تبلیغات
خواندنی ها+برق، قدرت، کنترل، الکترونیک، مخابرات، کامپیوتر، مهندسی پزشکی، ابزار دقیق، الکتروتکنیک، هوش مصنوعی، آی تیIT(فناوری اطلاعات)، مکاترونیک، رباتیک، فتونیک، اویونیکAvionic، فیزیک - رابطه بی تی یو،اسب بخار،کالری،وات،ژولBTU&WATT&HP&CAL&J

خواندنی ها+برق، قدرت، کنترل، الکترونیک، مخابرات، کامپیوتر، مهندسی پزشکی، ابزار دقیق، الکتروتکنیک، هوش مصنوعی، آی تیIT(فناوری اطلاعات)، مکاترونیک، رباتیک، فتونیک، اویونیکAvionic، فیزیک

دایره المعارف برق(اطلاعات عمومی برق)iman.sariri@yahoo.com

  عبارت اسب بخار horse powerتوسط جیمز وات(١۸١٩- ١۷٣۶) ابداع شد. بیشتر شهرت او به خاطر کارهایش برای بهبود ماشین بخار است.همچنین ما هر وقت از لامپ های ١۰۰ واتی حرف می زنیم به یاد او می افتیم.

BTU:british thermal units

داستان از آن جا شروع شد که وات در یک معدن زغال سنگ با اسب هایی که زغال سنگ بلند می کردند کار می کرد و راهی می خواست تا بتواند در باره ی توان هر یک از این اسب ها صحبت کند.او دریافت که به طور میانگین، یک اسب معدن می تواند ۲۲۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٣۰ کیلوژول) کار را در یک دقیقه انجام دهد.سپس او این عدد را ۵۰ درصد افزایش داد و اسب بخار را ٣٣۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٤۵ کیلوژول) انرژی در یک دقیقه قرار داد.این یک واحد دلخواه بود که پس از گذشت قرن ها،امروزه در خودرو ها،ماشین ها ی چمن زنی ، اره برقی ها و در بعضی جارو برقی ها به کار می رود.



مفهوم اسب بخار این است: به نظر وات،یک اسب می تواند در هر دقیقه ٣٣۰۰۰ پوند-فوت کار انجام دهد.پس اسبی را در نظر بگیرید که مانند شکل بالا در حال بالا کشیدن زغال از معدن است.اسبی که یک اسب بخار توان دارد می تواند ٣٣۰ پوند(١۵۰ کیلوگرم) زغال را در مدت یک دقیقه ١۰۰ فوت(٣۰ متر) بالا بکشد.و یا ٣٣ پوند(١۵ کیلوگرم) را در یک دقیقه ١۰۰۰ فوت(٣۰۰ متر) و...

شما می توانید ترکیب های متفاوتی از وزن و جابه جایی در یک دقیقه را در نظر بگیرید و تا زمانی که حاصل ضرب آنها ٣٣۰۰۰ شود،یک اسب بخار خواهید داشت.

ممکن است فکر کنید نمی توان ٣٣۰۰۰ پوند(١۵ تن) زغال را در یک سطل ریخت و از اسب خواست آن را در مدت یک دقیقه،١ فوت (٣۰ سانتی متر) جا به جا کند چون اسب نمی تواند چنین بار سنگینی را تکان دهد.همچنین ممکن است فکر کنید نمی توان ١ پوند(٤۵۰ گرم) زغال را در یک سطل گذاشت و از اسب خواست در مدت یک دقیقه آن را ٣٣۰۰۰ فوت(١۰ کیلومتر) جا به جا کند،زیرا در این حالت سرعت اسب باید ٣۷۵ مایل در ساعت(۶۰٣ کیلومتر در ساعت) باشد که ممکن نیست.اگر مطلب قرقره و طناب چگونه کار می کند را خوانده باشید،می دانید که با یک مجموعه از قرقره ها می توان نسبت جا به جایی و وزن را عوض کرد.پس می توان آرایشی از قرقره ها را درست کرد به نحوی که با سرعت و بار مناسب اسب هماهنگ باشد و مهم نیست چه باری در سطل است.

اسب بخار می تواند به واحد های دیگر هم تبدیل شود:

●یک اسب بخار برابر با ۷٤۶ وات است.پس اگر یک اسب را به چرخی وصل کنیم تا آن را بچرخاند با آن چرخ می توان مولد برقی را به کار انداخت که ۷٤۶ وات توان تولید می کند.

●انرژی حاصل از یک اسب بخار در مدت یک ساعت برابر ۲۵٤۵BTU است که هر BTU انرژی مورد نیاز برای بالا بردن دمای یک پوند آب به اندازه ی یک درجه ی فارنهایت است.

●یک BTU برابر ١۰۵۵ ژول،یا ۲۵۲ گرم-کالری ویا ۲۵۲/۰ کالری غذایی است.یک اسب احتمالا ۶٤١ کالری غذایی را در یک ساعت می سوزاند.



اندازه گیری اسب بخار:

اگر بخواهید توان یک موتور را بدانید،باید موتور را به یک توان سنج (Dynamometer) وصل کنید. توان سنج باری را روی موتور قرار می دهد و توانی را که موتور در برابر بار تولید می کند را اندازه می گیرد.

ایده ی طرز کار توان سنج را می توان به این صورت درک کرد:تصور کنید موتوری را روشن کردید.و بدون آنکه باری روی آن باشد پدال گاز را فشار می دهید.در این جالت موتور آن قدر سریع می چرخد که از هم می پاشد. که این مناسب نیست بنابراین با یک توان سنج باری را بر موتور قرار می دهید و باری را که موتور در دور های مختلف می تواند تحمل کند را اندازه می گیرید.باید توان سنجی را به موتور وصل کنید،گاز دهید و با توان سنج بار روی موتور را تغییر دهید تا دور موتور مثلا روی ۷۰۰۰ دور بر دقیقه ثابت بماند.و در این دور،باری را که موتور می تواند تحمل کند را ثبت می کنید. سپس بار را زیاد تر کنید تا دور موتور مثلا به ۶۵۰۰ کاهش یابد و دوباره بار متناظر با این دور را ثبت کنید.و به همین ترتیب ادامه دهید.همچنین می توانید همین کارها را از ۵۰۰ و ١۰۰۰ دور به بالا انجام دهید.چیزی که توان سنج اندازه می گیرد در واقع گشتاور پیچشی است و برای تبدیل آن به اسب بخار باید گشتاور را در دور موتور ضرب کنید.

رسم نمودار توان:

اگر نمودار توان یک موتور( بر حسب اسب بخار) در برابر دور موتور را رسم کنید ،چیزی که در نهایت به دست می آید منحنی توان موتور است.یک نمونه منحنی توان یک موتور با عملکرد بالا شبیه نمودار زیر است.(این منحنی مربوط به موتور ٣۰۰ اسب بخاری میتسوبیشی دو توربوشارژره است)



چنین نموداری نشان می دهد که هر موتوری یک توان بیشینه دارد.(دور موتوری که در آن توان خروجی موتور بیشینه است).همچنین یک موتوردر یک دور خاص،گشتاور بیشینه ای دارد.شما معمولا چنین چیزی را در مجلات و نشریات می بینید: rpm ۶۵۰۰ hp@٣۲۰ ، rpm۵۰۰۰lb-ft@ ۲٩۰ (مربوط به 1999 Shelby Series 1)

وقتی می گویند موتوری گشتاورآخر پایینی دارد یعنی بیشینه ی گشتاور در دور موتورهای نسبتا پایین(مثلا ۲۰۰۰ یا ٣۰۰۰ دور) رخ می دهد.

چیز دیگری که در منحنی توان یک خودرو دیده می شود جایی است که توان بیشینه رخ می دهد.وقتی سعی می کنید به سرعت شتاب بگیرید می خواهید موتور را نزدیک توان بیشینه نگه دارید و به همین خاطر دنده را کم می کنید تا دور موتور زیاد شود و به توان بیشینه نزدیک شوید.وقتی می خواهید از پشت چراغ قرمز شروع به حرکت کنید گاز می دهید تا دور موتور بالا رود و به توان بیشینه نزدیک شوید آنگاه کلاچ را رها می کنید تا توان زیادی به چرخ ها منتقل شود.

توان در خودرو هایی با عملکرد بالا:

خودرویی با عملکرد بالا نامیده می شود که نسبت به وزنش توان زیادی داشته باشد.هرچه وزن بیشتر باشد توان بیشتری برای شتاب دادن به خودرو لازم است.برای توان مشخصی باید وزن را کاهش داد تا شتاب زیاد تر شود.

جدول زیر توان و وزن چند خودرو با عملکرد بالا (و یک خودرو با عملکرد پایین)را نشان می دهد.در این جدول می توانید توان بیشینه،وزن،نسبت توان به وزن،زمان لازم برای رسیدن سرعت از صفر به ۶۰ مایل در ساعت(٩۷ کیلومتر در ساعت) و قیمت خودرو را ببینید.



می توانید رابطه ی واضحی بین نسبت توان به وزن و زمان صفر تا ۶۰ خودرو ببینید.معمولا نسبت بیشتر نشان دهنده ی خودرو ی سریع تر است.جالب است که رابطه ی کمتری بین سرعت و قیمت خودرو وجود دارد.به نظر می رسد دوج وایپردر این جدول قیمت خوبی دارد!

اگر خودروی سریع تری می خواهید در واقع نسبت توان به وزن بیشتری می خواهید پس اولین کار خالی کردن صندوق عقب است.

http://www.parsikhodro.com/underhood/27.htm


بعنوان مقدمه، مختصری از تعاریف فیزیکی رشته تاسیسات حرارتی را به ترتیب زیر یاد آوری می کنیم:


1- واحد گرما(Heat )


با علامت اختصاریH نمایش داده می شود. در سیستم متریک به کالری Cal و کالری بزرگ یا کیلو کالری Kcal و در سیستم انگلیسی به BTU (British thermal unit ) که یک چهارم کالری است می باشد.

1Kcal = 4BTU


2- واحد دما (Temprature )


واحد دما با علامت اختصاریT نمایش داده می شود. در سیستم متریک به درجه سانتی گراد و در سیستم انگلیسی به درجه فارنهایت مشخص می گردد که به ترتیب آنها را با علامت اختصاری C وF نشان می دهند. تبدیل انها از سیستم متریک به انگلیسی طبق فرمول درجه فارنهایت F درجه سانتی گراد C است.


3- واحد فشار


فشار عبارت است از تاثیر نیرو بر سطح یا فرمول واحد فشار که در سیستم متریک CGS گرم وزن بر سانتی متر مربع و در سیستم MKS کیلو گرم وزن بر متر مربع یا سانتی متر مربع و یا میلی متر مربع و در سیستم انگلیسی به پاند بر اینچ مربع PSI بیان می شود.

در سیستم متریک( CGS ) r/Cm 2 G، Kg/Cm 2


در سیستم متریک( MKS) Kg/mm 2


در سیستم انگلیسی (PSI ) P/in 2





4- واحد فشار


بنا بر تعریف فشار کلیه مایعات در یک محیط ( نظیر کاسه آب، استخر یا دریا ) قرار دارند در حال آزاد

فشاری برابر وزن خود بر واحد سطح کف محیط وارد می نمایند.

مثلا:

یک متر آب در M 2 مقطع یک سانتی متر، فشاری برابر یک کیلو گرم بر سانتی مترمربع سطح مقطع خود وارد می نماید. به همین علت چون مقطع ثابت در نظر گرفته می شود، لذا فشار را می توان بر حسب ارتفاع فشار نیز سنجید. فشار یک گیلو گرم بر سانتی متر مربع را بنا بر اصل یید رواستاتیکی می توان با ارتفاع فشار 10 متر آب نیز نام برد. در سیستم انگلیسی نیز یک پوند بر اینچ مربع ( P/ in 2 ) برابر وزن 3/2 فوت ارتفارع آب به مقطع یک اینچ است ( در دمایF 62 ) که به PSI نشان می دهند.

1PSI=2/31FT


و یا یک فوت آب 31/2 پوند بر اینچ مربع فشاری وارد می آورد برابر یا:

1FT=0/434 PSI


لذا وقتی از ارتفاع فشار صحبت می شود در سیستم متریک متر ارتفاع فشار در سیستم انگلیسی فوت ارتفاع فشار آب نام برده می شود. یک واحد اندازه گیری فشار اتمسفر است که فشار یک کیلو گرم بر یک سانتی متر مربع یا وزن ستونی از اب به ارتفاع 10 M می باشد.


5- واحد فشار گازها


مقدار فشاری که از مصرف گازها به سطح وارد می آید برابر با مقدار فشاری که بر واحدسطح وارد می شود. مقدار فشاری نسبت به مبنای را با A سنجیده ،که این مبنا را معمولا با اتمسفر تعیین می کنند.بدین معنی که اتمسفر مبنایی است که فشار مورد اندازه گیری چقدر بزرگتر یا کوچکتر از فشار اتمسفر است.فشاری که نسبت به اتمسفر سنجیده می شود یا ) Gauge Pressure ( فشار نسبی می نامند.

مثلا:

فرض کنیم فشار دیگ بخاری 100Kg/Cm 2 اندازه گیری می شود. بدین معنی است که فشار دیگ بخارمزبور 100Kg/Cm 2 بزگتر از فشار اتمسفر( یا فشاربارو متریک) می باشد. لذا در صورتی که فشار اتمسفر ( استاندارد سطح دریا)100Kg/Cm 2 باشد فشاری که از طرف بخار به جدار دیگ وارد می آید: 100 +10 =110 Kg/Cm2


این مقدار فشار Kg/Cm 2110 را فشار مطلق بخار می نامند.در صورتیکه فشار اندازه گیری شده کمتر از فشار اتمسفر باشد آن را بخار می نامند (Vaccum ) .


6- واحد فشار اتمسفر


ارائه یک نوع گاز است که فشار کلیه حالات فشاری برابر اتمسفر( 10 متر آب) و یا 695/14 پاند بر اینچ

مربع را وارد می کند. در ضمن آن را PSI695/14 منظور می نمایندو این مقدار برابر 29/ 92 اینچ جیوه یا 76سانتیمتر جیوه می باشد . فشار اتمسفر را با علامت Pat نمایش می دهند.


7-قوانین گازها


در زیر چند قانون ترمودینامیکی در مورد گازها بیان می شود:

الف) قانون بویل:( Boyles law )

طبق قانون بویل در رابطه و فشار و حجم گاز، حجم گاز در وزن معین آن در دمای ثابت نسبت عکس دارد و با فشار مطلق آن که با فرمول ریاضی به صورت زیر است:


فرمولی که در آن:

P1 = فشار مطلق یک گاز کامل قبل از تغییر فشار آن.

P2 = فشار مطلق یک گاز کامل بعد از تغییر فشار آن.

V1 = حج یک گاز کامل در فشار.

V2 = حجم یک گاز کامل در فشار.

8- قانون چارلز:


قانون چارلز رابطه ای است بین فشار و حجم و دما که بصورت زیر بیان می شود. در فشار ثابت حجم گاز مستقیما به نسبت دمای مطلق تغییر می کند و در حجم ثابت فشار نیز مستقیما به نسبت دمای مطلق تغییر می نماید.

بنابراین : P1 T2= P2 T1


و یا فرمول


و برای همین دما فشار ثابت: V1 T2 = V2 T1


فرمول


و چنانچه این دو قانون فوق را تواما بیان کنیم ، در این صورت:


P1 V1 T2= P2 V2 T1


فرمول


و چون حجم متناسب با وزن است، لذا برای هر وزن معینی از گاز رابطه بین P وV وT خواهد بود.


P V = W R T

که در این فرمول:

P =فشار مطلق گاز به پوند( Lb )

R = ضریب ثابتی است که بستگی به ماهیت گاز مربوطه دارد.

T = دمای مطلق گاز به درجه فارنهایت( F )

W = وزن گاز است به پوند( Lb )


9- تراکم و انبساط گازها


گاز ها بطور کلی بر خلاف مایعات که تراکم ندارند متراکم می شوند در مایعات فاصله بین مولکولی کم و در گازها این فاصله زیاد است و به همین علت با ترکم گازها فاصله بین مولکولی کم می شود.چنانچه این فاصله را کمتر کنیم گازها به بخار نزدیکتر شده و با متراکم کردن بیشتر آنها فاصله بین مولکولهاکمتر و به جای می رسد که فاصله بین مولکولی برابر فاصله مولکولی مایع می گردد.در این حال که تقطیر انجام می گردد و بخار تبدیل به مایع می شود و بر عکس نیز در موقع انبساط با ایجاد خلا در سطح مایع، مایع شروع به تبخیر می کند و با ادامه آن کلیه مایع تبدیل به بخار و سپس فاصله بین مولکولی بیشتر می شود تا اینکه بخار نیز به گاز تبدیل می شود. البته باید در نظر داشت که در این تحول دما ثابت است. فرق بین بخار Vapo3 و گاز این است که فاصله بین مولکولهای بخار کمتر از گاز Gas می باشد. به این عبارت که بخار در فاصله بین مایع و گاز قرار گرفته و یا به عبارت ترمودینامیکی هر قدر فاصله بین مولکولها زیادتر شود بخار به گاز حقیقی تبدیل و با ادامه آن به گاز کامل که گاز ایده ال است نزدیکتر می گردد، در نتیجه فرمول:

P V=R T


باید در نظر داشت که در بخار و گاز ( فشار و دما موثر است) سه عامل موثر است فشار P و حجمV و دماT .

10- گاز طبیعی


نفت خام مخلوط پیچیده ای از هیدرو کربور های گاز مایع و جامد است که از کربن و هیدرژن تشکیل یافته و به نسبت های متفاوت با هم ترکیب شده است. هیدرو کربورهای نفت را می توان به سه سری تقسیم بندی نمود که یک سری از آنها را هیدروکربور های اشباع شده موسوم به هیدروکربورها پارافینی نامیده اند و گاز های متان ، اتان ، پروپان ، بوتان از نخستین مشتقات آ نست و مخلوط همین گازهاست که به نام گاز طبیعی معروف است که در مقایسه با انواع دیگر سوخت ها گاز طبیعی دارای مزایای به شرح زیر می باشد:

1) انرژی حرارتی آن زیاد و دو برابر میزان گازی است که در سابق از زغال به دست می آید.

2) مقدار آن در معادن فراوان و در نتیجه بها آن ارزان و پس از استخراج از معدنبدون آنکه مورد تصفیه و تبدیل قرار گیرد مصرف می باشد.

3) احتراق آن کامل و تولید دود و سایر گازهای سمی نمی کند.

4) انتقال آن بوسیله لوله و بهر فاصله ای امکان پذیر است.


11- گاز مایع


گاز مایع که به مخلوط بوتان و پروپان اطلاق می شود نیز از جمله کربورهای اشباع شده می باشد که بیشتر از تصفیه نفت خام بدست می آید . از نظر فیزیکی اصطلاح گاز مایع درست نیست ولی چون این گاز تحت فشار بصورت مایع بصورت مایع در کپسول نگهداری می شود آن را گاز مایع می نامند.


انرژی


به طور کلی می توان گفت که انرژی عبارت از ظرفیت انجام کار می باشد. نا گفته پیداست که ویژگی های یک اجاق گرم یا اجاقی سرد و خاموش ، و یا خصوصیات یک اتومبیل روشن و در حال حرکت با اتوموبیل خاموش و ایستاده ، یکی نیستند. این تفاوتها به سبب اختلاف انرزی در آنهاست. اختلاف انرژی در اجاق ، به شکل حرارت و در اتوموبیل ، به شکل حرکت دیده می شود. انرژی تنها به صورت حرارت یا حرکت نیست، بلکه ممکن است یک جسم به سبب قرار گرفتن در میدان مغناطیسی زمین . یا شکل قرار گرفتن مولکولهایش در کنار هم و یا باند شیمیایی میان آنها ، دارای انرژی باشد. از آن زمان که بشر با مشاهده نور خورشید ، ریزش آبشار حرکت باد و گرمای آتش هیزم ، نیاز به خوردن طعام و عبور بی وقفه آب در شیب زمین ، به وجود انرژی پی برد، بر آن شد تا اثرات را بر اجسام در محیط زندگی خود و انتقال انرژی را از نوعی به نوع دیگر بررسی کند. وقتی نیرویی ، جسمی را در امتداد جهت خود به حرکت در آورد، کار انجام می شود. این کار ، با حاصلضرب نیرو در فاصله طی شده محاسبه می شود:



W : کار انجام شده بر روی جسم

F : نیروی اعمال شده بر جسم بر حسب نیوتن

d : فاصله حرکت جسم در امتداد جهت نیرو بر حسب متر

واحد گار در سیستم آحاد بین المللی( SI ) نیوتن متر( N.m ) است که از حاصلضرب واحد کمیتهای رابطه بالا، به دست می آید.در طبیعت، انرژی به اشکال مختلف وجود دارد. انرژی پتانسیل به دلیل موقعیت یا محل جسم در آن ذخیره می گردد. نمونه های متداول انرژی پتانسیل، عبارتند از:

1- انرژی ذخیره شده در آب پشت سد

2- انرژی متراکم شده در یک منبع و غیره

اجسام متحرک دارای انرژی جنبشی هستند و با مهار کردن آن ، می توان کار انجام داد. مقدار این انرژی از رابطه زیر حاصل می شود:

KE = ½ mV 2

KE = انرژی جنبشی جسم

m = جرم جسم بر حسب کیلو گرم

V = سرعت جسم بر حسب متر بر ثانیه

واحد این نوع انرژی نیز نیوتن متر می باشد. به عنوان مثال ، می توان انرژی جنبشی اتوموبیلی را در نظر گرفت که دارای جرم 1200 کیلو گرم است و با سرعت 62 کیلومتر در ساعت در حرکت می باشد. مطابق رابطه بالا ، می توان انرژی جنبشی آن را پس از تبدیل سرعت به متر بر ثانیه محاسبه کرد:


= 20 m/s V = V 2 Km/ h ×


KE = ½ × 1200 × 20 =12000 N.m


انرژی در اثر فعل و انفعالات شیمیایی نیز حاصل می شود. این نوع انرژی در یک یا چند ماده از مواد شرکت کننده در فعل و انفعال ذخیره می باشدو به انرژی شیمیایی موسوم است. نمونه های آشنای انرژی حاصل شده به صورت حرارت، از سوختن گاز طبیعی و یا انرژی الکتریکی حاصل از فعل و انفعال مواد شیمیایی ، در باتری می باشد.قابل ذکر است که در آفرایند شیمیایی سوختن گازهای نفتی و سایر سوختهای مایع و جامد، مقادیر متنابهی حرارت آزاد می گردد که در بخش مربوط ارزش حرارتی مورد بحث قرار می گیرد. حرارت یا گرما نیز همچنانکه در بالا گفته شد یکی از انواع انرژی است. همچنین جابجایی حرارت، یکی از اشکال مهم انتقال انرژی میان دو جسم است. در واقع میان دو جسم ، هنگامی انتقال حرارت صورت می گیرد که درجه حرارت آن دو ، متفاوت باشد. در این هنگام ، حرارت از جسم گرم به جسم سرد منتقل می شود تا درجه حرارت هر دو جسم یکسان گردد.

به عنوان مثال، چنانچه دو مکعب فلزی، یکی با دمای 300 و دیگری با دمای 100 درجه سانتی گراد در کنار هم قرار گیرند، ملاحظه خواهند شد که پس از قراری تعادل ، ئمای هر دو مکعب یکسان خواهد بود. دما یا درجه داغی هر جسم ، بینگر انرژی جنبشی ذرات اصلی تشکیل دهنده ان جسم است که از آنها به (اتم و مولکول) نام برده می شود.در مثال بالا ، مشاهده می گردد که انرژی جنبشی ( گرمای) مکعب 300 درجه ای به جسم 100 درجه، منتقل می شودتا هنگامی که هر دو جسم به یک درجه حرارت برسند. به انرژیی که به این ترنیب منتقل می شود، ( گرما یا حرارت) می گویند و نیرویی که امکان انتقال را فراهم می سازد، تفاضل دمای دو جسم مورد نظر است. با شناخت گرما می توان واحد اندازه گیری انرژی گرمایی را مشخص کرد. در سیستم SI ، واحد انرژی حرارتی اصطلاحا ( ژولj ) نامیده می شود، لیکن از نظر کمّی ، مقدار آن برابر واحد دیگر انرزی، یعنی نیوتن متر ( N.m ) است.

N.m 1


واحد بزرگتری که مورد استفاده می باشد، کیلوژول ( Kj ) است که برابر هزار ژول می باشد:

Kj = 1000 j 1


اما در صنعت ، انرژی حرارتی به دست آمده از انتقال گرما یا احتراق مواد سوختی، مانند گاز را با واحد های دیگر نیز اندازه گیری می کنند.یکی از این واحدها، کیلو کالری ( Kcal ) است که از نظر کمّی برابر 2/4 کیلو ژول می باشد:

Kcal = 4/2 Kj

واحد دیگر، کیلو وات ساعت( KWh ) است که برای اندازه گیری انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می

گیرد.

KWh = ( 1000 × 3600 )W × s = 36 × 10 5 j1

1KWh = 860 Kcal


و بالاخره واحد قدیمی انرژی در سیستم انگلیسی ( FPS ) می باشدکه به آن ( بی تی یو) می گویند.

1Kj = 0/95 BTU

1Kcal = 4 BTU = 4/2 Kj


مثال: حرارت تولید شده از سوختن مقداری گاز طبیعی در یک کوره معادل 21350 کیلو کالری است، معادل آن را بر حسب کیلوژول و کیلو وات ساعت تعیین کنید:

1Cal = 4/2 Kj


پس خواهیم داشت:

21350 Kcal × 4/2 = 89670 Kj

1KWh = 860 Kcal

21350 Kcal ÷ 860 = 24/8 KWh


توان :

قابلیت انجام کار در واحد زمان را توان نامیده اند و به وسیله آن قدرت و کارآیی دستگاهها سنجیده می شود و با رابطه زیر معین و مشخص می گردد:



در این رابطه :

W : کار انجام شده بر حسب j یا Kj

t : زمان انجام کار بر حسب ثانیه

N : توان دستگاه

واحد توان در سیستم SI همان طور از رابطه بالا مشخص است ژول بر ثانیه می باشد که اصطلاحا آن را ( وات ) نامیه اند.

1W =


و واحد بزرگتر برای آن ، عبارت است از کیلو وات ( KW ) و آن هم برابر هزار وات است :

1KW = 1000W = Kj/S


واحد دیگر مورد استفاده ، عبارت است از کیلو کالری در ساعت ، که آن هم برابر است با :

1Kcal/h = 4/2 Kj/h


1KW = 860 Kcal/h

واحد دیگر مورد استفاده ، بی تی یو در ساعت است و برای تبدیل آن می توان از رابطه زیر بهره برد:

1KW = 3413 BTU/h


مثال: یک مشعل گازی در ساعت 70000 کیلو کالری حرارت تولید می کند، قدرت آن را بر حسب کیلو

وات تعیین کنید. می دانیم :

1KW = 860 Kcal/h

پس؛

70000 ÷ 860 = 81/6 KW



1-یک کیلو کالری مقدار گرمایی است که به یک کیلو گرم آب دارای دمای معین می دهند تا دمای آن یک درجه سانتی گراد افزایش یابد.

2-یک بی تی یو مقدار گرمایی است که به یک پوند آب در دمای معین می دهند تا دمای آن یک درجه فارنهایت افزایش یابد


انواع سوخت


از کلیه مواد جامد، مایع و گازی که میل ترکیبی دارند، به عنوان ( مواد قابل سوختن ) و آن دسته را که فرآیند فعل و انفعال شیمیایی آنها توام با احتراق و تولید انرژی حرارتی قابل ملاحظه ای باشد، به عنوان ( سوخت) ، نام برده می شود. امروزه در دنیا برای تولید انرژی حرارتی ، بخصوص در تامین انرژی حرارتی صنایع و ساختمان های عمومی و مسکونی ، به ترتیب از مشتقات نفت خام، ذغال سنگ ، گاز طبیعی و گاز مایع استفاده می کنند . در سالهای اخیر ، مصرف گاز طبیعی ، گاز مایع و گاز طبیعی مایع شده ، رواج بیشتری یافته است و به زودی در مراتب سه گانه بالا، جایگاه دوم را به جای ذغال سنگ خواهد داشت.

در کشور ما ، بع خاطر فراوانی منابع نفت و گاز ، کاربرد این دو ماده از اهمیت بیشتری بر خوردار است و به جهت منابع غنی تر و کاربرد آسان تر و تمیزی بیشتر، استفاده از گاز طبیعی دارای مزیت بیشتری نیز می باشد . برای احتراق هر سوخت ، شرایطی لازم است . شرط اول ، میل ترکیبی اجزای متشکله جسم سوختنی با اکسیژن است که عمل احتراق را امکان پذیر می سازد . شرط دوم ، این است که سوخت به

دمای احتراق برسد ، یعنی در این حالت ، جسم انرژی فعال کننده لازم را دریافت داشته باشد تا اختلالی در ثبات شعله ، ایجاد نگردد.باید توجه داشت که سوختها ، اعم از جامد ، مایع و گاز حاوی مقداری دمای

احتراق برسد ، یعنی در این حالت ، جسم انرژی فعال کننده لازم را دریافت داشته باشد تا اختلالی در ثبات شعله ، ایجاد نگردد.باید توجه داشت که سوختها ، اعم از جامد ، مایع و گاز حاوی مقداری ترکیبات گوگرد دار هستند که بر اثر احتراق ، گازهای سمی انیدرید سورلفورو( SO2 ) و انیدرید سولفوریک (SO3 ) ایجاد می کنند. وجود این گازها ، همرا سایر گازهای حاصل از احتراق از جمله بخار آب در مسیر دودکش ، می تواند در صورت پایین بودن دمای دودکش و تقطیر بخار آب ، موجب تولید اسید سولفورو یا اسید سولفوریک شود و باعث خوردگی قطعات فلزی و آسیب پذیر دودکش گردد. بنابراین ، توجه به قدرت حرارتی مشعلها و دمای گازهای حاصل از احتراق خروجی در دودکش و عایق کاری دودکشها ضرورت دارد. بویهی است به منظور جلوگیری از آلودگی هوا، عمل گوگرد گیری از کلیه سوختها در فرآیند پالایش ، از اهمیت زیادی بر خوردار است .


سوخت جامد


ذغال سنگ یکی از مهمترین سوخت های جامد است که در تهیه انرژی الکتریکی ، ذوب فلزات و در دستگاههای حرارتی ، بویژه در نقاطی که گاز طبیعی و نفت یافت نمی شود ، اهمیت زیادی دارد .ذغال سنگ ، یک جسم معدنی سیاه مایل به قهوه ای می باشد که از تجزیه بقایایگیاهان ، تحت فشار و حرارت طبقات زیرین زمین ، در دورانهای گذشته زمین شناسی ، حاصل شده است . علاوه بر کاربرد های حرارتی ذکر شده در بالا ، از ذغال سنگ می توان مقدار زیادی گاز متان به دست آورد و بدین لحاظ ،اگر چه استفاده مستقیم از این ماده روز به روز کمتر می شود ، لیکن به عنوان یک سوخت جانشین و ارزان ، جایگاه خود را حفظ می کند . ارزش حرارتی هرکیلوگرم ذغال سنگ ، در حدود 30000-35000 کیلو ژول

می باشد و هنگام سوختن ، ازخود مقداری خاکستر به جا می گذارد.

سوخت مایع


نفت خام که مهمترین منبع تولید سوختهای مایع به شمار می رود، مایعی است که در خلل و فرج بعضی از اقشار زمین یافت می شود. نفت خام ، مخلوطی است از هیدروکربن های مختلف و مقدارکمی هیدروژن ، گوگرد، ازت، اکسیژن و درصد کمی از بعضی فلزات که به شکل ناخالصی ، در آن وارد شده اند. نفت خام رررا در پالایشگاه ، با استفاده از عملیاتبخیر و تقطیر، تجزیه می کنند و انواع مواد نفتی مورد استفاده در صنایع حرارتی و مواد روغنکاری و مواد عایق کاری ضد رطوبت و بسیاری از مواد شیمیایی دیگر را که در صنایع پتروشیمی تولید می گردد، از آن به دست می آورند . آن دسته از مشتقات نفت که برای تولید انرژی و به عنوان سوخت ، مورد استفاده می باشند، عبارتند از : گاز مایع ، بنزین سفید، بنزین معمولی، نفت سفید ، گازوییل و نفت کوره می باشد . هنگام استفاده از سوختهای مایع ، لازم است با توجه به شرایط کار ،از پاره ای خواص آنها مانند ارزش حرارتی ، نقطه اشتعال ، ویسکوزیته و نقطه جاری شدن و همچنین میزان ناخالصی هایی مانند آب رسوب، که ممکن است سوخت باشد، اطلاع حاصل کرد. در جدول (1-1 ) فهرستی از سوختهای مایع و جامد و خواص آنها ، به منظور استفاده در کاربرد های حرارتی و همچنین مقایسه آنها با یکدیگر آمده است.


خواص سوخت
چگالی نسبی
نقطه اشتعالC
ارزش حرارتیKj/Kg
ویسکوزیته

سانتی استوک
حداکثردمای شعلهC
هوای مورد نیازبرای هر Kg سوخت

نفت سفید

گازوئیل

نفت کوره

ذغال سنگ
80/0

85/0

95/0

-




38

38

55

-
37000

39500

41600

34260
1/6

2/6

50

-


-

2150

20900

2215
12/6

1343

1364

10/8



گاز طبیعی و مواد متشکله آن


گاز های که برای تامین انرژی حرارتی به کار می روند، به نام گازهای سوخت معروفند . بخش اعظم این گازها، از هیدروکربنها تشکیل شده است.هیدروکربنها،ترکیبات شیمیایی هستند که از اتمهای هیدروژن

( H ) و کربن ( C ) تشکیل شده اند و تعداد بسیار زیادی از انواع ترکیبات آنها وجود دارد . هر یک از این ترکیبات ، با به هم پیوستن تعداد معینی اتم کربن و اتم هیدروژن ، ساخته شده ، یک گاز سوخت

معینی را تشکیل می دهد . بخش اعظم گاز طبیعی را متان ( CH 4 ) تشکیل می دهد . متان ، دارای یک

اتم کربن می باشد که به چهار اتم هیدرژن پیوسته است . اتان ( C 2 H 6 ) دارای دو اتم کربن و شش اتم



1- ویسکوزیته : خاصیت چسبندگی بین ذرات سیال را گویند .

2- نقطه جاری شدن ، عبارت است از دمای ذوب سوخت های مایع .

هیدروژن است . پروپان ( C 3 H 8 ) از سه اتم کربن و هشت اتم هیدروژن تشکیل شده است و بوتان (10 C 4 H) از به هم پیوستن چهار اتم کربن و ده اتم هیدروژن به وجود می آید.تعداد اتمهای کربن و هیدروژن ، در این گازهای سوخت در طبیعت آنها موثر می باشد . هر اندازه که تعداد اتمها، بویژه اتمهای کربن ، در ترکیب بیشتر باشد ، گاز را سنگین تر خواهد کرد . وجود تعداد بیشتری اتم کربن و هیدروژن در یک سوخت ، باعث می گردد که آن گاز به هنگام سوختن ، گرمای بیشتری را ایجاد کند . خصوصیات دیگر گاز های سوخت نیز به ساختمان شیمیایی آنها ارتباط دارد که می توان از این خصوصیات به درجه آسانی کنترل و استفاده از شعله این گاز ها پی برد . گاز های سوختنی که مصرف می کنیم ، تنها از یک نوع هیدرو کربن تشکیل نشده اند بلکه به طور معمول ، این گازها از مخلوط دو یا چند هیدرو کربن تهیه

می شوند . این گازها ، حتی ممکن است دارای انواع دیگری از گازها نظیر هیدروژن آزاد ، انیدرید کربنیک و ازت باشند . برای مثال ، گاز طبیعی ممکن است از 85 % متان ، 12 % اتان و 3 % انواع گازهای دیگری تشکیل شود . وجود هر یک از گازهای نامبرده در کار سوخت مقداری بر طبیعت ان تاثیر دارد . در ( 2-1 ) درصد اجزای تشکیل دهنده گاز طبیعی منابع مختلف ایران ، برای آشنایی و مقایسه ، ارائه شده است .


اجزای متشکله
خط لوله اول
اهواز
سرخس

متان
84/11
84/06
98/57

اتان
10/19
9/87
0/63

پروپان
3/84
3/91
0/10

ایزوپان
0/39
0/40
0/02

نرمال بوتان
0/70
0/77
0/03

ایزو پنتان
0/11
0/11
0/02

نرمال پنتان
0/11
0/10
0/02

هگزان و مواد سنگین
ناچیز
ناچیز
-

انیدرید کربنیک
0/42
0/24
0/01

ازت
0/13
0/54
0/59

هیدروژن سولفوره
ناچیز
ناچیز
-

جمع کل
100/00
100/00
100/00




گازهای نفتی مایع شده ( گاز مایع ) شامل پروپان یا بوتان و یا مخلوطی از آن دو می باشند . این گاز های سوخت ، مستقیما از منابع گاز یا به عنوان محصول فرعی از پالایش نفت ، به دست می آیند . گاز مایع در داخل سیلندر یا مخزن ، حمل و ذخیره می گردد . این گاز، بیشتر در مناطقی که امکان لوله کشی گاز طبیعی وجود ندارد و همچنین در ساعات مصرف ریاد به عنوان کمک به گاز اضافی لازم برای لوله کشی های گاز طبیعی شهرها و کارخانجات صنعتی ، به کار می رود ، گاز مایع برای سوخت بعضی موتور ها نیز کاربرد دارد . از آنجایی که گاز مایع ، زیر فشار ذخیره می گردد، مقدار زیادی ازاین گاز در مخزنها به حالت مایع می باشد . هنگام مصرف یا تخلیه گاز از مایع مخزن ، هر اندازه گاز از مخزن خارج شود گاز های مایع شده مجددا به حالت گاز در می آیند و فضای خالی را پر می کنند . این گاز نیز ، شبیه گازهای سوخت دیگر می سوزد .


http://hoseein.blogfa.com/cat-7.aspx

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :