الجمعة، 23 ديسمبر، 2011

الحراره وماهيه


                                                                 الحراره
ماهيه الحراره
الحرارهي الشئ الذى يحفظ الشخص دافئا ويرفع درجه الحراره ويسبب غليان الماء او انصهار الحديد ، والحقيقه ان الحراره تنتج كل هذه التأثيرات
ومن نظره العلماء الى الحراره يقولون ان تعريف الحراره هوه    انه الحركه السريعه لزرات وجزيئات الماده .
ويعتقد كثير من الناس ان الزرات والجزيئات فى قطعه من الحديد او الخشب او اى ماده صلبه اخرى عديمه الحركه
والحقيقه هي
وهى فى حركه  لا انها تتحرك فى ممرات مقيده للغايه , ولا كن كلما ارتفعت درجه الحراره اشدت حركه الزرات والجزيئات وزادت سرعتها . وتتحرك زرات قطعه من الحديد الساخن اسرع من زرات قطع من الحديد البارد

تغير الحاله
الحراره تبين سرعه الحركه الزريه , وسف تظهر هذه افكره عندما نتكلم عن (  تفير الحاله )

عند وضع مكعبات من الثلج فى وعاء فوق لهب ينصهر الثلج اولا ، اى يتحول الى الماء ثم يتبخر الى ماء . وعيتبر كل تغير من هذه التغيرات تغيرا فى الحاله

اذا وضع وعاء به مكعبات من الثلج فوق لهب ما فسريعا ما تنصهر مكعبات الثلج وتتحول الى ماء ، وثم يسخن الماء ويغلى  او يتحول الى بخار كما فى الرسم الصابق
وتوجد كل ماده فى احدى حالات ثلاث اما صالبه او سائله او على هيئه غاز او بخار
ويسبب التغيير فى سرعه الحركه الجزيئيه تغييرا فى الحاله . فمثلا فى حالة الثلج تتحرك جزئيات الماء فى ممرات مقيده نوعا ما  وبسرعه بطيئه  ولكن عند تزايد الحراره تتحرك هذه الجزيئات بسرعه متزايده ، حتي انه عند نقطه انصهار طبعا انتم عارفين نقطه انصهار الثلج ايه هيه ولو مشعرفين هيه ( درجه صفر مئويه )تتحرك الجزيئات بسرعه  لدرجه انها تبدا فى الخروج من الممرات المقيده ويتحول الثلج الى ماء ، وكلما استمرت الزياده فى سرعه الجزيء (باستمرار ارتفاع درجه الحراره ) ووصلت الى نقطه غليان الماء (100 درجه مئويه )  فعندما تتحرك الجزيئات بسرعه كبيره الى درجه ان تتطاير اعداد كثيره جدا منها خارج الماء على هيئه بخار ماء ويغلى الماء

تمدد الاجسام الصلبه بالحراره
تتمدد قطعه الحديد عند تسخينها بسبب الزياده التدريجيه فى سرعه حركه جزيئات الماده  . وعند تسخين الصلب بدرجه كافيه يمر بتغير فى حالته او ينصهر ، ولكن قبل الانصهار يتمدد الصلب قليلا  بسبب الزياده فى سرعه حركه جزيئاته التى تتطلب حيزا اكبر فتدفع الذرات المجاوره وتبدعها الى الخارج محدثه بذلك التمدد

تمدد السوائل والغازات بالحراره
تتمدد السوائل والغازات عند تسخينها مثل المواد الصلبه كالحديد او النحاس او الالومنيوم ، اذ تنتج ظواهر التمدد من زياده سرعه حركه الجزيئات التى تميل لدفع الزرات والجزيئات بعيدا عن بعضها البعض وتبدعها فتشغيل حيز اكبر . فعند تسخين لتر من الماء من درجه حراره  حوالى 4 درجه مئويه الى درجه حراره حوالى 40 درجخ مئويه فانه يزيد حجمه الى 1.01 لتر. واذا ارتفع درجه حراره لتر من الهواء من درجه حراره صفر (مئوى) الدرجه حراره حوالى 48 درجه مئويه , مع ثبات ضغطه  فان حجمه يزداد الى 1.14 لترا.    

السؤال 
توجد معظم المواد فى حاله من ثلاث فما هما ؟ 
مين الى يجاوب

معا تحيات عمرو حبيب

الاثنين، 12 ديسمبر، 2011

الشاحن التوربيني (Turbocharger‏) أو النفاث او الشاحن الجبري


الشاحن التوربيني (Turbocharger‏) أو النفاث، الشاحن الجبري

 هو ضاغط غاز يستخدم للحث الإجباري لمحرك الاحتراق داخلي. وهو شكل من أشكال ضغط الهواء، ويزيد ضغط التوربيني كثافة الهواء الذي يدخل المحرك لانتاج قوة أكثر من الهواء. والشاحن التوربيني يجعل الضاغط يعمل من قبل توربين،فتصوقه غازات عادم المحرك الخاصة، بدلا من توجيه الدافع الميكانيكي كما هو الوضع فى الكثير من الضواغط الأخرى.
وتم اختراع ضاغط هواء الطوربو لغاز العادم منذ 100 سنه بالتحديد، عندما حاذا المهندس السويسري الدكتور ألفريد بوشي في 16 نوفمبر 1905 على براءة اختراعه. لكن بوشي إضطر للانتظار طويلا قبل أن يدخل ابتكاره  نطاق الاستخدام العملي. فأول اعتماد لتقنية الطوربو كان في المحركات الكبيرة للسفن حين كلفت وزارة النقل الألمانية بناء سفينتي ركاب "دانزينج" و"بروسيان" عام 1923. وشهدت الخمسينات من القرن الماضي أولى محاولات استخدام تقنية الطوربو في صناعة السيارات حين شكلت ثغرة الطوربو مشكلة كبيرة للمهندسين لم يستطيعوا تخطيها حينها.
وفي عام 1973 سابقت سيارة بورشيه 30/917 الرائدة في استخدام تقنية الطوربو في "بطولة كان ام" في الولايات المتحدة الأمريكية.


صوه لمحرك نيسان مركبعليه شاحن تربينى او شاحن جبرى
طريقه عمله

تعمل آلة الديزل أثناء أحد مراحلها بسحب الهواء الجوي عن طريق خفض المكبس وتوسيع الحجم المتاح داخل الأسطوانة ، ولكن الهواء الداخل الأسطوانة لا يكتمل ضغطه إلى 1 ضغط جوي لقصر الوقت . هذا يخفض من كفاءة الآلة التي تعمل بدورة مكونة من 4 مراحل. ولو وصلت كثافة الهواء في الأسطوانة إلى 1 ضغط جوي لتحسنت كفاءة الآلة .

وتنهخض كفاءة الآلة كذلك في الارتفاعات العالية حيث أن كثافة الهواء تقل مع الارتفاع. لهذا نجد أن الشاحن التوربيني يستخدم كثيرافي محرك الطائرات . فعندما ترتفع الطائرة في السماء ينخفض الضغط . فمثلا على ارتفاع 5.500 متر يصل الضغط إلى نصف ضغط جوي عند سطح البحر ، مما يعني أن كفاءة محرك الطائرة ستنخفض أيض غلى النصف عند هذا الارتفاع.
وهنا تأتي أهمية استخدام الشاحن التوربيني في الطائرة ، كما يوجد نوع محسن يسمى شاحن توربين فائق supercharger وهما لتحسين كفاءة عمل المحرك ، عن طريق زيادة ضخ الهواء في المحرك لتكملة احتراق الوقود . وتأتي الطاقة المستخدمة لتدوير المحور التوربيني من الضغط و درجة الحرارة العاليتين الخارجتين مع غاز العادم . ويحول التوربين طاقة الوضع و طاقة الحركة لغاز العادم إلى قدرة دورانية تعمل على كبس مزيد من الهواء في غرفة الاحتراق
يساع فى خفض استهلاك الوقود
يستخدم الشاحن التوربيني أيضا لتحسين احتراق الوقود بصرف النظر عن تحسين القدرة. ويحدث ذلك عن طريق الاستفادة من طاقة الغاز العادم الضائعة باستعادة جزء منها لتشغيل الآلة ، بذلك نضمن الاحتراق الكامل للوقود في المحرك قبل طرد الغاز العادم . فعن طريق زيادة درجة حرارة عمل المحرك نحصل كفاءة احسن طبقا لما تنص عليه دورة كارنو بالنسبة إلى الكفاءة لحرارية.
وقد تطورت طرق التحكم في الشاحن التوربيني كثيرا خلال المئة سنة الاخيرة وازدادت تعقيدا. وعلى وجه العموم فالشاحن التوربيني يزيد السرعة عن طريق زيادة قدرة المحرك . واستخداماته متعددة في الطيران وفي آلات الديزل وفي خلايا الوقود وفي سيارات السباق .
-----------------------
المصدر هنا

التوربين الغازي (Gas Turbine)

التوربين الغازي (Gas Turbine)

 لهذا النوع من التوربينات استخدامات كثيرة فهو يستخدم في الطائراتذات الدفع النفاث ووسائل النقل البحري والبري وفي مجال النفط إضافة لاستخدامه في محطات توليد الطاقة الكهربائية وخصوصا في أوقات ساعات الذروة . من مزاياه سرعة التشغيل (بعكس التوربين البخاري الذي يحتاج إلى تورتيبات وتحضير أولي).

يتكون التوربين الغازي من الأجزاء الرئيسية التالية:

  • ضاغط الهواء (The Air Compressor): يقوم بأخذ الهواء من الجو المحيط ويرفع ضغطه إلى عشرات الضغوط الجوية.
  • غرفة الاحتراق (The Combustion Chamber): فيها يختلط الهواء المضغوط الآتي من ضاغطة الهواء مع الوقود ويحترقان معا بواسطة وسائل خاصة بالاشتعال, وتكون نواتج الاحتراق من غازات مختلفة وعلى درجات حرارة عالية تصل إلى 1000 درجه فهرنهايت وضغط مرتفع.
  • التوربين (The Turbine): ويكون محوره أفقي مربوط مع محور ضاغطة الهواء مباشرة من ناحية ومن الأخرى مع الحمل الميكانيكي المراد تدويره (كأن يكون مولد كهربائي مثلا) ومن خلال صندوق تروس (Gear Box) لخفض السرعة لأن سرعة دوران التوربين تكون عالية جدا.

تدخل الغازات الناتجة عن الاحتراق في التوربين فتصطدم بريشه الكثيرة العدد ثم إلى مدخنة.

المعدات المساعدة

تحتاج التوربينات الغازية لتشغيلها بأمان وسلامة إلى بعض المعدات والآلات المساعدة (Auxiliaries) على النحو التالي:
  • مصافي الهواء قبل دخوله إلى ضاغطة الهواء(air intake fillters).
  • مساعد التشغيل الأولي أي (بادئ تشغيل Starter),SFC وفكرته نفس فكرة عمل الدينمو في السيارة إما محرك كهربائي أو محرك ديزل أو توربين بخاري (starting steam turbine).
منظومة زيت التزييت (lube oil system)وبها خزان يستعمل زيت بموصافات قياسية ووظيفتها تبريد العمود الدوار باستمرار علي كراسي التحميل (Bearing)وذلك لحماية العمود الدوار وتتكون هذه المنظومة من (Lifting oil pump) وهي مضخة الرفع ويصل ضغطها إلي 165 بار لرفع العمود في بداية التشغيل ومضختين للتزييت رئيسة وفرعية ومضخة الطواري تشتغل بالdc وتستمر 45 دقيقة عند أنقطاع التيار علي المحطة
  • وسائل أو منظومة للإشعال.
  • منظومة تبريد الزيت وهو مبادل حرتري ما بين الزيت والهواء القصري بواسطة المراوح.
  • منظومة سيطرة ومعدات قياس الحرارة والضغط في كل مرحلة من مراحل العمل ونظام تشغيل متكامل مثل (mark4 ،mark5 ،mark6)يحتوي على معالج أو أكثر.
  • منظومة تبريد ماء المولد وهي عبارة عن مبادي حراري ما بين الهواء والماء

وقودالتربينه الغازيه

يعمل التوربين الغازي على أنواع كثيرة من الوقود, فهو يعمل على الغاز الطبيعي (Natural Gas) وعلى السولار والجازولين ( الجاز الابيض ) وحتى على النفط الخام (مع بعض الإضافات الكيمياوية والترتيبات).

الجمعة، 2 ديسمبر، 2011

محطات الطاقه النواويه,الطاقه النواويه


محطات الطاقه النواويه

وهذا نوع من محطات الطاقه النواويه
تعتبر محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية البخارية، حبث تقوم بتوليد البخار بالحرارة التي تتولد في فرن المفاعل. الفرق في محطات الطاقة النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية.

مفاعل نووي يعمل بالماء المضغوط
  1. مفاعل الصلب أوعية الضغط 
  2. عنصر الوقود 
  3. شريط الأوامر أو السيطرة (الاستجابة) 
  4. محرك شريط التحكم (أو السيطرة) 
  5. الضاغط الموجود في الدائرة الابتدائية 
  6. مولد البخار مقلوب U - أنبوب (SG) (لGV، ومبادل حراري في بالآلاف) 
  7. إمدادات المياه 
  8. ارتفاع ضغط التوربينات (HP) 
  9. واحد من الجسم من توربينات الضغط المنخفض (LP) 
  10. المردد 
  11. استثارية 
  12. المكثف (مبادل حراري) 
  13. نظام تبريد الماء البارد 
  14. قبل سخان 
  15. Turbopump الغذائية (الدائرة الثانوية) 
  16. مضخة المياه الباردة التداول (تبريد) 
  17. ضخ المياه المعالجة الأولية الطرد المركزي (بوراتي) (الدائرة الابتدائية) 
  18. اتصال الشبكة 
  19. البخار من الدائرة الثانوية 
  20. الاحتواء من الخرسانة، والحد من الضغوط 

والمفاعل النووي تتولد فيه الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات النيوترونات. وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذات ضغط عال ودرجة حرارة نحو 480 درجة مئويـة. ثم يسلط هذا البخار ذو الضغط المرتفع (نحو 380 ضغط جوي) على زعانف توربينات بخاريةصممت ليقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة البخارية إلى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات. ويُربط محور التوربين مع محورالمولد الكهربائي فيدور محور المولد الكهربائي (ALTERNATOR)بنفس السرعة فتتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية.

كانت أول محطة توليد نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميجا واط. عندما توصل العلماء إلى تحرير الطاقة النووية من بعض العناصر كاليورانيوم والبلوتونيوم. فوقود المفاعلات النووية اليورانيوم المخصب بكمية تكفي لحدوث تفاعل انشطاري تسلسلي يستمر من تلقاء ذاته. ويوضع الوقود في شكل حزم من قضبان اليورانيوم طويلة داخل قلب المفاعل الذي هو عبارة عن غلاية كبيرة مضغوطة شديدة العزل ذات جدار سميك (نحو 25 سنتيمتر من الفولاذ). ويتم الانشطار النووي بها لتوليد حرارة لتسخين المياه وتكوين البخار عال الضغط، الذي يدير زعانف التوربينات التي تتصل بمولدات كهربائية. ويتم ضبط معدل تشغيل المفاعل عن طريق إدخال قضبان تحكم في قلب المفاعل من مادة الكادميوم التي تمتص النيوترونات الزائدة. فكلما تم تقليل عدد النيوترونات في المفاعل كلما بطء معدل انشطار أنوية اليورانيوم.

وكان أول مفاعل نووي قد أقيم عام 1944 في هانفورد بأمريكا لآنتاج مواد الأسلحة النووية وكان وقوده اليورانيوم الطبيعي. وكانت المادة المهدئة لسرعة النيوترونات ليست الماء وإنما الجرافيت ،فكان ينتج البلوتونيوم لاستخدامة في صناعة القنابل الذرية. ولم تكن الطافة المتولدة من المفاعل تُستغل. ثم بُنيت أنواع مختلفة من المفاعلات في كل أنحاء العالم لتوليد الطاقة الكهربائية. وتختلف في نوع الوقود والمبردات والمهدئات. وفي أمريكا يستعمل الوقود النووي في شكل أكسيد اليورانيوم المخصب حتي 3% باليورانيوم-235 والمهدئ والمبرد من الماء النقي. وهذا النوع من المفاعلات يطلق عليها مفاعلات الماء الخفيف (أي الماء العادي).


المصدر هنا

Google+ تابعنا على