به کمپرسور های اسکرول دیجیتال نیز از موتور های سرعت ثابت بهره می برند؛ اما می توانند ظرفیت سرمایشی را با کمک کنترل های دیجیتال مدوله کنند.ابتدا، کنترل ها تقاضای سرمایش از بار را حس می کنند، سپس ظرفیت را توسط میانگین گرفتن زمان درگیری اسکرول های کمپرسور با موتور مدوله می کنند تا اینکه تقاضا تأمین شود.وقتی ظرفیت سرمایشی مورد نیاز نباشد، اسکرول ها از درگیری خلاص می شوند :

از ظرفیت سرمایشی کاسته می شود، بار موتور کاهش می یابد و صرفه جویی های مصرف توان به دست می آیند.گرچه کمپرسور اسکرول دیجیتال اولین فناوری بود که ظرفیت متغیر چیلر ها را بدون نیاز به بای پس گاز داغ امکان پذیر می ساخت،  اما موفقیت آن در دستیابی به صرفه جویی های انرژی محدود شده است.مصرف انرژی نسبت به خروجی چیلر برای اکثر بار های جزئی کماکان نسبتأ بالا باقی می ماند.

یک روش جایگزین برای تغییر ظرفیت سرمایش استفاده از چیلر های مجهز به کمپرسور های سرعت متغیر است.به جای عملکرد موتور در یک سرعت ثابت با سیک های مدوله شده روشن/خاموش (همانطور که یک کمپرسور اسکرول دیجیتال عمل می کند)، کمپرسور های سرعت متغیر قادرند سرعت موتور را تغییر دهند تا با بار سرمایشی منطبق شود.این قابلیت که از طریق کنترل های پیشرفته PLC (کنترل با منطق برنامه پذیر)مدیریت می شود، سرعت کمپرسور را مداومأ پایش کرده و برای حداکثر راندمان تنظیم می کند و ظرفیت چیلر را بر حسب نیاز تغییر می دهد.نتیجه استفاده از کمپرسور های سرعت متغیر، صرفه جویی های انرژی مداوم و متناسب در سراسر دامنه ظرفیت چیلر است.

¢مقایسه فناوری کمپرسور و صرفه جویی های انرژی

قابلیت ترکیب صرفه جویی های توان با تأمین بار های کم، جزئی و کامل از جمله دلایلی هستند که باعث شد تا یکی از سازندگان چیلر، فناوری کمپرسور سرعت متغیر را برای چیلر های پرتابل 10 تنی و 20 تنی آب خنک و هوا خنک خود انتخاب کند.در تست هایی که در برابر چیلر های 10 تنی و 20 تنی مجهز به کمپرسور های سرعت ثابت صورت می گیرند، چیلر های سرعت متغیر صرفه جویی های انرژی را در دامنه ای از شرایط واقعی فراهم می کنند.

یکی از سازندگان چیلر، سه مقایسه سر به سر تحت شرایط واقعی انجام داد تا تفاوت ها در راندمان های کمپرسور را تعیین کند.برای این تست ها، کمپرسور های سرعت ثابت، اسکرول دیجیتال و سرعت متعیر بر روی چیلر های یکسان با بارهای یکسان نصب شدند.در ادامه، نتایج این تست ها بررسی می شوند :

تست 1 : چیلر سرعت ثابت در برابر چیلر سرعت متغیر 10 تنی

شکل 1 نشان می دهد که هنگام عملکرد در بار 40 درصد، کمپرسور سرعت متغیر 10 تنی 39 درصد توان بار کامل را مصرف می کند. در همین بار، چیلر سرعت ثابت 89 درصد توان بار کامل را به مصرف می رساند.کمپرسور های سرعت متغیر صرفه جویی های انرژی را فراهم می کنند، و سطح راندمان بالا می تواند متناسبأ در سراسر دامنه ظرفیت تداوم یابد.

تست 2 : چیلر سرعت ثابت در برابر چیلر سرعت متغیر 20 تنی

چیلر سرعت متغیر 20 تنی، یک کمپرسور سرعت متغیر 10 تنی را با یک کمپرسور سرعت ثابت 10 تنی ترکیب می کند(شکل 2). این ترکیب کمپرسور صرفه جویی های انرژی را در سراسر دامنه ظرفیت در مقایسه با یک چیلر 20 تنی مجهز به دو کمپرسور سرعت ثابت 10 تنی حاصل می کند.توجه کنید که جهش ها در مصرف توان از 45 تا 50 درصد ظرفیت برای هر دو چیلر اتفاق می افتند زیرا آن ها کمپرسور دوم خود را فعال می سازند تا بارهای بیشتر از 10 تن را در دست بگیرند.

اما به محض اینکه کمپرسور دوم سرعت ثابت روی خط می آید، چیلر سرعت متغیر مجددأ خروجی خود را تنظیم می کند تا مصرف توان را به حداقل رسانده و صرفه جویی های کلی توان را به حداکثر برساند.در دامنه بار بین 50 تا 70 درصد، چیلر سرعت متغیر 20 درصدی توان کمتری از چیلر سرعت ثابت مصرف می کند.بنابراین، چیلر پرتابل سرعت متغیر 20 تنی صرفه جویی های توان را در بار های جزئی از 3 تا 8 تن و 11 تا 16 تن فراهم می کند.

تست 3 : چیلر اسکرول دیجیتال در برابر چیلر سرعت متغیر 10 تنی

کمپرسور های اسکرول دیجیتال در مقایسه با کمپرسور های سرعت ثابت سنتی می توانند راندمان انرژی چیلر را در بار های جزئی بهبود بخشند.اما هنگام عملکرد تحت یک بار جزئی، کمپرسور های سرعت متغیر راندمان توان بالاتری نسبت به کمپرسورهای اسکرول دیجیتال فراهم می کنند.

همانطور که در شکل 3 مشاهده می شود،راندمان توان یک چیلر 10 تنی با کمپرسور اسکرول دیجیتال به اندازه یک چیلر با کمپرسور سرعت متغیر نیست.گرچه هردوی این گزینه ها از چیلر های سرعت ثابت کارآمدترند، یک چیلر10 تنی با کمپرسور اسکرول دیجیتال در بار 30 درصد، 58 درصد توان بار کامل و در بار 70 درصد، 86 درصد توان بار کامل را مصرف می کند.این در حالی است که کمپرسور سرعت متغیر در چیلر 10 تنی سرعت متغیر در بار 30 درصد، 36 درصد توان بار کامل و در بار 70 درصد، 62 درصد توان بار کامل را به مصرف می رساند.

صرفه جویی های انرژی ایجاد شده توسط کمپرسور های سرعت متغیر در چیلر های سرعت متغیر منافع متعددی را فراهم می کند(به جداول 1،2،3 توجه کنید)این منافع عبارتند از :

¢صرفه جویی در هزینه های سرمایش فرآیند؛

¢بهره وری بیشتر و کاهش ضایعات به واسطه کنترل بهینه دمای فرآیند؛

¢امکان تعویض چند اندازه چیلر با یک چیلر منفرد و حذف هزینه های نگه داری وابسته.

موارد فوق به همراه سایر منافع فناوری کمپرسور سرعت متغیر به معنی استهلاک سریع سرمایه گذاری است؛ مخصوصأ در شرایطی که سرمایش تحت بار کم و بار جزئی، سهم بالاتری از مقتضیات سرمایش را تشکیل می دهند.در این موارد، صرفه جویی ها بیشتر شده و استهلاک هزینه سریع تر صورت می گیرد.

استهلاک هزینه یک چیلر سرعت متغیر معمولأ ظرف یک سال یا کمتر اتفاق می افتد.

برگرفته از انجمن صنعت تأسیسات

از : Tim Miller

مأخذ : Process Heating, Sep. 2018

ترجمه : دکتر سید علی اکبر طباطبایی

اهمیت اندازه گیری دمای کندانس در عیب یابی سیستم تبرید

عیب یابی بخش فشار بالای یک سیستم تبرید (اصطلاحأ های پرشر) اغلب به تکنسین ها اطلاعات ارزشمندی ارائه می دهد.به همین دلیل است که آنچه در کندانسور رخ می دهد؛ انعکاسی است مستقیم از آنچه در بقیه سیستم تبرید اتفاق می افتد.

به طور خاص، دمای کندانس (منظور دمای چگالش مبرد در کندانسور) نکات مفیدی در مورد اینکه چه مشکلاتی ممکن است در یک سیستم تبرید وجود داشته باشد؛ ارائه می دهد.این موضوع به این دلیل است که تقریبأ تمام گرمای جذب شده توسط مبرد در سیستم، از جمله اواپراتور و خط مکش، در کندانسور باید دفع شود.

هم چنین گرمای موتور کمپرسور به علاوه گرمای تولید شده در زمان تحت فشار قرار گرفتن مبرد در کمپرسور، وارد کندانسور می شود.با توجه به اختلاف دمای کندانس و دمای محیط بیرون (CTOA) و راندمان سیستم خنک کننده (SEER) می توان تعیین کرد که دمای مناسب کندانس چه دمایی(یا در چه فشاری) باید باشد.

¢مبانی عملکرد کندانسور

هر تکنسین با تجربه می داند که خنک سازی کندانسور تابع سه فاکتور مهم است؛ سوپرهیت زدایی از مبرد، کندانس مبرد و سابکول مبرد.

کمپرسور، بخار مبرد سوپرهیت شده فشار بالا را از طریق خط رانش وارد کندانسور می کند و در یک کندانسور استاندارد، در اولین پاس (Pass) آن، این گاز سوپرهیت زدایی می شود؛ به عبارت دیگر، دمای بخار مبرد را تا نقطه اشباع آن کاهش می دهد.حال این بخار مبرد با فشار بالا برای کندانس یا تغییر فاز از بخار به مایع آماده می شود، به خاطر اینکه گرمای محسوس(که به کاهش دمای مبرد می انجامد و قابل اندازه گیری است)از آن دفع شده و حجم آن کاهش می یابد.پس از آن، اگر بخار گرمای بیشتری از دست دهد، مبرد آماده است تا کندانس شود.

چگالش یا تغییر بخار مبرد به مایع، عملکرد اصلی کندانسور است.کندانس مبرد(چگالش)در کندانسور، معمولأ در دو سوم پایینی آن اتفاق می افتد.برای کندانس، درجه حرارت مبرد در کندانسور باید به دمای چگالش و گاز مبرد به 100 درصد بخار اشباع برسد، که در این حالت اگر گرمای بیشتری از آن گرفته شود، کندانس اتفاق می افتد.در هنگام کندانس، بخار به تدریج از فاز بخار به مایع تغییر می یابد تا زمانی که کل مبرد، 100 درصد مایع شود.این تغییر فاز یا تغییر حالت، نمونه ای از فرآیند دفع گرمای نهان است؛ به این دلیل که این تغییر فاز از بخار به مایع، در یک دمای ثابت اتفاق می افتد.گرمای دفع شده از مبرد در زمان تغییر فاز، گرمای نهان است و نه گرمای محسوس؛ به عبارت دیگر دما در حالی که فاز مبرد تغییر می کند، ثابت باقی می ماند.این دمای ثابت، درجه حرارت اشباع مربوط به مبرد است که متناظر با فشار اشباع در کندانسور است.

به یاد داشته باشید که تنها در حالت اشباع، در منطقه تغییر فاز، رابطه بین فشار و دما وجود دارد که تکنسین ها در این حالت می توانند از نمودار فشار-دما استفاده کنند(شکل 1).این فشار در هر نقطه از بخش فشار بالای سیستم تبرید(خط رانش)قابل اندازه گیری است، البته تا آنجایی که تلفات در خط رانش ناچیز باشد.

آخرین فاکتور مهم در کندانسورها، سابکول کردن مبرد است.سابکول کردن به عنوان گرفتن گرمای محسوس و خنک شدن مبرد از مایع 100 درصد اشباع شده، تعریف می شود.از نظر فنی، مقدار سابکول برابر با اختلاف بین دمای مایع اندازه گیری شده و دمای اشباع مایع در یک فشار معین می باشد.هنگامی که بخار اشباع شده در کندانسور به مایع اشباع تبدیل می شود، در این زمان مبرد به نقطه اشباع 100 درصد رسیده است.اگر مبرد گرمای بیشتری از دست بدهد، مایع وارد فرایند دفع گرمای محسوس می شود و دمای خود را از دست می دهد.مایعی که خنک تر از مایع اشباع شده در کندانسور است، مایع سابکول شده نام دارد.سابکول شدن مبرد یک فرآیند مهم است، زیرا نقطه آغاز کاهش دمای مبرد مایع و نزدیک کردن آن به دمای اواپراتور قبل از رسیدن به شیر انبساط می باشد.این موضوع باعث کاهش میزان فلاش کردن گاز(تبدیل شدن مایع به بخار)در خط مایع، و بیشتر شدن قدرت تبخیر مبرد در اواپراتور می گردد و خنک سازی مفید سیستم را افزایش می دهد و یا به عبارت دیگر، اثر برودت خالص افزایش می یابد.

CTOA¢ و SEER

تکنسین ها اغلب در اینکه چه دمایی برای کندانس(فشار)در یک سیستم خنک کننده مناسب است، تردید دارند.به یاد داشته باشید که دمای کندانس باید گرم تر از دمای هوای عبوری از روی کندانسور باشد تا بتواند گرما به این هوا دفع کند.به بیان دیگر، برای ایجاد انتقال حرارت بین مبرد و هوا، باید اختلاف دمایی بین مبرد و هوا وجود داشته باشد.اما سوال این است که چقدر دمای کندانس باید نسبت به هوای عبوری از روی آن گرم تر باشد تا سیستم کارآمد و پربازده تر باشد؟جواب این سوال در مفهوم بازدهی – یا SEER – سیستم قرار دارد.

SEER اینگونه تعریف می شود : مقدار کل برودت دریافتی از سیستم تقسیم بر مقدار برق مصرفی توسط کمپرسور.بنابراین، هرچه SEER بالاتر باشد، مقدار برودت دریافتی از سیستم (نسبت به همان برق مصرفی مشابه)بالاتر است.

CTOA نیز به معنی این است که چه مقدار دمای کندانس، بیشتر و گرم تر از دمای هوایی است که از کندانسور عبور می کند.این مقدار در کندانسور های هوا خنک، تفاوت دمای بین هوای بیرون و دمای کندانس، زمانی که کندانسور از نوع مجزا بوده و یا در فضای بیرون نصب می شود؛  می باشد.توجه داشته باشید که اگر کندانسور در محیط بسته قرار گیرد، دمای عبوری از روی کویل کندانسور، دمای هوای محیط بسته است نه هوای بیرون.امروزه با توجه به گستردگی سیستم های خنک کننده با راندمان های مختلف، بهتر است از CTOA استفاده شود تا مشخص کنید که دمای کندانس، چقدر گرم تر از هوای عبوری از روی آن می باشد.به عنوان مثال، اگر دمای کندانس 100 درجه فارنهایت و دمای محیط بیرون 80 درجه فارنهایت باشد، مقدار CTOA برابر 20 درجه فارنهایت خواهد بود.

دمای کندانس در هر سیستم با استفاده از نمودار فشار – دما حاصل می شود.برای به دست آوردن دمای کندانس کافی است تا با اندازه گیری فشار کندانسور و مراجعه به جدول فشار – دما، دمای اشباع متناظر با فشار اندازه گیری شده را قرائت کنید.CTOA بسته به درجه SEER سیستم خنک کننده می تواند بین 12 تا 30 متغیر باشد.همانطور که در جدول 1 نشان داده شده، هر چقدر SEER بیشتر باشد، CTOA پایین تر است، به این دلیل که کندانسور توانایی دفع گرمای کارآمد تری را دارد.

نکته مهم اما این است که بر خلاف تصور بسیاری، CTOA ها تحت تأثیر تغییرات دمای محیط بیرون قرار نمی گیرند.اگر افزایش دما در محیط بیرون وجود داشته باشد، دمای کندانس نیز افزایش می یابد، به طوری که CTOA  (تفاوت بین دو درجه حرارت) ثابت باقی می ماند.از سوی دیگر، دمای کندانس برای یک کندانسور می تواند بسته به نوسانات دمای محیط بیرون و بار گرمایش اواپراتور متفاوت باشد.زمانی که درجه حرارت محیط بیرون افزایش می یابد، گرمای کمتری می تواند از کندانسور به هوای گرمی که از روی آن عبور می کند، دفع شود.این به این معنی است که بیشتر گرمای جذب شده توسط مبرد در اواپراتور و خط مکش و گرمای تولید شده توسط کمپرسور، در کندانسور باقی می ماند.این باعث افزایش دما و فشار داخل کندانسور می شود.بنابراین کندانسور در یک دمای کندانس بالا در محیطی که دمای آن نیز افزایش یافته کار می کند.با این حال، اختلاف بین دمای کندانس و دمای محیط (CTOA)ثابت باقی خواهد ماند.زمانی که اواپراتور بارهای گرمایی بیشتری را جذب می کند، گرمای بیشتر باید به کندانسور وارد شود که باعث می شود دمای کندانس در این حالت افزایش یابد.در این حالت بر خلاف حالت قبل با افزایش دمای کندانس، CTOA نیز افزایش می باید؛ زیرا دمای محیط ثابت باقی می ماند.

این سناریو را در نظر بگیرید که سیستم دارای CTOA کمتر از 7 درجه فارنهایت است.در این حالت سیستم بلافاصله به تکنسین می گوید که مقدار زیادی گرما در اواپراتور جذب نمی شود.به عبارت دیگر، این سیگنال نشان می دهد که سیستم خنک کننده، سخت کارنمی کند و این امر صرف نظر از دمای محیط یا دمای کندانس، درست است.این مشکل می تواند ناشی از موارد باشد : اینکه اواپراتور یخ زده باشد، یا فن اواپراتور (یا پمپ برای اواپراتور آبی)ازکار افتاده باشد، یا مقدار سوپرهیت به دلیل کم بودن شارژ مبرد در سیستم و یا عوامل دیگر بالا رفته باشد، یا توان کمپرسور کافی نباشد، و یا فیلتر درایر گرفته شده باشد و یا ...

از سوی دیگر، اگر یک سیستم دارای CTOA بالای 40 درجه فارنهایت باشد، تکنسین بلافاصله متوجه می شود که سیستم خنک کننده سعی دارد تا مقدار زیادی گرما را از طریق کندانسور دفع کند.این ممکن است به این معنی باشد که مقدار زیادی گرما در اواپراتور جذب می شود یا می تواند به دلیل باز شدن درب محیط داخل باشد، و یا یک عامل گرمازا در محیط داخل وجود دارد، یا سیستم دیفراست(یخ زدایی) به تازگی عمل کرده است و یا اینکه این سیستم به بیان ساده، سیستم ناکارآمد است.کندانسور کثیف که مانع انتقال حرارت از کندانسور می شود نیز می تواند عامل اصلی CTOA زیاد باشد.همانطور که می بینید، اندازه گیری CTOA بسیار مهم است، زیرا به تکنسین ها کمک می کند تا مشکل سیستم تبرید را پیدا کنند.

مأخذ : ACHR News

ترجمه : مهندس علیرضا حدادی

برگرفته از مجله صنعت تأسیسات

راهکار های بازیابی حرارت در صنایع

بازیابنده همرفتی

در این سیستم گاز های داغ از درون چندین لوله با قطر کم که در داخل یک پوسته قرار دارند، به چرخش واداشته شده و گاز های سردتر از روی این لوله ها به حرکتدر آمده و حرارت موجود را به خود جذب می کنند.این سیستم ها بسیار کوچک تر از بازیابنده های تشعشعی می باشند.ساختار و نحوه حرکت جریان در بازیابنده های همرفتی در شکل 4 نشان داده شده است.توجه داشته باشید که هر سه نوع آرایش جریان یعنی موازی، مخالف و متقاطع در این طراحی وجود دارند.

بازیابنده های همرفتی به نسبت انواع تشعشعی گران تر بوده ولی از راندمان بالاتری برخوردارند.یک عیب این سیستم ها این است که در صورت کاهش جریان هوای احتراق دما پایین(بر اثر کاسته شدن از بار دیگ)دماهای بسیار بالایی در بازیابنده ایجاد می شوند.اگر احتمال بروز چنین شرایطی را می دهید بهتر است که یک کنار گذر (بای پس)هوای تازه تعبیه نمایید تا در موفع مقتضی برای تلف کردن حرارت بازیابی شده و تضمینت سرد شدن مناسب گازهای خروجی به کار آید.بروز اختلاف شدید در دما باعث می شود تا اجزای بازیابنده منبسط و منقبض شده و حتی ترک خوردگی و یا شکستگی در آن ها پدید آید.محافظت از اجزأ در برابر این صدمات ضروری است چون افت راندمان باعث اضافه شدن 10 تا 15 درصدی هزینه سوخت شده و برای بازسازی شاید تا 90% قیمت اولیه سیستم ایجاد هزینه کند.

بازیابنده های با لوله سرامیکی برای کار تا دمای 1500 درجه فارنهایت طراحی شده اند. این بازیابنده ها از لوله های کوتاه کاربید سیلیکون با آب بندهای انعطاف پذیر ساخته شده اند ولی در هر حال وجود نشتی بین جریان ها تا حد چند درصد عادی است.

¢بازیابنده همرفتی لوله در لوله قائم

این بازیابنده به صورت جایگزینی برای بازیابنده های همرفتی طراحی شده و در آن هوای سرد احتراق از روی دسته ای از لوله های موازی قائم که تا جریان گاز های داغ امتداد می یابند، عبور داده می شود(شکل 5).بزرگ ترین مزیت این سیستم این است که می توان حتی در حین کارکرد نیز برخی از لوله ها را تعویض نمود.بدین ترتیب هزینه ها کاهش یافته و امکان صدمه دیدن سیستم در صورت قطع کار بازیابنده به حداقل می رسد.

¢بازیابنده دو گانه تشعشعی/همرفتی

این سیستم با استفاده از دو شیوه انتقال حرارت یعنی تشعشع و همرفت راندمان بسیار بالاتری نسبت به سایر بازیابنده ها دارد.البته بازیابنده دما بالای تشعشعی در مرحله اول مورد استفاده قرار می گیرد.این تجهیزات بسیار گران تر از بازیابنده های ساده فلزی هستند و به همان نسبت نیز کوچک تر می باشند.شکل 6 طرح کلی چنین بازیابنده ای را نشان می دهد.

¢مبدل های حرارتی بازیابنده

این تجهیزات برای آماده سازی حرارت پرت از گاز به گاز، گاز به مایع و یا مایع به مایع به کار برده می شوند.منابع حرارتی شامل خروجی احتراق، توربین های گازی، موتور های رفت و برگشتی، راکتور های شیمیایی و چگالیده می باشند.انواع این تجهیزات به شرح زیرند :

¢بازیابنده کوره ذوب

مبدل های حرارتی بازیابنده برای کوره های ذوب شیشه و یا کوره های بوته باز ذوب فولاد به کار برده شده و دارای دو محفظه نسوز از جنس آجر می باشند.زمانی که یک محفظه در حال گرم شدند با گاز های داغ خروجی است، هوای سرد احتراق با گذر از داخل محفظه دیگر که قبلأ گرم شده است،ر حرارت جذب می نماید.

البته شیری برای هدایت گاز های خروجی و احتراق در نظر گرفته شده است.این شیر برای کسب حداکثر راندمان عمل سئئیچ کردن بین جریان ها را انجام می دهد.بازیابنده کوره ذوب در کاربرد های دما بالا بسیار خوب عمل می کند ولی ساخت آن گران بوده و فضای زیادی را نیز اشغال می نماید.

¢چرخ گرمایی

چرخ های گرمایی یا با یه اصطلاح بازیابنده های دوار برای بازیابی حرارت دما متوسط و پایین مورد استفاده قرار می گیرند.شکل 7 نشان دهنده کاربردی از این سیستم می باشد.این چرخ شامل یک دیسک متخلخل ساخته شده از ماده ای با ظرفیت حرارتی بالا است که به طور پیوسته در بین دو کانال مجاور هم که حاوی گاز های با دمای مختلف می باشند، می چرخد.محور این دیسک موازی با جریان های گذرنده در بخش میان دو کانال است. با چرخش آرام دیسک، گرمای محسوس و حتی نهان از گاز داغ به نیمی از آن منتقل شده و از نیمه دیگر آن به گاز سرد منتقل می شود.

راندمان کلی انتقال گرمای محسوس در یک چرخ گرمایی به 85% می رسد.ابعاد این چرخ می تواند تا قطر 5 فوت کوچک بوده و ظرفیت هایی از هوا را 40000 فوت مکعب بر دقیقه تحمل نماید.گاه از چند چرخ گرمایی به صورت موازی استفاده می شود.انواع بزرگ تر به طور سفارشی طراحی می گردند.

چرخ های گرمایی در چهار نوع تولید می شوند.نوع اول چرخ بسته (Packed wheel) نام دارد و دارای یک قاب فلزی است که در هسته آن توری بافته شده ای از فولاد ضد زنگ یا سیم های آلومینیومی قرار دارد.انواع دیگر، چرخ های جریان لایه ای می باشند.یکی از آن ها از آهن کرکره ای با مسیر های موازی برای عبور جریان ساخته شده و دیگری دارای یک ماتریس سرامیکی لانه زنبوری است که برای کاربردهای دما بالا (تا 1600 درجه فارنهایت)مورد استفاده قرار می گیرد.در نوع چهارم مسیرهای عبور جریان از مواد خاص رطوبت گیر پوشانده شده اند.

چرخ های گرمایی راندمان بسیار بالایی دارند و در برخی کاربردها می توانند علاوه بر بازیابی گرمای محسوس، رطوبت و گرمای نهان را نیز بازیافت کنند.چرخ های گرمایی به صورت آماده موجودند و گزینه های نصب آن ها به قدر کافی منعطف است که نیاز به طراحی های موردی و سفارشی را از بین می برد.نکات منفی مربوط به چرخ های گرمایی عبارت اند از احتمال مخلوط شدن دو جریان گازی و تسری آلودگی، وجود اجزای متحرک و نیاز به آب بندی بین چرخ و نشیمنگاه آن.

¢بازیابنده غیر فعال

این سیستم از دو سری کانال تشکیل شده است که هر یک دارای دیواره های فلزی نازکی هستند. گاز های سرد و گرم داخل کا نال ها حرکت کرده و حرارت از طریق سطوح دیواره های جدا کننده منتقل می گردد.نکات منفی این سیستم عبارت اند از ابعاد بزرگ و هزینه نسبتأ بالا.بازیابنده های غیر فعال در کاربردهای دما متوسط و دما پایین بهتر جواب می دهند.بزرگترین مزیت آن ها جلوگیری از سرایت هرگونه آلودگی بین جریان ها می باشد.یک واحد نمونه در شکل 8 نشان داده شده است.

¢بازیابنده لوله فین دار

این سیستم ها که به نام اکونومایزرها شهرت دارند عملأ مبدل های حرارتی بین گاز به مایع هستند.مایع سرد (معمولأ آب)درون لوله های فین دار به چرخش درمی آید.این لوله ها در داخل پوسته بزرگی قرار دارند که گاز های خروجی داغ از آن عبور می کنند.فین ها باعث افزایش انتقال حرارت می شوند.این سیستم  ها ضمن گران بودن به دلیل راندمان بالا در بسیاری از کاربردهای دما متوسط و دما پایین مورد استفاده قرار می گیرند.توجه داشته باشید که استفاده از این سیستم در مواردی که گاز های خروجی کثیف باشند عملی نیست چون ذرات ریز در میان فین ها باقی مانده و راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهند.البته اگر تدابیری برای تمیز کردن بین فین ها اندیشیده شده باشد، استفاده از این سیستم توصیه می گردد.شکل 9 نمونه ای از این بازیابنده ها را نشان می دهد.

¢بازیابنده پوسته و لوله

این تجهیزات از لحاظ ساختاری شباهت بسیاری به بازیابنده های همرفتی دارند ولی با این تفاوت که مبدل های مایع به مایع می باشند.صفحات بافل به طور معمول موازی محور پوسته نصب شده و جریانی را در طول پوسته ایجاد می کنند.در صورت طراحی مناسب می توان واحد هایی با راندمان بسیار بالا در اختیار داشت.صفحات بافل با این که هزینه ساخت مبدل و افت فشار درون آن را افزایش می دهند ولی راندمان انتقال حرارت را به میزان قابل ملاحضه ای بهبود می بخشند.از مزایای این مبدل های حرارتی می توان به وجود طراحی ها و آرایش های فراوان در بازار راندمان بالا و ابعاد نه چندان بزرگ اشاره نمود.تنها نکته منفی گران و مشکل بود عملیات تعمیر و نگهداری آن ها می باشد.

ادامه دارد...

دریافت

دریافت

دریافت

دریافت

دریافت

دریافت

دریافت

دریافت

دریافت

راهکار های بازاریابی حرارت در صنایع

فرآیند های صنعتی مقادیر زیادی سوخت و الکتریسیته مصرف می کنند که منجر به تولید حرارت می شود و متأسفانه بخش اعظم آن تلف شده و به جو یا آب سرازیر می گردد.تاکنون تلاش های بسیاری برای طراحی تجهیزاتی که از این حرارت تلف شده استفاده کنند صورت گرفته است. با این کار می توان حدوداً 20% در هزینه سالانه سوخت واحد صنعتی صرفه جویی کرده و در برخی از موارد خاص، میزان آلاینده های وارد شونده به محیط زیست را کاسته و حتی نیاز واحد صنعتی به نگهداری را کمتر نمود؛ اگرچه در برخی از موارد انجام این کار میزان آلاینده ها و نیاز به نگهداری را افزایش می دهد(مانند پیش گرم کردن هوای احتراق که دمای احتراق را بالا برده بر میزان اکسید های نیتروژن می افزاید) .

این مقاله که طی این شماره و شماره آینده ارائه می شود به بررسی کامل انواع تجهیزات و راهکار های بازیافت حرارت در صنایع می پردازد.

قابل استفاده بودن حرارت پرت به دمای آن بستگی دارد و هرچه دمای آن بالاتر باشد، ارزش بیشتری خواهد داشت.اکثرتجهیزات بازیافت کننده حرارت پرت، حرارت را از یک جریان دما بالا به یک جریان دما پایین منتقل می کنند.این عمل باعث بالا رفتن دمای جریان ورودی و یا تغییر فاز این جریان از مایع به بخار(مثل حالتی که در یک دیگ وجود دارد)می شود.کلیه این تجهیزات را می توان به طور کلی در رده مبدل های حرارتی طبقه بندی نمود.البته می توان حرارت پرت را به صورت گذراندن هوای داغ یا بخار در توربین ها برای تولید برق و یا به کار انداختن پمپ ها، بادزن ها و سایر تجهیزات مکانیکی مورد بهره برداری قرار داد.برای انتخاب تجهیزات بازیافت کننده حرارت پرت باید نکاتی چون محدوده های دما و فشار، میزان خورندگی جریان های ورودی و خروجی، حضور موادی که باعث رسوب گذاری در سطوح انتقال حرارت می شوند و چرخه های حرارتی را مد نظر داشت.وجود شرایط غیر عادی در هر یک از این موارد، به کار بردن طراحی و مواد خاصی را در تجهیزات بازیافت کننده ضروری می سازد که هزینه ها را بالا خواهد برد.علاوه بر این، باید منبع حرارت پرت و نقطه مصرف حرارت بازیابی شده به هم نزدیک باشند.

¢این فناوری چگونه باعث صرفه جویی انرژی می شود ؟

استفاده از حرارت پرت در فرآیندی که در ورودی خود نیازمند حرارت است می تواند جایگزین سوخت و یا الکتریسیته ای شود که معمولأ به کار برده می شده است.البته حرارت پرت باید به اندازه کافی از مقتضیات ورودی فرآیند داغ تر باشد(با احتساب تلفات حرارت در مبدل و مسیر انتقال) تا صرفه جویی حاصله از این محل جوابگوی هزینه های خرید تجهیزات بازیافت و کارکرد آن ها باشد.

شکل 1 نشان دهنده طرح شماتیک جریان های انرژی و مواد برای یک فرآیند است.در واحد های صنعتی تعداد فرآیند ها زیاد بوده و جریان مواد و انرژی در بین آن ها نیز وجود دارد.علاوه بر این، حرارت بازیافت شده از خروجی هر فرآیند را می توان در هر ورودی به کار برد.توجه داشته باشید که شکل 1 فقط جریان های محتمل انرژی را نشان می دهد.تمام فرآیند ها قادر به تولید حرارت پرت با صرفه اقتصادی نمی باشند.حتی جریان های فاضلاب داغ که از لحاظ ارزش انرژی بسیار مناسب هستند به دلیل دارا بودن مواد سمی و آلاینده مورد استفاده قرار نمی گیرند.اما از سوی دیگر، شاید بازیافت حرارت از یک فرآیند به حدی باشد که فرآیند دیگری را از مصرف هر نوع سوخت بی نیاز می کند.

¢این فناوری چگونه باعث صرف جویی انرژی می شود ؟

استفاده از حرارت پرت در فرآیندی که در ورودی خود نیازمند حرارت است می تواند جایگزین سوخت و یا الکتریسیته ای شود که معمولأ به کار برده می شده است.البته حرارت پرت باید به اندازه کافی از مقتضیات ورودی فرآیند داغ تر باشد(با احتساب تلفات حرارت در مبدل و مسیر انتقال)تا صرفه جویی حاصله از این محل جوابگوی هزینه های خرید تجهیزات بازیافت و کارکرد آن ها باشد.

شکل 1 نشان دهنده طرح شماتیک جریان های انرژی و مواد برای یک فرآیند است.در واحد های صنعتی تعداد فرآیند ها زیاد بوده و جریان مواد و انرژی در بین آن ها نیز وجود دارد.علاوه بر این، حرارت بازیافت شده از خروجی هر فرآیند را می توان در هر ورودی به کار برد.توجه داشته باشید که شکل 1 فقط جریان های محتمل انرژی را نشان می دهد.تمام فرایند ها قادر به تولید حرارت پرت با صرفه اقتصادی نمی باشند.حتی جریان های فاضلاب داغ که از لحاظ ارزش انرژی بسیار مناسب هستند به دلیل دارا بودن مواد سمی و آلاینده مورد استفاده قرار نمی گیرند.اما از سوی دیگر، شاید بازیافت حرارت از یک فرآیند به حدی باشد که فرآیند دیگری را از مصرف هر نوع سوخت بی نیاز سازد.

¢انواع تجهیزات

تجهیزات مختلفی برای بازیافت حرارت ساخته شده اند و طراحی آن ها بر اساس ملحوظ کردن مسائل بسیاری چون محیط زیست و دماهای جریان دور ریز صورت گرفته است.عناوینی که برای برخی انواع خاص این تجهیزات در این مقاله ذکر شده اند بر اساس تجربیات میدانی بوده و گونه هایی از آن ها در صنایع نیز وجود دارند.در این بخش، گستره وسیعی از مبدل های حرارتی چون بازیابنده های حرارت؛ مبدل های حرارتی بازیابنده؛ مبدل های حرارتی لوله گرمایی؛ دیگ های بازیابی حرارت پرت؛ و منبسط کننده های گاز و بخار بررسی خواهند شد.

¢بازیابنده های حرارت

بازیابنده ها معمولأ حرارت را از گازهای خروجی یک کوره زباله سوز و یا سایر منابع گاز های دما متوسط یا دما بالا بازیابی کرده و به هوای ورودی احتراق منتقل می سازند.این تجهیزات بر اساس جهت نسبی حرکت جریان گاز تقسیم بندی می شوند: جهت حرکت دو گاز در مبدل های حرارتی جریان موازی به یک سو؛ در مبدل های حرارتی جریان مخالف و در خلاف جهت همدیگر؛ و در مبدل های حرارتی جریان متقاطع به صورت عمود بر یکدیگر است.مبدلهای حرارتی جریان مخالف بالاترین تأثیر و راندمان را دارند. شکل 2 طرح های کلی این مبدل ها را نشان می دهد.در ادامه به شرح انواع مهم بازیابنده های حرارت می پردازیم.

¢بازیابنده های تشعشعی فلزی

این تجهیزات از دو لوله فلزی هم محور تشکیل شده اند.لوله داخلی حاوی گاز های داغ خروجی است که حرارت را به دیواره های داخلی بازیابنده می تاباند.لوله خارجی حاوی گاز سردی است که باید گرم شود(معمولأ هوا برای احتراق در کوره یا دیگ).بازیابنه های تشعشعی فلزی بسیار ساده و ارزان هستند.این تجهیزات را در نزدیکی نقطه مصرف حرارت بازیابی شده نصب می کنند.البته ابعاد این بازیابنده ها نسبتأ بزرگ است.ساختار بازیابنده های تشعشعی فلزی در شکل 3 نشان داده شده است.

نوع جریانی که در این تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرد، موازی است چون بدین ترتیب گاز های خروجی حرارت خود را سریع تر به گاز های کم دما انتقال داده و عمر پوسته داخلی افزایش می یابد.در برخی از طرح ها، دو بخش تعبیه می شود؛ بخش پایینی که برای سرد شدن سریع تر از جریان موازی بهره برده و بخش بالایی که برای کسب راندمان بالاتر به شیوه جریان مخالف عمل می کند.

از آن جا که پوسته داخلی در معرض دما های بالاتر قرار دارد از مواد مقاوم در برابر حرارت ساخته می شود در حالی که برای پوسته بیرونی از مواد معمولی استفاده می شود .برای اینکه سیستم در برابر انبساط ناشی از اختلاف دما آسیب نبیند معمولأ آن را به صورت معلق در قابی آزاد طراحی کرده و بین آن و کوره یک اتصال انبساطی قرار می دهند.

ادامه دارد...

تست صحه گذاری عملکرد حسگر های فضایی در پژوهشکده مکانیک شیراز

امکان انجام تست های صحه گذاری عمکلکرد حسگرهای فضایی در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران فراهم شد.

دکتر رحیم اقرء، رئیس پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی اعلام کرد :

با توجه به طراحی، تأمین تجهیزات و نرم افزار های مورد لزوم، بستر های مورد نیاز برای صحه گذاری عملکرد انواع حسگرهای فضایی در این پژوهشکده آماده بهره برداری است.

وی در خصوص اهمیت این کار گفت : تست های صحه گذاری حسگر های فضایی به جهت اطمینان از عملکرد کل ماهواره حائز اهمیت بوده و با توجه به این که یکی از وظایف اصلی این حسگر ها، تعیین موقعیت است؛ این تست ها در قرار گرفتن دقیق ماهواره در موقعیت از پیش تعریف شده در فضا نقش مهمی دارد .

دکتر اقرء گفت : بدین ترتیب، امکان انجام تست های صحه گذاری عملکرد حسگر های فضایی شامل حسگر خورشید، حسگر ستاره و حسگر مغناطیسی در پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران مستقر در شیراز فراهم شد.

وی افزود : این زیرساخت ها، افزون بر به کارگیری در طراحی و ساخت حسگرهای فضایی به جهت  تقویت و پشتیبانی از فعالیت های پژوهشی و بنیه فضایی کشور آماده سرویس دهی به مراکز پژوهشی، دانشگاه ها و شرکت های دانش بنیان نیز هست.

رئیس پژوهشکده مکانیک یاد آور شد : تجهیزات تأمین شده در این بسترهای تست، کارآیی لازم برای بررسی و تأیید عملکرد انواع حسگرهای ساخته شده در داخل و خارج از کشور را دارا هستند.

بر اساس اعلام پژوهشگاه فضایی، پژوهشکده مکانیک شیراز تاکنون سرویس ها و خدمات تست متنوعی را به متقاضیان دانشگاهی و بخش خصوصی ارائه کرده است.

برگرفته از مجله صنعت آزمایشگاه

ساخت دستگاه پرتابل شبیه ساز موج دریا با کاربرد آموزشی و پژهشی

محققان واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی موفق به طراحی و ساخت شبیه ساز موج دریا به صورت پرتابل شدند.آریا پیرزاده، دانشجوی کارشناسی ارشد رشته سازه های دریایی واحد علوم و تحقیقات که این طرح را با راهنمایی دکتر فرهود آذر سینا، عضو هیات علمی دانشکده فنی و مهندسی انجام داده، درباره هدف اجرای این تحقیق گفت : این تحقیق در واقع پیش آزمایش است. پیش آزمایش ها در فاز اولیه طرح های مهندسی از جمله سازه های دریایی از اهمیت بالایی برخوردار هستند و از تحمیل هزینه های مضاعف مالی و اتلاف زمان جلوگیری می کنند، چراکه پیش آزمایش در همان ابتدای کار، درستی یا نادرستی طرح را پیش از ورود به فازهای بعدی طراحی، ساخت و تولید نشان می دهد.وی هدف دیگر طراحی و ساخت شبیه ساز موج پرتابل را بعد آموزشی آن بیان کرد و افزود : لازمه درک بهتر و دقیق تر تئوری های آموزشی و علمی ارائه شده در دانشگاه ها، با گام نهادن در بعد عملیاتی و اجرایی بیشتر خواهد بود.به عبارت دیگر دانشجویان در صورتی می توانند تئوری های فرا گرفته را به خوبی به مرحله اجرا و عملیاتی درآورند که آموزش علمی را در کنار تئوری داشته باشند.

پیرزاده ادامه داد : آزمایشگاه های شبیه ساز موج در کشور در زمره آزمایشگاه های بزرگ قرار دارند، این در حالی است که شبیه ساز طراحی شده در واحد علوم و تحقیقات علاوه بر ابعاد کوچک، به دلیل وزن سبک آن دارای قابلیت پرتابل است و اساتید می توانند از آن در سر کلاس برای بعد آموزش علمی استفاده کنند.

وی اضافه کرد : امواج دریا پدیده ای پیچیده است و معادلات حاکم بر این امواج نیز دارای پیچیدگی های خاص خود هستند، بنابراین فلوم کوچک موج برای تخمین درستی اولیه ضروری است.

محقق واحد علوم و تحقیقات با بیان اینکه در طراحی و ساخت این فلوم موج کوچک، از ورق های پلکسی گلاس(Plexiglas) با ابعاد 180 سانتی متر طول، 30 سانتی متر عرض و 30 سانتی متر ارتفاع استفاده شده است، تصریح کرد : علاوه بر پرتابل و کوجک بودن این فلوم، قابلیت تولید انواع موج دریا نظیر روگذری سازه های حفاظت سواحل سکوهای دریایی و آموزش های هیدرولیک امواج دریا نیز از جمله مزایای تعبیه شده در شبیه ساز موج طراحی و ساخته در واحد علوم و تحقیقات است.

اقتباس از : مجله صنعت آزمایشگاه

ایران به سمت ساخت آزمایشگاه «مرجع خلأ» حرکت کرد.

علاوه بر ابعاد استراتژیک راه اندازی چنین آزمایشگاهی در زمینه کالیبراسیون ابزار دقیق حوزه فن آوری خلأ این آزمایشگاه قادر خواهد بود در زمینه تست و کالیبراسیون ثانویه ابزار ها و تجهیزات خلأ به عنوان تنها مرجع ملی استاندارد سازی تجهیزات خلأ خدمات رسانی کند و امکان کالیبراسیون و استاندارد سازی تجهیزات خلأ تولید و موجود در داخل کشور فراهم می گردد.

در حالی که کلیه محصولات داخلی تولید شده در حوزه خلأ فاقد هرگونه استاندارد است، احداث یک آزمایشگاه مرجع در زمینه آزمون و کالیبراسیون تجهیزات خلأ نقطه عطفی در توسعه کیفی صنایع مختلف کشور به ویژه در حوزه انرژی صلح آمیز هسته ای است.

ساخت آزمایشگاه مرجع ملی خلأ در سایت فردو یکی از دستاورد ها و بهره برداری های صنعتی از فن آوری هسته ای کشور است. و بنا بر اعلام مسئولان کشور قرار است این آزمایشگاه 20 فروردین سال 1398 هم زمان با روز ملی فن آوری هسته ای افتتاح شود.

ساخت آزمایشگاه مرجع ملی خلأ اقدامی اساسی در عرصه رقابت اقتصادی و استراتژیک و صنعت هسته ای کشور است.آزمایشگاه مرجع ملی خلأ حلقه ارتباطی آزمایشگاه های کارخانه ها و تمامی تجهیزات اندازه گیری با واحد های اندازه گیری اصلی است.

اعتبار اندازه گیری ها در داخل کشور به کالیبراسیون آن ها توسط آزمایشگاه های معتبر و قابل ردیابی به مراکز ملی و در نهایت قابل ردیابی به مراکز بین المللی است.در حوزه فن آوری خلأ با وجود اهداف مرکز ملی اندازه شناسی و مرکز ملی تأیید صلاحیت ایران، اقدام جامع و کاملی در زمینه اندازه شناسی به خصوص محدوده خلأ متوسط به بالا انجام نشده است و عملأ دانش و تجربه کافی در این زمینه وجود ندارد.

کالیبراسیون ابزار های اندازه گیری در داخل کشور صرفأ از طریق روش های ثانویه با استفاده از مراجعی انجام می گیرد که یا قابلیت ردیابی به استاندارد های مرجع را ندارند یا این قابلیت صرفأ برای محدوده های خلأ پایین است.در حوزه خلأ متوسط نیزکالیبراسیون با روش هایی ثانویه و مقایسه با ابزارهایی انجام می شود که صحت و سقم این کالیبراسیون با توجه به عدم کالیبره بودن ابزار مرجع، در هاله ای از ابهام است و قابل اعتماد نیست.از طرف دیگر، کلیه محصولات داخلی تولید شده در حوزه خلأ فاقد هرگونه استاندارد است و کشور ازکمبود یک آزمایشگاه مرجع در زمینه آزمون و کالیبراسیون تجهیزات خلأ، به ویژه فشار سنج های خلأ در تمام محدوده های خلأ از خلأ پایین تا خلأ بسیار بالا رنج می برد.

علاوه بر ابعاد استراتژیک راه اندازی چنین آزمایشگاهی در زمینه کالیبراسیون ابزار دقیق حوزه فن آوری خلأ، این آزمایشگاه قادر خواهد بود در زمینه تست و کالیبراسیون ثانویه ابزار ها و تجهیزات خلأ به عنوان تنها مرجع ملی استاندارد سازی تجهیزات خلأ خدمات رسانی کند و امکان کالیبراسیون و استاندارد سازی تجهیزات خلأ تولید و موجود در داخل کشور فراهم می گردد.
با توجه به این که فن آوری خلأ یکی از فن آوری های برجسته و حیاتی در حوزه های مختلف فعالیت سازمان انرژی اتمی است و با توجه به توانمندی های علمی، فنی و ظرفیت های تجربی و عملیاتی که در طول سال ها در زیر مجموعه های این سازمان به دست آمده است، سازمان انرژی اتمی اقدام به راه اندازی آزمایشگاه ملی مرجع خلأ کرد تا در بالاترین سطح امکان ارایه خدمات در زمینه های مختلف حوزه خلأ مثل کالیبراسیون های اولیه را داشته باشد.فن آوری خلأ در حوزه گداخت هسته ای، فوتونیک(شاخه ای از علم به گسیل، عبور، تقویت و ثبت نور به وسیله ابزار نوری می پردازد)شتابگر ها، لیزر و چرخه سوخت هسته ای کاربرد دارد.

کاربرد های دیگر تکنولوژی خلأ در صنایع از جمله هوانوردی، کشاورزی، خودرو سازی، سوخت های فسیلی، محیط زیست، آزمایشگاه ها، زیر دریایی، معدن، استخراج، گاز و نفت و غیره است.

چیلر های پرتابل سرعت متغیر

چیلر پرتابل یک سیستم پکیج جای گرفته در یک کابینت چرخدار است که شامل یک مخزن و سیستم پمپاژ یکپارچه بوده و از تبرید جهت خنک کردن یک مدار آب برای فرآیند های صنعتی که گرما تولید می کنند استفاده می کند.دفع این گرما موجب بالا رفتن بازدهی فرآیند و افزایش منافع کارخانه می شود.سرمایش موثر با استفاده از چیلر های پرتابل یکی از ارکان مهم صنایع فرآیندی از قبیل قالب ریزی تزریقی به شمار می رود.

به طور سنتی، یک چیلر پرتابل از کمپرسوری بهره می برد که با سرعت پیوسته کار می کند.این نوع کمپرسور تحت عنوان کمپرسور سرعت ثابت شناخته می شود؛ صرف نظر از تقاضاهایی که توسط بار فرآیند بر آن وارد می شود، سرعت آن یکسان باقی می ماند.

سیستم های چیلر سرعت ثابت از یک طرح بای پس گاز داغ جهت حفظ تقاضای وارده بر کمپرسور بهره می برند.این طرح از نوسانات گسترده در دمای سیال خنک کننده تحویلی به فرآیند اجتناب می کند.بای پس گاز داغ شامل یک شیر الکترونیکی است که بر روی خط مبرد پر فشار پایین دست کمپرسور قرار می گیرد.کنترل کننده چیلر که معمولأ یک ریزپردازنده است دمای آب برگشتی از فرایند را قرائت می کند.کنترل کننده، شیر را بر حسب نیاز فعال می سازد و اجازه می دهد تا بخشی از گاز داغ مبرد مستقمیأ به خط مبرد کم فشار بالادست اواپراتور مجددأ وارد شده یا بای پس شود.اواپراتور، مبدل حرارتی است که گرما را از آب فرآیند به مدار مبرد منتقل می کند.وارد شدن مبرد داغ پر فشار به سمت کم فشار یک بار کاذب بر سیستم ایجاد می کند.این به کمپرسور اجازه می دهد تا به عملکرد با سرعت با 100 درصد ادامه داده و دمای پایدار آب فرآیند را حفظ کند.

به عنوان مثال، یک سیستم بای پس گاز داغ که به 75 درصد ظرفیت کمپرسور در یک چیلر 10 تنی محدود می شود، دمای پایدار آب را تا بار گرمای 5/2 تن فراهم می کند.وقتی بار گرما به زیر حد 5/2 تن افت می کند، کمپرسور مجبور می شود به عنوان آخرین وسیله کنترل دمای خود و حفاظت در برابر انجماد، به طور سیکلی روشن و خاموش شود.عملکرد سیکلی که تحت عنوان سیکل کوتاه شناخته می شود تأثیر مخربی بر عمر مفید یک موتور دارد.یک تایمر ضد سیکل کوتاه بکار گرفته می شود تا از کمپرسور در برابر خرابی زودرس حفاظت کند.

یک سیستم بای پس گاز داغ سنتی در ترکیب با یک بار گرمای فرآیندی بسیار متغیر منجر به نوسانات سریع دمای تحویلی به فرآیند خواهد شد.بسیاری از کاربردهای سرمایش فرآیندی نیازمند دماهای پایدار سیال خنک کننده ورودی هستند،اجتناب ازین نوسانات برای خروجی با ثبات از فرآیند و حذف ضایعات ضروری است.

¢یک جایگزین برای چیلر های سرعت ثابت با بای پس گاز داغ

چیلر های سرعت متغیر جایگزینی را برای کاربردهای سرمایش فرآیندی ارائه می دهند.این چیلرها از کمپرسور های سرعت متغیر در ترکیب با PLC بهره می برند.این کنترل کننده بطور پیوسته بار گرما پایش کرده و سرعت کمپرسور را برای حداکثر راندمان و کنترل تنظیم می کند.تنظیم سرعت نیاز به بای پس گاز داغ را حذف می کند.این چیلر ها تضمین می کنند که کار انجام شده دقیقأ از انرژی مورد نیاز تبعیت می کند که این امر، اتلاف انرژی را بطور موثر از بین می برد.تحقیقات صورت گرفته توسط یک تولید کننده نشان داده است که یک کاهش 20 درصدی در سرعت موتور می تواند به 51 درصد صرفه جویی انرژی منجر شود.

در طرح چیلر سرعت متغیر، برق ورودی به یک محرک کنترل اینورتر متصل می شود که با استفاده از مدولاسیون فرکانس، خروجی توان موتور کمپرسور را تنظیم می کندمحرک کنترل اینورتر با بالا یا پایین بردن سرعت کمپرسور، آن را دقیقأ با تقاضای بار سیستم منطبق می شازد.اجزای الکترونیکی پیشرفته بکار رفته در محرک کنترل اینورتر سطوح بیشتری از حفاظت کمپرسور را فراهم می کنند که فراتر از سطوح حفاظت یافت شده در سیستم های سرعت ثابت است.الگوریتم های حفاظتی فعال موجب بهبود اتکاپذیری و محافظت کمپرسور و کنترل اینورتر می شوند.جنبه های کلیدی حفاظت عبارتند از : حفاظت قفل روتور، حفاظت و تصحیح فاز، تشخیص حداکثر جریان (برق)عملیاتی، حفاظت دمای خط دهش و کنترل ضد سیکل کوتاه.

صرفه جویی انرژی یکی از برجسته ترین منافع چیلرهای طراحی شده با کمپرسور های سرعت متغیر است.اما فناوری سرعت متغیر منافعی فراتر از صرفه جویی انرژی ارائه می دهد؛ مهم ترین آن ها کنترل راه اندازی نرم است که دو منفعت جانبی فراهم می کند: اولأ، هزینه های دیماند اوج را بطور موثر حذف می کند و ثانیأ، تنش مکانیکی بر کلیه اجزای سیستم را کاهش می دهد و عمر مفید آن ها را طولانی می سازد.

¢صرفه جویی انرژی

در مقایسه با یک چیلر با کمپرسور سرعت ثابت، یک کمپرسور سرعت متغیر می تواند صرفه جویی های توان را در بارهای جزئی فراهم کند.به عنوان مثال، کارایی یک کمپرسور سرعت ثابت را در برابر کمپرسور سرعت متغیر در یک چیلر 10 تنی مقایسه کنید(شکل 1)

 

 

.در بار 30% کمپرسور سرعت متغیر 24 درصد توان بار کامل را مصرف می کند؛ اما کمپرسور سرعت ثابت 85 درصد توان بار کامل را به مصرف می رساند.استفاده از یک کمپرسور سرعت متغیر در این بار، صرفه جویی انرژی بیش از 50 درصد را فراهم می کند.

در مثال دوم، کارایی یک کمپرسور سرعت ثابت را در برابر یک کمپرسور سرعت متغیر در یک چیلر 20 تنی مقایسه کنید.در این حالت، یک چیلر پرتابل با دو کمپرسور 10 تنی صرفه جویی ها را در دامنه وسیع تری ایجاد می کند.این طرح خاص چیلر، یک کمپرسور سرعت متغیر 10 تنی را با یک کمپرسور سرعت ثابت 10 تنی ترکیب می کند تا صرفه جویی های انرژی را فراهم سازد.این چیلر به طور موثر بار ها را از 3 تا 20 تن تأمین کرده و صرفه جویی های انرژی را مخصوصأ در دامنه 3 تا 8 تن و دامنه 13 تا 16 تن ارائه می دهد.توجه کنید که صرفه جویی های انرژی  در دامنه میانه بار چندان چشمگیر نیستند چرا که در این دامنه هر یک از کمپرسور ها –ثابت یا متغیر- نزدیک به ظرفیت کامل 10 تنی خود کار می کند.منحنی برای چیلر سرعت ثابت 20 تنی کمی تفاوت دارد(شکل 2)

 

 

این چیلر دارای دو کمپرسور 10 تنی است بطوری که می تواند با فقط یک کمپرسور (نصف توان، بیشتر یا کمتر)کار کند تا اینکه لازم شود کمپرسور دوم را بکار گیرد.بدیهی است هنوز صرفه جویی های انرژی قابل توجهی وجود دارند که محقق شوند.

¢نتیجه گیری

صرفه جویی های انرژی حاصل از کمپرسور های سرعت متغیر امکان استهلاک سریع سرمایه گذاری را مخصوصأ تحت شرایط کم باری و بار جزئی فراهم می سازد.(جداول 1 و 2)

 

 

منافع بکارگیری فناوری سرعت متغیر باید دقیقأ مورد بررسی قرار گیرند.منافع کلیدی که این فناوری ارائه می دهد عبارتند از : پایدار سازی فرایند، حفظ سرمایه گذاری تجهیزات و صرفه جویی در هزینه های برق.

برگرفته از مجله صنعت تأسیسات

مأخذ : Process Heating, Oct.2017

ترجمه : دکتر سید علی اکبر طباطبایی