مکانیک سیالات

در اختیار قرار دادن مطالب , لینکها و موارد مورد نیاز سیالات

استفاده از تکنیک تزریق آب در خودروهای مسابقه ای

استفاده از تکنیک تزریق آب در خودروهای مسابقه ای

تزریق آب یا Water–Injection فن آوری جدیدی نیست. این تکنیک سالها در هواپیماهای جنگی استفاده می‌شده، اما به مرور زمان در ساختار خودروهای مسابقه‌ای یا Turbocharger راه یافته است.

همانطور که می‌دانیم جهت افزایش قدرت، در موتورهای Turbocharger هوا با فشار بالا به مانیفولد تزریق می‌شود و متناسبا" سوخت نیز افزایش یافته و موتور با قدرت بیشتری کار می‌کند. هرچه هوا با تقویت بالاتری وارد مانیفولد شود دمای هوای ورودی بالاتر رفته و بنابراین دمای محفظه احتراق افزایش می‌یابد که این مطلب سبب می‌شود که سوخت دچار خود- احتراقی ‌شده و موتور به ضربه (Detonation) بیفتد. جهت جلوگیری ازاین مشکل دو کار می‌توان انجام داد؛ یا از یک سوخت با اکتان بالا استفاده کرد و یا آنکه زاویه آوانس را کاهش داد که راه حل دوم خود موجب کاهش توان موتور می‌گردد. بنابراین مجبوریم، اکتان سوخت را بالا ببریم. تزریق آب در مانیفولد سبب می‌شود که دمای محفظه احتراق به میزان  65 درجه سانتیگراد کاهش یافته و احتمال خود احتراقی نیز پایین بیاید. بنابراین تزریق آب به طور غیر مستقیم و به واسطه امکان افزایش زاویه آوانس مناسب قدرت موتور را افزایش میدهد.

شرکت Aquamist در انگلستان تجهیزات لازم جهت Water–Injection را برای خودروهای مسابقه‌ای ساخته و می‌فروشد. لازم به ذکر است که انژکتور آب در این سیستمها قبل از دریچه گاز نصب می‌شود تا در سرعت و بار کم، آب خارج شده از انژکتور وارد مانیفولد نشود و در حالت F.T.  هم که دریچه گاز کاملا" باز است. ضمنا" استفاده از این تکینک سبب افزایش اندکی آلودگی(CO و HC) در موتور می‌شود که در خودروهای مسابقه‌ای قابل اغماض است.

در این صفحه می توانید تجربیات شخصی آقای دنیس را درباره پیاده کردن سیستم تزریق آب روی خودرو  Celica 4WD ST185 مطالعه کنید.

  
نویسنده : عمران عابدین زاده ; ساعت ۱٢:٠٧ ‎ب.ظ روز یکشنبه ٢ اسفند ۱۳۸۸
تگ ها : water-injection ، جت آب

سوخت هیدروژن

امروزه گاز هیدروژن برای استفاده در موتورهای احتراقی و وسایل نقلیه الکتریکی باتریدار مورد بررسی قرار گرفته است. هیدروژن در دما و فشار طبیعی، یک گاز است و به این علت، انتقال و ذخیره آن از سوخت های مایع دیگر، دشوارتر است. سامانه ‌هایی که برای ذخیره هیدروژن توسعه یافته‌اند، عبارتند از:

هیدروژن فشرده، هیدروژن مایع و پیوند شیمیایی میان هیدروژن و یک ماده ذخیره (برای مثال، هیدرید فلزات).

با این که تاکنون هیچ سامانه حمل و نقل و توزیع مناسبی برای هیدروژن وجود نداشته، اما توانایی تولید این سوخت از مجموعه متنوعی از منابع و خصوصیت پاک سوز بودن آن، هیدروژن را به سوخت جانشین مناسبی تبدیل کرده است.
هیدروژن یکی از ساده‌ترین و سبک‌ترین سوخت های گازی است که در فشار اتمسفری و دمای جوی حالت گاز دارد. سوخت هیدروژن همان گاز خالص هیدروژن نیست، بلکه مقدار کمی اکسیژن و دیگر مواد را نیز با خود دارد. منابع تولید سوخت هیدروژن شامل گاز طبیعی ، زغال سنگ ، بنزین و الکل متیلیک هستند. فرآیند فتوسنتز در باکتری ها یا جلبک ها و یا شکافتن آب به دو عنصر هیدروژن و اکسیژن به کمک جریان الکتریسیته یا نور مستقیم خورشید از آب، روش های دیگری برای تولید هیدروژن هستند.

در صنعت و آزمایشگاه های شیمی، تولید هیدروژن به طور معمول با استفاده از دو روش شدنی است:

 1- الکترولیز

 2- تولید گاز مصنوعی از بازسازی بخار یا اکسیداسیون ناقص

 در روش الکترولیز با استفاده از انرژی الکتریکی، مولکول‌های آب به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شوند. انرژی الکتریکی را می‌توان از هر منبع تولید الکتریسیته که شامل سوخت های تجدید پذیر نیز می‌شوند، به دست آورد. وزارت نیروی آمریکا به این نتیجه رسیده است که استفاده از روش الکترولیز برای تولید مقادیر زیاد هیدروژن در آینده مناسب نخواهد بود.
روش دیگر برای تولید گاز مصنوعی، بازسازی بخار گاز طبیعی است. در این روش، می‌توان از هیدروکربن‌های دیگر نیز به عنوان ذخایر تامین مواد استفاده کرد. برای نمونه، می‌توان زغال سنگ و دیگر مواد آلی (بیوماس) را به حالت گازی درآورد و آن را در فرآیند بازسازی بخار برای تولید هیدروژن به کار برد. از طرفی چون هیدروکربن های فسیلی محدود و رو به اتمام هستند، پس بهتر است دید خود را به سمت استفاده از منابع تجدید شونده معطوف کنیم.
گاز هیدروژن می تواند هم از منابع اولیه تجدید پذیر و هم از منابع تجدید ناپذیر تولید شود. امروزه تولید گاز هیدروژن از منابع تجدید پذیر به سرعت مراحل توسعه و رشد خود را می پیماید. این در حالی است که تولید گاز هیدروژن از منابع تجدید ناپذیر به ویژه منابع فسیلی به علت محدود بودن این منابع روز به روز کاهش می یابد.

گاز هیدروژن در اثر واکنش های تخمیری میکروارگانیسم های زنده، به ویژه باکتری ها و مخمرها روی بیوماس، تولید می
شود. بیوماس از منابع اولیه تجدید پذیر است که از موادی مانند علوفه، ضایعات گیاهان و فضولات حیوانات به دست می آید. در روند تولید گاز هیدروژن، باکتری های بی هوازی با استفاده از پدیده تخمیر، مواد آلی و آب را به گاز هیدروژن تبدیل می کنند.

برای تولید هیدروژن به وسیله باکتری ها دو نوع تخمیر وجود دارد: یک نوع تخمیر نوری است که در آن به منبع نور نیاز است و نوع دیگر، تخمیر در تاریکی است که نیازی به نور ندارد. در این واکنش ها منابع کربنی زیادی استفاده می شود که همگی از بیوماس تامین می شوند.

در طبیعت میکروارگانیسم های بی هوازی در غیاب اکسیژن و با استفاده از پدیده تخمیر، گاز هیدروژن تولید می کنند، ولی مقدار این گاز از نظر کمی پایین است و از نظر اقتصادی برای مصارف صنعتی و خانگی و ... قابل توجیه نیست؛ از این رو باید با استفاده از روش هایی، بازده تولید گاز هیدروژن را افزایش داد. یکی از روش هایی که می توان بازده تولید گاز هیدروژن را بالا برد، تغییرات ژنتیک در ژنوم این باکتری ها با استفاده از روش های مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی است. روش دیگر، استفاده از ترکیبی از باکتری های هوازی و بی هوازی در کنار هم است. در این روش چون باکتری های بی هوازی در فرآیند تخمیر تولید اسید های آلی می کنند، رفته رفته محیط واکنش اسیدی می شود و
PH پایین می آید؛ از این رو تولید هیدروژن کاهش می یابد. ولی هنگامی که باکتری های هوازی در محیط باشند، از اسید های آلی استفاده و آنها از محیط خارج می کنند؛ در نتیجه راندمان تولید گاز هیدروژن بالا می رود.

تحقیق و توسعه

وزارت نیروی آمریکا برای توسعه استفاده از هیدروژن دو برنامه اصلی را دنبال می‌کند که یکی برنامه هیدروژن وزارت نیرو و دیگری شبکه اطلاعاتی تکنولوژی‌های هیدروژن است. هیدروژن، سومین انرژی فراوان بر روی سطح زمین است. همان طور که به صورت ابتدایی در آب و ترکیبات آلی یافت می شود. هیدروژن از هیدروکربن ها یا آب به دست می آید و هنگامی که به عنوان سوخت مصرف می شود، یا برای تولید الکتریسیته از آن استفاده می شود و یا با ترکیب مجدد با اکسیژن تولید آب می کند. از این رو و با توجه به قابلیت بالای تولید انرژی در این سوخت اخیراً تلاش های زیادی برای جانشین کردن این سوخت صورت می گیرد.

مسائل ایمنی

هیدروژن از دیدگاه ایمنی نیز مطمئن و مطلوب است و برای حمل ونقل ، نگهداری و استفاده، خطرناک تر از سوخت های رایج دیگر نیست. به هر صورت مسائل ایمنی همچنان به عنوان یکی از اساسی‌ترین مقوله ها در استفاده از انرژی هیدروژن باقی می ماند.استانداردهای متداول دنیا امنیت استفاده از آن را با سختگیری در طراحی‌ و انجام آزمایش های متعدد فراهم می آورد. همچنین در حوزة نگهداری و حمل آن، استانداردهای بسیاری برای تمام تجهیزات مرتبط تدوین شده است.

اقتصاد هیدروژن

برای هیدروژن به عنوان یک سوخت، سیستم توزیعی مناسبی وجود ندارد. با این که معمولاً انتقال از طریق خط لوله با صرفه‌ترین راه انتقال سوخت‌های گازی است، اما در حال حاضر سیستم خط لوله مناسبی موجود نیست. انتقال هیدروژن به طور خاص از طریق مخزن و تانکرهای گاز صورت می‌گیرد. استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت به یک زیر ساختار برای حمل ونقل و نگهداری و با توجه به مسائل ایمنی و اقتصادی نیاز دارد.
دیدگاه ایجاد یک زیر ساختار که هیدروژن را به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار می‌دهد، مفهوم اقتصادی بودن این طرح را پدید آورده که بهترین راه جهت ایجاد تقاضای بیشتر برای تولید و مصرف این انرژی است، زیرا منابع تولید هیدروژن بسیار ارزان و دردسترس هستند. هیدروژن قابلیت بالایی برای تولید انرژی دارد و میزان آلودگی ناشی از مصرف این سوخت در محیط زیست بسیار کم است. این سوخت به عنوان منبعی تجدیدپذیر، پاک و فراوان تر از سوخت فسیلی می تواند کاربرد زیادی برای نیروگاه ها و بخش حمل و نقل داشته باشد
  
نویسنده : عمران عابدین زاده ; ساعت ۱٢:٠٤ ‎ب.ظ روز یکشنبه ٢ اسفند ۱۳۸۸

معرفی رشته مکانیک

 معرفی گرایشهای مختلف مهندسی مکانیک  

 

 

الف – گرایش مکانیک در طراحی جامدات
هدف تربیت آزمایشگاهی متخصصانی است که بتوانند در مراکز تولید و کارخانه‌ها اجزاء و مکانیزم ماشین‌آلات مختلف را طراحی کنند. دروس این دوره شامل دروس نظری، آزمایشگاهی، کارگاه و پروژه و کارآموزی است. فارغ‌التحصیلان می‌توانند در کارخانجات مختلف نظیر خودروسازی ، صنایع نفت، ذوب فلزات و صنایع غذایی و غیره مشغول شوند و برای این دوره امکان ادامه تحصیل تا سطح کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور وجود دارد. موفقیت داوطلبان به آگاهی آنها در دروس جبر و مثلثات، هندسه ، فیزیک و مکانیک همچنین آشنایی و تسلط آنان به زبان خارجی بستگی فراوان دارد. از جمله دروس این دوره می‌توان دروس مقاومت مصالح، طراحی و دینامیک را نام برد. در این رشته زمینه اشتغال و بازارکار خوب وجود دارد و مطالب ارائه شده در طول تحصیل برای دانشجویان محسوس و قابل لمس است.

ب – گرایش مکانیک در حرارت و سیالات
این رشته در به کاربردن علوم و تکنولوژی مربوط جهت طرح و محاسبه اجزاء سیستمهایی که اساس کار آنها مبتنی بر تبدیل انرژی ، انتقال حرارت و جرم است به متخصصان کارآیی لازم را می‌دهد و آنها را جهت فعالیت در صنایع مختلف مکانیک در رشته حرارت و سیالات (نظیر مولدهای حرارتی، انتقال سیال نیروگاههای آبی، موتورهای احتراقی و ... ) آماده می‌سازد. فارغ‌التحصیلان این دوره قادر به طراحی و محاسبه اجزا و سیستمها در بخشهای عمده‌ای از صنایع نظیر صنایع خودروسازی ، نیروگاههای حرارتی و آبی، صنایع غذایی، نفت، ذوب فلزات و غیره هستند.
فارغ‌التحصیلان این دوره می‌توانند تا مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور ادامه تحصیل دهند. داوطلبان این رشته باید در دروس ریاضی و فیزیک تسلط داشته و با یک زبان خارجی آشنا باشند. دروس این رشته شامل مطالبی در زمینه‌های حرارت و سیالات ، می‌باشد.

ج - گرایش ساخت و تولید
هدف تربیت کارشناسانی است که با به کاربردن تکنولوژی مربوط به ابزارسازی، ریخته‌گری ، جوشکاری، فرم دادن فلزات ، طرح کارگاه یا کارخانه‌های تولیدی آماده کار در زمینه ساخت و تولید ماشین‌آلات صنایع (کشاورزی ، نظامی، ماشین‌سازی، ابزارسازی ، خودروسازی و ... ) باشند. فارغ‌التحصیلان این دوره قادر خواهند بود در صنایعی مانند ماشین‌سازی، ابزارسازی، خودروسازی ، صنایع کشاورزی، صنایع هوایی و تسلیحاتی به ساخت و تولیدی ماشین‌آلات، طراحی کارگاه و یا کارخانه تولیدی بپردازند و نظارت و بهره‌برداری و اجرای صحیح طرحها را عهده‌دار شوند. داوطلبان این رشته باید در دروس ریاضی، فیزیک و مکانیک از آگاهی کافی برخوردار باشند. دروس این دروه شامل مطالبی در مورد نحوه تولید، طراحی قالبهای پرس، طراحی قید و بندها، کار و برنامه‌ریزی با ماشینهای اتوماتیک، اصول کلی و نحوه کار با ماشینهای دستی و تعمیر و نصب تمام سرویسهای صنعتی می باشد و درصد نسبتا بالایی از آنها به صورت عملی ارائه می‌گردد. داوطلب باید سالم باشد تا بتواند کارهای کارگاهی را به خوبی انجام دهد و استعداد کارهای فنی را داشته باشد. با توجه به خودکفایی صنایع کشور این رشته دارای بازار کار خوبی است.

دکتر آریا الستی استاد مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف در معرفی این علم می‌گوید:
«علم مکانیک به تحلیل حرکت و عوامل ایجاد کننده حرکت مانند نیروها و گشتاورها و شکل حرکت می‌پردازد. اما مهندسی مکانیک تا حدودی با علم مکانیک تفاوت دارد چرا که یک مهندس مکانیک علاوه بر علم مکانیک باید بسیاری از علوم دیگر را یاد گرفته و بعضی از هنرها را نیز کسب کند. شاید بتوان گفت که رشته مهندسی مکانیک ، رشته تحلیل و طراحی سیستم‌های دینامیکی و استاتیکی است.»

دکتر محمد دورعلی یکی دیگر از اساتید مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف نیز در معرفی این رشته می‌گوید:
«رشته مهندسی مکانیک را شاید بتوان از نقطه‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترین رشته مهندسی به شمار آورد. چون رشته مهندسی مکانیک در برگیرنده تمامی علوم و فنونی است که با تولید ، تبدیل و استفاده از انرژی، ایجاد و تبدیل حرکت و انجام کار، تولید و ساخت قطعات و ماشین‌آلات و به کارگیری مواد مختلف در ساخت آنها و همچنین طراحی و کنترل سیستم‌های مکانیکی، حرارتی و سیالاتی مرتبط می‌باشد.
به عبارت دیگر محاسبات فنی، مدلسازی و شبیه‌سازی ، طراحی و تهیه نقشه‌ها ، تدوین روش ساخت ، تولید و آزمایش تمامی ماشین‌آلات و تاسیسات موجود در دنیا ، با تکیه بر توانایی‌های مهندسان مکانیک انجام می‌گیرد.»

آینده شغلی ، بازارکار، درآمد:
در حال حاضر دانشجوی توانمند مهندسی مکانیک پس از فارغ‌التحصیلی مشکل کاریابی ندارد چرا که به گفته دکتر دورعلی توسعه سخت‌افزاری و رشد مسایل مهندسی ، گرایش به سمت تولید داخل و ایجاد تکنولوژی تولید تجهیزات و وسایل در داخل کشور و روی آوردن به خدمات مهندسی در داخل کشور به علت محدودیت‌های ارزی و کاهش درآمدهای نفتی، باعث رشد چشمگیر بازارکار مهندسان مکانیک در ایران شده است.
دکتر دورعلی در ادامه می‌گوید:
«یک مهندس مکانیک در حال حاضر در زمینه‌های مختلفی فعالیت می‌کند که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

طراحی و ساخت تمامی ماشین‌آلات و قطعات آنها، اعم از ماشین‌آلات تولیدی تمامی صنایع، لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی.

- طراحی و ساخت تجهیزات مکانیکی نیروگاههای فسیلی، اتمی ، خورشیدی ، بادی و آبی.

- طراحی و ساخت تجهیزات و سیستم‌های انتقال و تصفیه آب، سیستم‌های مکانیکی و کنترلی پالایشگاهها و کارخانجات شیمیایی.

- طراحی و ساخت تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمانها و اماکن، بالابرها و آسانسورها و سیستم‌های حمل و نقل.

- ساخت ماشین‌آلات تغلیظ و بازیافت مواد مثل کارخانجات قند، کاغذسازی ، سیمان ، نساجی ، نمک و کنسانتره .

- طراحی و ساخت وسایل و تجهیزات حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی.

- ساخت تجهیزات دفاعی مانند تانک، راکت، اژدر و پلهای متحرک

- ساخت روبات‌ها ، بازوهای مکانیکی و سیستم‌های تولید.

در ضمن یک مهندس مکانیک می‌تواند به عنوان کارشناس و مشاور فنی در بانک‌ها ، شرکت‌های سرمایه‌گذاری و بیمه و شرکت‌های بازرسی و نظارت امور بین‌المللی فعالیت بکند.»

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر:
امکان ادامه تحصیل در مقاطع کارشناسی ارشد و دکترای تخصصی میسر می‌باشد. در دوره کارشناسی ارشد 32 واحد و در دوره دکترا 48 واحد درسی ارایه می‌گردد.

رشته‌های مشابه و نزدیک به این رشته :
رشته مهندسی مکانیک به عنوان جامع‌ترین رشته مهندسی دارای دروس مشترک با اغلب رشته‌های مهندسی دیگر نظیر مهندسی دریا ، مهندسی شیمی، مهندسی هوا فضا و ... می‌باشد.

نکات تکمیلی :
رشته مهندسی مکانیک دارای واحدهایی ملموس و کاربردی است ولی داشتن شناخت کافی نسبت به این رشته قبل از انتخاب آن ضروری است. اغلب واحدهای این رشته دارای ریاضیات دیفرانسیلی پیچیده و تجسم فیزیکی هستند که منجر به سخت‌شدن این واحدها می‌شوند. ضمنا واحدهای کارگاهی و فعالیت در واحدهای تولیدی نیز از ویژگی‌های این رشته می‌باشد که داوطلبان آن را با محیطهای صنعتی آشنا کرده و پیوند می‌زند.

 

  
نویسنده : عمران عابدین زاده ; ساعت ۱٢:٠٢ ‎ب.ظ روز یکشنبه ٢ اسفند ۱۳۸۸