کاربرد فیوزهای الکترونیک

اختصاصی از سورنا فایل کاربرد فیوزهای الکترونیک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)تعداد صفحات:26

فیوز الکترونیک
هماهنگی و حفاظت را ارتقاء می بخشد.
بسیاری از مصارف برقی مستلزم کاربرهای قدرت صنعتی و تجاری هستند تا حفاظت در نقاط اصلی ورودی سرویس فراهم شود بنابراین سیستم توزیع تاسیسات از خطاهای سیستم توزیع کارخانه جدا می شود.
این حفاظت نه تنها برای به حداقل رسیدن خرابی در سیستم توزیع تاسیسات و تجهیزات در زمان بروز خطاهای شدید در کارخانه بلکه برای تقویت استفاده می شود تا از بروز چنین خرابیهایی از سرویس تاثیرگذار بر کاربرهای نیرو در سیستم تاسیسات جلوگیری کند.
چندین سال، دنده سویچ فلزی چند لا- روکش دار به عنوان استانداردی برای مصارف ورودی سرویس با قطع کننده های جریان مدار فراهم شده تا حفاظت سرویس در ورودی را انجام دهد. در سالهای اخیر فیوزهای سویچ- دنده ای در ورودی سرویس نصب می شود که در لایه فلزی قرار دارند و حفاظت را فراهم می‌کنند. البته به این خاطر این نوع فیوزها ترجیح داده شده اند زیرا حفاظت می تواند با صرفه‌جویی بسیار چشمگیری در هزینه های نصب پدید آید. همین طور صرفه‌جویی هزینه عملیاتها و هزینه های نگهداری وقتی بارها درونی کارخانه زیاد می شود، طراحان سیستم می بایست بین (1) استفاده از فیوزهای برقی ورودی که گاهی اوقات کاملاً هماهنگ با فیوزهای تامین کننده بزرگتر بار مورد نیاز نیستند یا با اتکاء تاسیسات سرویس دهی یا (2) مشخصات قطع کننده های جریان و ملحقات مربوط به آنها، انتخاب کنند.
در اولین گزینه، نشانه مهندسی وجود ندارد ودومین گران قیمت است.
قطع کننده های تامین کننده نیرو در ایستگاه فرعی سیستم توزیع نور و قدرت شهر کانزاس دارای تقویت کننده های جریان بالا با مجموعه خصوصیات معکوس زیاد است تا amp320 ground trip و حداقل 640 فاز trip (قطع شدن خودکار) فراهم شود. تقویت کننده های جریان زیاد زمینی پس از اولین قطع خودکار همزمان، بلوکه (مسدود) می شوند و تقویت کننده های جریان زیاد فاز عملیات قطع کننده اضافی در صورت نیاز فراهم می آورند. در گذشته به منظور رسیدن به هماهنگی، مشتریان KCP&L به استفاده از فیوزهای E amp200 محدود بودند. برای نصب کردن به فیوزبندی بالای amp200 نیاز داشتند مشتریان مجبور به استفاده از قطع کننده های مدار بودند.
مدار ویژگیهای زمان- جریان (TCC) برای قطع کننده های تامین کننده ایستگاه فرعی توزیع و نمودارهای TCC برای مشتریان و فیوزهای تامین کننده بار در شکل 1 نشان داده شده است. هماهنگی بین قطع کننده جریان KCP&L و ورودی سرویس (مشتری Customer) بدست آمده است. با این وجود، بخش داخلی فیوز ورودی- سرویس با حداقل TCC فلزدار و فیوز بدون بار amp125 در مدار TCC فقدان هماهنگی را در جریانهای اشتباه (خراب) بالای amp3600 نشان می دهد.

ارز و کاربرد آن در بازار پول

اختصاصی از سورنا فایل ارز و کاربرد آن در بازار پول دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

ارز و کاربرد آن در بازار پول

هنگامی که صادرات کالاها، صادرات خدمات و سرمایه گذاری خارجیان در داخل یک کشور بیشتر از واردات کالا، واردات خدمات و سرمایه گذاری در خارج از کشور باشد، کشور مربوطه با مازاد تراز ارزی مواجه خواهد شد - بسیاری از اقتصاددانان، مازاد تجارت خارجی را موتور رشد اقتصاد کشورها معرفی کرده اند، زیرا در صورت رونق تجارت خارجی و حصول مازاد تجاری، زمینه گسترش بازار داخلی، افزایش کارایی، ارتقای سطح کیفیت کالاها و در نهایت رشد تولید فراهم می شود

افراد و شرکت ها در سبد دارایی ها و بدهی های خود انواع ریسک ها از جمله ریسک نوسانات نرخ ارز را در نظر دارند و سعی می کنند با کمترین ریسک، بیشترین سود را نصیب خود کنند

- بازار ارز تنها بازاری در سطح جهان است که در آن شب و روز و تعطیلی معنا و مفهومی ندارد، زیرا به دلیل جهانی بودن نرخ آن و وجود نوسانات نرخ ارز، در هر لحظه خرید و فروشی صورت می گیرد

مقدمهتقریباً همه نیازهای انسان های اولیه در محیط خانوادگی تأمین می شد، اما با رشد جوامع و شروع زندگی اجتماعی، نیاز به استفاده از تولیدات دیگران احساس شد. به طوری که افراد، محصولات و تولیدات خود را با محصولات و تولیدات به دست آمده به وسیله دیگران معاوضه می کردند. با اختراع پول، این مبادلات سیری صعودی یافت و مراودات تجاری بین ملل نیز آسان تر شد، به طوری که امروزه کمترین کشوری را می توان یافت که کلیه نیازهای خود را در داخل تأمین کند. زیرا به دلیل تنوع منابع طبیعی یا پیشرفت فن آوری، کشورها از قابلیت های گوناگونی برای تولید کالاها و ارایه خدمات برخوردار شدند. از این رو رشد و توسعه فزاینده تجارت جهانی در چند دهه اخیر سبب تغییرات گسترده ای در روابط تجاری بین ملل مختلف شده است، به نحوی که شیوه نوین خرید و فروش بین المللی جایگزین روش سنتی شده و استفاده از پول بیگانه (ارز) به جزئی لاینفک ازاین مبادلات تبدیل شده است. به این دلیل کسب درآمدهای ارزی از مهمترین برنامه های اقتصادی کشورها به شمار می رود. از طرف دیگر واژه برنامه ریزی برای کسب درآمدهای ارزی مستلزم درک اهمیت ارز در اقتصاد ملی، نحوه تبدیل پذیری پول های بیگانه به پول ملی و نقش بانک ها در بازار ارز با توجه به ریسک نوسانات نرخ ارز است.

اهمیت ارز در اقتصاد ملی

امروزه کسب حداکثر وجوه ارزی ناشی از صادرات کالا و خدمات، از عمده ترین سیاست های اقتصادی کشورها است. زیرا چنانچه کشوری با کمبود ذخایر ارزی مواجه شود، برای تأمین نیازهای وارداتی خود، به ناچار می باید از مجامع، کشورها یا بانک های بیگانه وام بگیرد. این حالت زمانی اتفاق می افتد که کشور با کسری تراز ارزی مواجه باشد.در جریان عکس، هنگامی که صادرات کالاها، صادرات خدمات و سرمایه گذاری خارجیان در داخل یک کشور بیشتر از واردات کالا، واردات خدمات و سرمایه گذاری در خارج از کشور باشد، کشور مربوطه با مازاد تراز ارزی مواجه خواهد شد. محاسبه مازاد یا کسری تراز از جدول تراز پرداخت های کشور به دست می آید، این جدول نشان دهنده ارزش سالانه کلیه مبادلات اقتصادی ساکنان یک کشور با بقیه جهان است.

بسیاری از اقتصاددانان، مازاد تجارت خارجی را موتور رشد اقتصاد کشورها معرفی کرده اند، زیرا درصورت رونق تجارت خارجی و حصول مازاد تجاری، زمینه گسترش بازار داخلی، افزایش کارایی، ارتقای سطح کیفیت کالاها و در نهایت رشد تولید فراهم می شود. سپس از طریق گسترش و شکوفایی بخش هایی از اقتصاد که کشور در آن مزیت دارد، راه های دستیابی به رشد و توسعه اقتصادی فراهم می شود. گسترش تجارت خارجی و افزایش صادرات کالا سبب توسعه زیرساخت های اساسی اقتصاد می شود و از طرف دیگر، به سبب افزایش تقاضای محصول و وارد شدن فعالان اقتصادی کشور در بازارهای جهانی، رشد اقتصادی و بهبود کیفیت کالاها حاصل خواهد شد. افزایش صادرات از جنبه های دیگری نیز سبب افزایش درآمدهای ارزی و به دنبال آن افزایش تقاضای مؤثر در اقتصاد می شود. تأمین تقاضای صادرات، نیازمند عرضه کالا و خدمات است که این امر می تواند افزایش سرمایه گذاری از طریق جذب سرمایه های داخلی و خارجی را به دنبال داشته باشد و زمینه رشد اقتصادی و کسب حداکثر درآمدهای ارزی را فراهم کند.

سیاست تعیین نرخ ارز

نرخ مبادله پول رایج یک کشور با پول سایر کشورها را در اصطلاح، "نرخ ارز" گویند. این نرخ در کشورهای مختلف بر اساس یکی از روش های ثابت، متغیر، چندگانه یا مدیریت شناور شده تعیین می شود. سیاست تعیین نرخ ارز، تنظیم کننده جریان ورود و خروج ارز در اقتصاد ملی است و از آن طریق میزان ورود و خروج کالا، خدمات و سرمایه بین یک کشور با سایر کشورها مشخص می شود.

نئوکلاسیک ها در مدل تعادل عمومی خود اعلام کرده اند که نرخ واقعی ارز همواره به عنوان عامل مؤثر تعادل در بخش خارجی مورد توجه قرار می گیرد. اگر

مقاله انواع نانوکامپوزیت¬ها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا

اختصاصی از سورنا فایل مقاله انواع نانوکامپوزیت¬ها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این محصول در قالب ورد و قابل ویرایش در 64 صفحه می باشد.

 فهرست

مقدمه.. ۱

۲-۲- تاریخچه تولید کامپوزیت های زمینه فلزی… ۵

۳-۲- روش های تولید MMCs. 6

1-3-2- روش ذوبی در تولید MMCs. 6

1-1-3-2- روش گردابی یاVortex. 7

محاسن :. ۷

مشخصات روش گردابی :. ۷

۲-۱-۳-۲- مخلوط سازی فاز دوم با مذاب… ۸

۳-۱-۳-۲- ریخته گری کوبشی Squeeze Casting. 9

معایب ریخته گری کوبشی در کامپوزیت ها. ۹

۴-۱-۳-۲- کامپوزیت های درجا In-Situ Composites. 10

2-3-2- روشهای حالت جامد در تولید MMCs. 11

3-3-2- تخلخل در کامپوزیت… ۱۲

۴-۲- خوردگی کامپوزیت ها. ۱۳

۵-۲- کامپوزیت های زمینه آلومینیومی :. ۱۳

۱-۵-۲- انواع کامپوزیت های زمینه آلومینیومی… ۱۷

۲-۵-۲- کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات(PAMC) 18

3-5-2- کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با الیاف کوتاه یا ویسکرز(SFAMC) 19

4-5-2-  کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با الیاف پیوسته (CFAMC)  ۲۰

۵-۵-۲- کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با بالک فیلامان MFAMC 20

6-2- نانو کامپوزیت های ماتریس / سرامیکی… ۲۲

۱-۶-۲- نانو کامپوزیت های سرامیکی برای خواص مکانیکی مطلوب… ۲۵

۲-۶-۲- نانو کامپوزیت های کربن – کربن… ۲۷

۳-۶-۲- نانو کامپوزیت های ترکیب Sol – Gel 28

7-2- نانو کامپوزیت های ماتریس فلزی… ۲۹

۱-۱-۷-۲- خواص RPS:. 34

2-7-2- روش های اسپری حرارتی… ۳۵

۳-۷-۲- روش آلیاژ مکانیکی… ۳۹

۱-۳-۷-۲- فرآوری پودرهای نانو کامپوزیتی با استفاده از آسیاب مکانیک…. ۴۳

۲-۳-۷-۲- آنالیز پودری نانوکامپوزیتی… ۴۴

۳-۳-۷-۲- فشردن پودرهای نانوکامپوزیتی درون قوطی… ۴۷

۴-۳-۷-۲- تهیه نمونه آلومینیومی بدون ذرات تقویت کننده با ترکیب مشابه نمونه نانوکامپوزیتی    ۴۷

۵-۳-۷-۲- عملیات حرارتی نمونه اکسترود شده. ۴۸

۸-۲- کاربرد نانو کامپوزیت ها. ۵۰

۱-۸-۲- نانو کامپوزیت ها برای پوشش دهی سخت… ۵۰

۲-۸-۲- پوشش های نانوکامپوزیتی در سیستم های هوا فضا. ۵۵

۴-۸-۲- نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری درصنعت هوا – فضا. ۵۸

نتیجه گیری… ۵۹

مقدمه

رشته مواد نانو کامپوزیت توجه دانشمندان و مهندسان را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. نتایج بررسی استفاده از بلوکهای ساختمانی در ابعاد نانو, طراحی و ایجاد مواد جدید با انعطاف پذیری و پیشرفتهای زیاد در خواص فیزیکی آنها را ممکن می سازد. قابلیت ارتقاء کامپوزیت ها با استفاده از بلوکهای ساختمانی با گونه های شیمیایی ناهمگن در رشته ها و بخش های مختلف علمی مطرح گردیده است. ساده ترین مثالها از چنین طراحی هایی, به صورت طبیعی در استخوان اتفاق
می افتد که یک نانوکامپوزیت ساخته شده از قرص های سرامیکی و چسبهای آلی می باشد. بدلیل این که اجزاء سازنده یک نانو کامپوزیت دارای ساختارها و ترکیبات مختلف و خواص مربوط به آنها
می باشد، کاربردهای زیادی را ارائه می دهند. از اینرو موادی که از آنها تولید می شوند, می توانند چند کاره باشند. با الگو گرفتن از طبیعت و براساس نیازهای تکنولوژی های پدید آمده در تولید مواد جدید با کاربردهای مختلف در آن واحد برای مصارف گوناگون, دانشمندان استراتژی های ترکیبی زیادی را برای تولید نانو کامپوزیت ها بکار برده اند. این استراتژی ها دارای مزایای آشکاری در تولید مواد دانه درشت مشابه می باشند. نیروی محرکه در تولید نانو کامپوزیت ها, این واقعیت است که آنها خواص جدیدی در مقایسه با مواد رایج ارائه  می دهند.

تصمیم برای بهبود خواص و پیشرفت ویژگی های مواد از طریق ایجاد نانو کامپوزیت های چند فازی مسئله جدیدی نیست. این نظریه از زمان آغاز تمدن و بشریت و با تولید مواد برای کارآمدی بیشتر برای اهداف کاربردی مورد نظر بوده است. علاوه بر تنوع وسیع نانو کامپوزیت های یافت شده در طبیعت و موجودات (مثل استخوان) , یک مثال عالی برای کاربرد نانو کامپوزیت های ترکیبی در روزگار باستان, کشف جدید ساختمان نقاشی های مایان می باشد که در دوران مسا مریکاس[۱] بوجود آمدند. توصیف حالت هنر از این نمونه های نقاشی آشکار می سازد که ساختار رنگها, متشکل از ماتریسی از خاک رس آمیخته شده با مولکولهای رنگی آلی می باشد. آنها همچنین محتوی ناخالصی های ذرات نانوی فلزی محفوظ در یک لایه سیلیکاتی بی شکل همراه با ذرات نانوی اکسیدی روی لایه می باشند . این ذرات نانو تحت عملیات حرارتی و از ناخالص بوجود می آیند (Cr , Mn , Fe) که در مواد خام مثل خاک رس موجود می باشند ولی جمع و سایز آنها خصوصیات نوری رنگ نهائی را تحت تأثیر قرار می دهد. ترکیبی از خاک رس موجود که یک سوپر لاتیک می سازد که در ارتباط با ذرات نانوی فلزات و اکسیدی پشتیبانی شده روی لایه آمورف می باشدو این رنگ را یکی از اولین مواد مرکب مشابه نانو کامپوزیت های کاربردی مدرن می سازد.

نانو کامپوزیت ها را می توان ساختارهای جامدی فرض کرد که دارای خواص مکرر بعدی با اندازه نانومتری بین فازهای مختلف سازنده ساختار می باشند. این مواد متشکل از یک جامد غیرآلی (بستر یا میزبان) محتوی یک جزء آلی و یا بالعکس می باشند و یا می توانند متشکل از دو یا چند فاز آلی  / غیرآلی در چند فرم ترکیبی باشند با این محدودیت که حداقل یکی از فازها یا ترکیبات, در ابعاد نانو باشد.

مثالهایی از نانو کامپوزیت عبارتند از پوششهای متخلخل, ژل ها و ترکیبی از پلیمرها, مثل ترکیبی از فازهای با ابعاد نانو با تفاوتهای فاحش در ساختار, ترکیب و خواص می توان فازهای با ساختار نانوی موجود در نانو کامپوزیت ها را صفر بعدی (مثل خوشه های اتمی تشکیل شده), تک بعدی (یک بعدی مثل نانوتیوپ ها) و دو بعدی (پوشش های با ضخامت نانو) و سه بعدی (شبکه های جاسازی شده) در کل مواد نانو کامپوزیت می توانند دارای خواص مکانیکی, الکتریکی, الکتریکی, نوری, الکتروشیمی, کریستالی و ساختاری باشند, نسبت به مواردی که دارای اجزاء واحد و یگانه هستند. رفتار چند کاره برای هر ویژگی بخصوص ماده اغلب بیش از مجموع اجزاء تکی می باشد.

هر دو روش پیچیده و ساده برای ساختن ساختارهای نانو کامپوزیت وجود دارد یک سیستم عملی نانو کامپوزیت دو فازی, مثل کاتالیزرهای پشتیبان مورد استفاده در کاتالیزر محرک (ذرات نانوی فلزی جای گرفته روی پشتیبان های سرامیکی), می توانند بسادگی با بخار دادن فلز روی لایه و یا پراکنده کردن توسط حلال شیمیایی آماده شوند. از طرف دیگر, ماده ای مثل استخوان که دارای ساختاری سلسله مراتبی با فازهای پلیمری و سرامیکی مرکب می باشد, با تکنیکهای ترکیبی حاضر, به سختی می تواند تکثیر شود.

جدا از ویژگی های اجزاء تکی در یک نانو کامپوزیت, اشتراک اجزاءبا یکدیگر در بهبود یا محدود کردن خواص کلی یک سیستم نقش مهمی بر عهده دارند.

با توجه به فصل مشترک زیاد و وسیع ساختارهای نانو, نانو کامپوزیت ها ارائه کننده فصل مشترک های زیادی بین فازهای ادغام شده تشکیل دهنده می باشند. خواص ویژه نانو کامپوزیت ها اغلب از اثر متقابل و تداخل فازهای آن در فصل مشترک ها حاصل می شوند. یک مثال عالی برای این مطلب, رفتار مکانیکی کامپوزیت های پلیمری پر شده با نانوتیوپ ها می باشد. هر چند افزودن نانوتیوپ ها می تواند امکان استحکام پذیری پلیمرها را افزایش دهد, یک فصل مشترک بدون تداخل فازها فقط برای بوجود آوردن مناطق ضعیف در کامپوزیت کارائی دارد و هیچ بهبودی در خواص مکانیکی آن بوجود نخواهد آمد. برخلاف مواد نانو کامپوزیت, فصل مشترک ها در کامپوزیت های موسوم, تشکیل دهنده یک شکستگی بسیار کوچکتر در فلزات بالک می باشد.

ذکر این نکته حائز اهمیت است که تحقیقات در مورد کاربرد و روشهای تولید نانو کامپوزیت ها در طول دهه اخیر در بسیاری از کشورهای دنیا و در کشور ایران گسترش یافت و در دنیای پیششرفته کنونی باعث تکامل صنایع مختلف نظیر صنعت هوا و فضا  ،صنایع خودرو سازی و صنایع پزشکی و … گریده است این پروژه در حال حاضر مروری بر سیستم های نانو کامپوزیت و نحوه فرایند تولید و خصوصیات و کاربردهای آنها دارد.

۲-۲- تاریخچه تولید کامپوزیت های زمینه فلزی

تولید MMCs [2]به سال۱۹۴۰ میلادی حین بهبود سرمت[۳]باز می گردد .در گذشته اجزای غیر فلزی (سرامیکی) داخل فلزات یا آلیاژها را به عنوان عواملی که باعث تخریب خواص مکانیکی از جمله استحکام و انعطاف پذیری می شود ، می دانستند . در اواسط دهه ی ۶۰ نیکل پوشش داده شده توسط پودر گرافیت را به وسیله جریان گاز آرگون در مذابی از آلیاژ آلومینیوم وارد کردند. این سرآغاز تولید و بررسی کامپوزیت های زمینه فلزی بود و تحت نام MMPC معرفی شد . در سال ۱۹۶۸۸ در انجمن تکنولوژی هندوستان در کنپور ، شخصی به وسیله ی روش به هم زدن موجبات اتصال ذرات آلومین به آلومینیوم را فراهم نمود و باعث بوجود آمدن کامپوزیت های آلومینیوم – آلومین گردید . این اختراع تحت نام روش ریخته گری به هم زدنی نامیده شد[۱].

در اوایل دهه ی هفتاد انجمن تکنولوژی ماساچوست روشی را به ثبت رساند که در آن اجزای غیر فلزی را در آلیاژهای شبه جامد در درجه حرارتی بین شالیدوس ولیکوئیدوس برای همان آلیاژ در مخلوط قرار می داد و تولیدکامپوزیت می کرد . در این پروسه تاخیر در تر شدن و دیر تر شدن ذرات باعث افزایش ویسکوزیته آلیاژ شبه جامد می شد . در دانشگاه رودکی یک ترتیب و نظمی برای فرو بردن ناخالصیها (ذرات) معرفی شد . این ترتیب و نظم به این شکل بود که ابتدا به وسیله به هم زدن ، مذاب و پارتکیل ها را به صورت دوغاب در آمده و نیازی به هم زدن تا انتهای کار نباشد. در روشهای پراکنده سازی ذرات و روش آلیاژهای شبه جامد می توان متد های گوناگونی را بکار برد اما مقدار ذرات مصرفی محدود می باشد چرا که دوغاب مذاب حاوی ذرات برای ریخته گری یک حداقل سیالیت را لازم دارد. بقیه ی روشهای تولید کامپوزیت زمینه فلزی را در این بخش به طور مختصر، و در فصل روش های تلفیق به طور کامل توضیح داده می شود. مهمترین حسن این گروه حفظ خواص در دمای بالا می باشد. از دیگر مزایا می توان به استحکام کششی نهایی بالا، مقاومت به ضربه بالا، توانایی آزاد سازی تنش (بدلیل قابلیت تغییر شکل پلاستیک) و مقاومت به خوردگی بالا اشاره کرد [۱].

در تولید MMCs باید پارامترهای زیادی مد نظر قرار گیرند که مهمترین آن ها عبارتند از :

a)     در انتخاب مواد باید دقت شود . با توجه به اینکه اغلب ، فاز دوم دارای جنس سرامیک می باشند و بیشتر سرامیک ها با فلزات واکنش می دهند و تولید ترکیبات بین فلزی[۴] این مواد بسیار ترد و شکننده هستند و خواص را کاهش می دهند (البته باید در نظر داشت که واکنش باید انجام گیرد ).

b)     چون هدف بدست آوردن یک ماده سبک است پس بیشترین کاربرد راMg ،Al تا حدودی  و در بعضی موارد خواهند داشت[۱۱] .

خیس شوندگی ذرات باید در نظر گرفته شود . زمینه باید قابلیت تر شوندگی سرامیک را داشته باشد

۳-۲- روش های تولید MMCs

1-3-2- روش ذوبی در تولید MMCs

در روش های ذوبی فلز زمینه ذوب شده با فلز دوم ادغام می شود و کامپوزیت  تولید می گردد . مانند روش های گردابی ، نیمه جامد – نیمه مایع ، ریخته گری کوبشی ، پاشش همزمان ، درجا و…[۱] .

۱-۱-۳-۲- روش گردابی یاVortex

در این روش یک همزن در داخل مذاب وجود دارد که عمل هم زدن را انجام می دهد . در  حین هم زدن فاز دوم (سرامیک ) از بالا وارد می شوند و مخلوطی از مذاب و سرامیک ایجاد می شود این مخلوط دوغاب کامپوزیتی نیز نامیده می شود . سپس از روش های مختلف ریخته گری می توان قطعات کامپوزیتی تولید کرد[۱].

محاسن :

۱-     از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است چون به تجهیزات پیچیده ای نیاز نمی باشد .

۲-     محدودیت در شکل و اندازه قطعات وجود ندارد.

۳-     اگر تخلیل در حد قابل قبول باشد نیاز به فرآیند ثانویه نمی باشد.

۴-     قابلیت بازیابی مجدد وجود دارد .

مشخصات روش گردابی :

a)     انتخاب مواد اولیه: همه موارد انتخاب باید مد نظر قرار گیرد . همچنین چون زمان تماس مذاب با سرامیک نسبتاً طولانی است (درحین هم زدن و ریخته گری ) امکان تخریب سرامیک بدلیل واکنش مخرب وجود دارد ، پس باید در انتخاب مواد دقت کرد.

b)     اختلاف (ضریب انبساط حرارتی ) زمینه و فاز دوم : چون از دمای بالا تولید می شوند این اختلاف سبب تشکیل دانسیته نابجایی در اطراف ذرات می شوند. در نتیجه ذره تحت فشار و زمینه تحت کشش می باشد . به این مسئله تطابق فیزیکی گویند این مسئله از لحاظ پیر سختی مفید است .

c)      خیس شوندگی : باید مد نظر قرار گیرد . عدم خیس شوندگی عدم اختلاط را به همراه دارد. گاهی اوقات برای تکامل خیس شوندگی ذرات پیش گرم شوند . مانند SiCکه در ۹۰۰^۰cبه مدت ۱تا ۳ ساعت حرارت می دهند . بدلیل :

۱-     از بین رفتن رطوبت و ناخالصی های سطحی که باعث می شود کلوخه ای شدن اتفاق نیفتد.

۲-     شیمی سطح تعویض می شود. با حرارت SiC₂تشکیل شده که باعث بهبود تر شوندگی می گردد[۱].

 ۲-۱-۳-۲- مخلوط سازی فاز دوم با مذاب

اولین مرحله جهت تولید کامپوزیت خوب توزیع ذرات فاز دوم در دوغاب است . در این مورد اکسیدهای سطحی را باید در نظر گرفت زیرا ایجاد مزاحمت می کنند . هم چنین برخورد بین ذرات نیز باید در نظر گرفته شود . مهمترین مسئله جهت توزیع ذوب هم زدن می باشد. جهت دستیابی به توزیع خوب در هم زدن ، همزن باید شرایط خاصی داشته باشد . همزن هم می تواند جریان شعاعی و هم می تواند جریان محوری ایجاد کند وجود هردو جریان با هم بهترین حالت خواهد بود[۱] .

 جهت انجام بهینه هم زدن به پارامترهای زیر باید توجه کرد .

۱-     شکل و تعداد همزن .

۲-     سرعت چرخش همزن

۳-     اندازه همزن .

۴-     فاصله همزن از کف بوته.

۳-۱-۳-۲- ریخته گری کوبشی Squeeze Casting

آهنگری در حال مذاب هم نامیده می شود . این روش دو تفاوت اساسی با ریخته گری تحت فشار دارد که عبارتند از :

۱-     فشار در ریخته گری کوبش در دامنهMPa 55 تاMPa 200 می باشد ولی در ریخته گری تحت فشار حداکثرMPa 15 می باشد .

۲-     در روش کوبشی فشار با پایان انجماد ادامه دارد ولی در تحت فشار وقتی قالب پر می شود فشار قطع می شود .

به هر حال این روش در مقایسه با روش سنتی مزیت هایی دارد که عبارتند از :

۱-      به خاطر فشار زیاد می توان قطعات را نزدیک به شکل نهایی تولید کرد.

۲-     سرعت تولید بالاست .

۳-     قطعات تولیدی با این روش فاقد تخلخل گازی و انقباضی هستند زیرا :

a)     به دلیل فشار زیاد نیازی به فوق گداز جهت سیالیست کافی نخواهیم داشت ، لذا جذب گاز کاهش می یابد.

b)     چون تا پایان انجمادفشار ادامه دارد حفرات انقباضی کاهش می یابد.

۴-     بدلیل انتقال حرارت سریع فلز زود منجمد می شود و فرصتی برای جدایش ندارد .

 معایب ریخته گری کوبشی در کامپوزیت ها

۱-     فشار زیاد سبب تغییر شکل اولیه کامپوزیت می شوند. (شکلی از فاز دوم که آماده می شود  ، درون قالب قرار می گیرد وسپس مذاب به داخل آن نفوذ داده می شود ) .

۲-     با توجه به اینکه باید موادی با انجماد پوسته ای انتخاب کنیم در محدوده انتخاب آلیاژ محدودیت داریم .

۳-     نیاز به تجهیزات پیچیده جهت اعمال فشار زیاد می باشد[۱] .

۴-۱-۳-۲- کامپوزیت های درجا In-Situ Composites

به طور کلی کامپوزیت درجا به کامپوزیت هایی اطلاق می شود که فاز دوم در اثر واکنش هایی درون مذاب تشکیل می شود .

۱-     فاز دوم در اثر واکنش بین زمینه و یک عامل خارجی مثل گاز ، مایع و جامد صورت  می گیرد

۲-     فاز دوم در اثر واکنش یوتکتیک در مذاب صورت می گیرد.

به عنوان مثال برای نوع اول کامپوزیت های درجا ، با وارد کردن گاز اکسیژن باعث تشکیل اکسید در مذاب به عنوان فاز دوم می شود . محاسن نوع اول کامپوزیت های درجا عبارتند از :

۱-     نیاز به فاز دوم به صورت الیاف یا ذرات نمی باشد .

۲-     مشکلات عدم خیس شوندگی وجود ندارد .

۳-     مسئله هم زدن نداریم .

۴-     توزیع یکنواخت می باشد .

در مورد نوع دوم اگر شرایط انجماد توسط شیب حرارتی(G)سرعت(R) رشد کنترل شود آلیاژ به صورت یوتکتیک یا کامپوزیت لایه ای و یا میله ای خواهد شد . محاسن نوع دوم کامپوزیت های درجا عبارتند از :

 ۱-      افزایش استحکام .

۲-     چسبندگی بیشتر ذرات .

۳-     عدم واکنش مخرب بین فاز دوم و زمینه .

و همچنین معایب کامپوزیت های درجا به شرح ذیل می باشد :

۱-     در اشکال پیچیده نمی توان انجماد جهت دار یا با جبهه مسطح داشت . پس مخصوص اشکال ساده می باشد .

۲-     باید آلیاژ کاملا خالص باشد . فاز خالص جلوی رشد مزدوج را می گیرد[۱].

مقاله کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در مهندسی رودخانه

اختصاصی از سورنا فایل مقاله کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در مهندسی رودخانه دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این محصول در قالب ورد و قابل ویرایش در 32 صفحه می باشد.

 رسوبات انتقالی توسط رودخانه‌ها مشکلات زیادی خصوصاً جهت بهره‌برداری از سدها و سازه‌های آبی به وجود می‌آورند. در ده‌های اخیر تحقیقات بزرگی برای درک مکانیسم انتقال رسوب در جریان‌های طبیعی صورت گرفته است.

تخلیه‌های صنعتی و پساب‌های کشاورزی به داخل سیستم آبزیان باعث می‌شود که رسوبات کف توسط موادسمی آلوده شوند. به همین ترتیب وقتی رژیم رودخانه تغییر می‌نماید این رسوبات آلوده به پایین دست رودخانه انتقال می‌یابند. تخمین دبی این رسوبات آلوده گام اول به سوی بهبود سازی کیفیت آب می‌باشد.

طبق گزارشات، درحال حاضر، بسیاری از سدهای کشورمان، با مشکل رسوب و پرشدن پیش از موعد مخازن مواجه هستند از جمله گزارشی که در مورد رسوبگذاری در سد سفید رود منتشر شده که نشان می‌دهد که در هفدهمین سال بهره برداری، رسوبات ورودی نزدیک به نیمی از حجم مخزن را اشغال کرده‌اند. در حالی که مشاور این شد، عمر مفید آن را صد سال دانسته است.

همچنین سد شهید عباسپور که تخمین اولیه برای رسوب آن 2 میلیون مترمکعب در سال بوده، در حالی که نتایج هیدروگرافی در سال 1362 در مخزن این سد نشان می‌دهد که درطی 7 سال اول بهره برداری از این سد سالیانه بطور متوسط 38 میلیون متر مکعب وارد مخزن شده است. بدیهی است که افزایش پیش‌بینی میزان رسوب وارده به دریاچه می‌تواند از این خسارات جلوگیری به عمل آورد و تحقیق این امر بستگی زیادی به روشهای محاسباتی و وجود سنجشهای مناسب رودخانه‌ای دارد.

تا کنون معادلات زیادی برای تخمین میزان رسوب انتقالی رسوب انتقالی توسط رودخانه‌ها ارائه شده است که همه آنها بر پایه قوانین تئوری دینامیک جریان و انتقال ذرات می‌باشد. آلونسوو نیبلینگ و فوستر در سال 1982 و یانگ در 1996 از بین دیگران، روشهای متعدد قراردادی را مقایسه نمود برای محاسبه دبی کل رسوب. بعضی از روشها که روش غیرمستقیم نامیده شدند، شامل توابع انتقالی بر اساس تابع بار بستر اینشتین هستند که بار رسوب کل از مجموع توابع بار معلق و بار بستر بدست می‌آید. مانند روش اصلاح شده اینشتین توسط کلبی و همبری (1955) و توفالتی (1969). روشهای مذکور این نکته را مدنظر قرار می‌دهند که هیدرودینامیک هر حالت انتقال یکسان نیست اگر چه تمایز آشکار بین در حالت معلق و بستر نیز به آسانی ممکن نیست، کاربرد روشهای گفته شده از نظر تئوری نسبتاً کامل است اما ممکن است به نظر دشوار برسد.

روشهای دیگر که روشهای مستقیم نامیده می‌شوند، بار رسوب کل را به طور مستقیم مشخص می‌کنند، بدون اختلاف قائل شدن بین دو حالت انتقال. بعضی از این روشها از مفهوم نیروی جریان ناشی می‌شوند. (کار جریان) مانند روش بگنولد (1966) و روش انگلند و هانسن (1967) که بستگی به مفهوم نیرو و قوانین شبیه‌سازی برای بدست آوردن تابع انتقال رسوب دارد. روش آکرو وایت (1973) بر اساس مفهوم نیروی جریان، بگونولد و آنالیز ابعادی برای بیان تحرک و سرعت انتقال رسوب پایه‌ریزی شده‌اند. یانگ در سالهای 1972 و 73 یک مدل تحلیل نیرویی بکار برد و به نیروی جریان موجود در واحد وزن سیال برای انتقال رسوب تأکید کرد. ولیکانوف (1954) تابع انتقال را از تئوری نیروی ثقل استخراج کرد. روشهای دیگر از توابع انتقال دیگری پیروی می‌کنند، مثلاً چنگ و سیمونزو ریچاردسون (1967) بار کل را از مجموع بار بستر و معلق محاسبه نمودند. لارسن (1958) یک رابطه وابسته‌ای بین شرایط جریان و دبی رسوبی نتیجه توسعه داد. شن و هانگ (1972) یک معادله رگرسیون براساس داده‌های آزمایشگاهی استخراج کردند.

برانلی (1981) نیز آنالیز رگرسیون را برای بدست آوردن تابع بکار گرفت. ون راین (1984) بار کل را از مجموع بار بستر و متعلق محاسبه نمود. کریم و کندی (1990) آنالیز چند رگرسیونی غیرخطی را برای استخراج یک رابطه بین سرعت جریان، دبی رسوب و هندسه شکل بستر و ضریب اصطکاک رودخانه‌های فرسایشی بکار گرفت.

این مدل‌های دینامیکی در تعریف پارامترهای مهم مسئله موفق بودند. با این وجود برای بدست آوردن یک فرمول منفصل (شکل ثابت معادله)، بعضی پارمترهای مهم برای سهولت صرفنظر می‌شوند. ثابت‌های غیرمعلوم برای پایداری جمع می‌شدند و بعضی شرایط مرزی برای بکارگیری فرض می‌شوندو نتیجتاً این سؤال مطرح می‌شود که آیا فرمول برای انحراف رودخانه‌ها به طور موفق بکار رود؟

    اخیراً روش شبکة عصبی در شاخه‌های متعدد علمی بکار می‌رود. روش گفته شده یک ابزار قوی برای بهبود سازی در هیدرولیک و محیط زیست با جزئیات کافی برای اهداف طراحی و مدیریت پروژه‌ها می‌باشد. این تکنیک یک رشد ساختاری در کاربرد مهندسی رودخانه و منابع آب داشته است مانند مطالعه کرونانیتی و همکاران (199)، فلود و کارتام (1994) و گرابرت (1995) و مینس (1998) و سانچز و همکاران (1998) و یانگ و همکاران (1999).

به سبب کاربردهای موفق در مدل کردن رفتار سیستم غیرخطی در یک محدوده وسیع از نواحی، شبکه‌های عصبی مصنوعی در هیدرولوژی و هیدرولیک بکار رفته‌اند. شبکه‌های عصبی مصنوعی در مدل بارش ـ رواناب، تخمین جریان، شبیه‌سازی آلودگی جریان، شناسایی پارامتر و مدل کردن غیرخطی ورودی و خروجی سریهای زمانی بکار رفته‌اند. یک شبکه عصبی سه لایه پیشخور توسط فرنچ و همکاران (1992) برای پیش‌بینی شدت بارش در مکان و زمان بکار رفت. این فرد نتایج را با دو روش دیگر پیش‌بینی ترم ـ کوتاه مقایسه نمود. چنگ و تسانگ (1992) چندین روش رگرسیون و شبکة عصبی مصنوعی برای مدل کردن اکی والان برف ـ آب مقایسه کردند و گزارش دادند که یک شبکه عصبی مصنوعی نتایج بهتری ارائه می‌دهد.

HSU و همکاران (1995) گزارش کردند که شبکه پیشخور چندین لایه بهترین ابزار برای تقریب توابع ورودی ـ خروجی است. آنها یک الگوریتم پیچیده جذر ـ کمینه خطی را برای آموزش یک شبکه پیشخور سه لایه پیشنهاد دادند. که نشان داد روش مدل شبکه عصبی مصنوعی ارائه بهتری از روابط بارش ـ روانات برای یک حوضه با اندازه متوسط که با مدل آرمکس یا مدل رطوبت خاک ساکرامنتو مقایسه شد می‌دهد.

رامان و سانیل کومار (1996) شبکه عصبی مصنوعی را برای تولید جریان ورودی مصنوعی استفاده کردند و اجرای خود را با یک مدل چند متغیرة سریهای زمان مقایسه نمودند. منیس‌وهال (1996) یکسری از آزمایشات عددی دربارة کاربرد یک شبکهء عصبی مصنوعی را به مدل کردن بارش ـ روناب هدایت کردند و نتیجه گرفتند که شبکه‌های عصبی مصنوعی در شناسایی مفید روابط بین دبی و بارندگی‌های قبلی توانا می‌باشد.  پیشین Autecedent

کریر و همکارانش در سال (1996) یک سیستم هیدروگراف رواناب مجازی براساس یک شبکة عصبی را طراحی کردند و یک ارتباط خوب بین داده‌های مشاهده شده و پیش‌بینی شده بدست آوردند. رامان و چاندرا (1996) عملکرد مخزن یک سد را به دوروش برنامه‌نویسی دینامیکی (DP) و روند شبکه عصبی و (DP) و رویه دگرسیون چند خطی استخراج نمودند.

آنها نتیجه‌گیری کردند که روش (DP) و شبکه عصبی اجرای بهتری از روش دیگر ارائه می‌دهد. تیر و مالایا و دئو (1998) یک شبکه عصبی مصنوعی برای تخمین مرحله وسن رودخانه بکار بردند و گزارش نمودند که مقادیر کمتر مرحله رودخانه با استفاده از این روش بهتر تخمین زده شدند. داوسن و ویلبی (1998) یک شبکة عصبی مصنوعی برای تخمین جریان رودخانه بکار بردند و توانایی آنها در عهده داری با داده‌های ناقص و گم شده و یادگیری از پیش‌بینی شدن رایج از عهده برآمدن cope تصادفی در زمان واقعی را اشاره نمودند. آنها همچنین به نیاز به رسیدگی دقیق به روابط بین طول دوره یادگیری و واقعیت هیدرولوژیکی تخمین شبکة عصبی مصنوعی تأکید نمودند. علی و یرالتا در سال (1999) یک شبکة عصبی مصنوعی را در پیوستگی با یک الگوریتم ژنتیک برای مدل کردن حساسیت آبخوان پیچیده سطحی بکار گرفتند. جین و همکارانش (1999) یک شبکة عصبی مصنوعی برای تخمین ورودی و بهره‌برداری مخزن بکار بردند. ساجی کومار و تاندا و سوارا (1999) نتیجه گرفتند که یک شبکة عصبی مصنوعی مؤثرترین مدلهای جعبه سیاه آزمایش شده برای کالیبراسیون دوره‌های کوتاه 6 ساله برای مدل‌های بارش رواناب می‌باشد.

در مرور رشدی کاربردهای شبکة عصبی در بخش آب، یک مرور جامع از مفهوم و کاربرد آنها توسط کمیته اجرایی ASCE در کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در هیدرولوژی اجرا شد (ASCE 2000a,d). این نتیجه می‌شود که ANN ها می‌توانند به خوبی مدلهای موجود انجام شوند. با این وجود فیزیک پروسه اساسی هیدرولوژیکی محصور به سری وزنهای بهینه و مقادیر آستانه و نه قبلاً آشکار شده توسط استفاده کننده پس از آموزش می‌باشد. در نتیجه شبکه‌های عصبی مصنوعی نمی‌توانند به عنوان داروی عمومی برای مسائل هیدرولوژیکی مورد ملاحظه قرار گیرند و نه جانشین سایر تکنیکهای مدل سازی شوند.

در مقاله ارائه شده توسط آقایان نگی و تنبرگ و هیرانو در سال (2002) برای تخمین غلظت بار رسوب در رودخانه‌ها با روش شبکة عصبی مصنوعی، یک روش شبکه عصبی در انتقال رسوب با بکارگیری الگورتیم پس انتشار خطا ارزیابی می‌کند. هدف از تحقیق تخمین غلظت و دبی کل رسوب در جریان‌ها و رودخانه های طبیعی می‌باشد. سعی و خطاهای زیادی برای طراحی ساختار مناسب شبکه انجام گرفته است. مدل با داده‌های اندازه گیری شده صحرائی که متغیرهای انتخاب شده مدل به منظور تخمین مناسب غلظت رسوب تطبیق می‌شود. وزن‌های شبکه متعادل می‌شوند و پارامترهای نتایج می‌دهد که روش شبکة عصبی غلظت رسوب را به خوبی قابل مقایسه با روشهای قراردادی تخمین می‌زند.

ساختار عمومی شبکه پیشنهادی :

یک مدل شبکة عصبی مصنوعی یک شبکه از واحدهای منفرد است که هر کدام یک حافظه محلی دارند. واحدها با حلقه‌هایی که داده‌های متفاوت را حمل می‌کنند به هم متصل هستند. شبکه نیمه خطی پیشخور یک سیستم مؤثر برای یادگیری الگوهای یادگیری از یک مجموعه داده‌ها می‌باشد.

خروجی‌های گره ها (نرون‌ها) دریک لایه به گره های لایه دیگر توسط حلقه‌هایی که این خروجی را توسط فاکتورهای وزن‌دار تقویت یا ضعیف می‌کنند انتقال می‌یابند. به استثنای گره‌های لایه ورودی، ورودی به هر گره (نرون) مجموع خروجی‌های وزن‌دار شده گره‌های لایه ماقبل می‌باشد. هر گره همزمان با ورودی به گره و تابع فعالیت گره و مقدار آستانه گره فعال می‌شود.

ـ الگورتیم پس انتشار خطا

با بکارگیری روند پس انتشار، شبکه را برای همه , را برای همه  در شبکه برای آن p خاص محاسبه می‌کند. این روند برای همة الگوهای آموزشی تکرار می‌شود اصلاحات وزنها انجام گرفته خروجی ها دوباره ارزیابی می‌شوند. اختلاف مقادیر خروجی واقعی و هدف مجدداً در ارزیابی تغییرات وزنها اثر می‌گذارد. بعد از جایگزین‌های کامل همه الگوها در سری آموزشی، سری جدیدی از وزنها بدست می‌آید و خروجی‌های جدید دوباره دریک مدیریت پیشخور تا زمانی که به یک خطای قابل اغماض خاص برسد ارزیابی می‌شود. شبکه نتیجتاً آماده برای تخمین الگو خروجی ناشناس است که مطابق الگوهای ورودی خاص خود باشند. نرم افزار مورد استفاده دراین تحقیق به زبان فرترن بوده و در کامپیوتر pc اجرا شده است.

ـ انتخاب پارامترهای دبی رسوب

مناسبترین متغیرها در هیدرولیک رودخانه عبارتند از : دبی واحد عرض آب q، عمق آب h، شیب طولی S، تنش برشی بستر Z، شتاب ثقل g و سرعت سقوط ذرات wo. برای ماسه طبیعی ‍Ps و P ثابت هستند. پارامتر C­s برابر است با  و پارامتر  توسط سرعت برشی  نشان داده می‌شود این پارامترها به صورت بی‌بعد خود در مطالعات قبلی ارائه شده‌اند. جدول 1 مجموعه مؤثرترین پارامترهای بدون بعد را نشان می‌دهد که به صورت رایج برای تحقیق مسائل دبی رسوب بکار می‌روند. انگلند و هانسن (1967) مفهوم نیروی جریان و قانون شبیه سازی را برای بدست آوردن معادله انتقال رسوب بکار گرفتند. این معادله غلظت رسوب را با نیروی برشی اصطکاک (سطحی) و بدون بعد G=hs/(Gs-1).d50 مرتبط می‌کند که Gs جاذبه ویژه رسوب و Um,s نیروی واحد جریان یا سرعت استهلاک انرژی در واحد وزن آب را نشان می‌دهد. که Um میانگین سرعت جریان است.

مرور روابط قراردادی ارائه شده برای دبی رسوب در انتخاب پارامترهای مهم مسئله کمک می‌نماید. این مدل طوری طراحی شده است که پارامترهای اساسی قابل اندازه‌گیری را بکار گیرد. برای اجتناب از بکارگیری هرگونه فرمول تجربی که ممکن است روی دقت نتایج اثر بگذارد. عبارت نهایی ارائه شده برای غلظت بارکل عبارت است از :

 1 -                     o,F,R,h/B)

که F عدد فرود =   و       سرعت برشی عدد رینولند و h/B نسبت مقیاسی عرضی است.

ـ بکارگیری داده‌های صحرائی دبی رسوب

اندازه‌گیری دبی رسوب در صحرا برای هر رودخانه‌ای کار ساده ای نیست. عموماً رسوبات حمل شده به دو قسمت بار بستر که روی کف غلت می‌خورد و بار معلق که به صورت معلق حرکت می‌کند تقسیم می‌شود. در مقاطع خاص، انقباض در عرض رودخانه به صورت طبیعی یا مصنوعی ممکن است وجود داشته باشد که باعث می‌گردد بارکل اندازه‌گیری شده در مقاطع انقباض به صورت یک ماده معلق باشد. مشاهدات داده‌های موجود که شامل دبی‌کل رسوب است برای رودخانه نیوبرارا و رودخانه میدل لوپ، رودخانه هی و رودخانه های کوچک می‌باشد. تعداد داده‌های مشاهده شده جمع شده از آن چهار رودخانه 161 می باشد. سری داده‌ها به دو قسمت بر زده شد. نصف آنها برای پروسه یادگیری استفاده شد و نیم دیگر برای ارزیابی محدوده داده‌های بکار رفته در جدول 2 آمده است.

مقاله کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی در صنایع غذایی

اختصاصی از سورنا فایل مقاله کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی در صنایع غذایی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این محصول در قالب ورد و قابل ویرایش در  95 صفحه می باشد.

مقدمه:

 استخراج با حلال یکی از قدیمی‌ترین روش‌های جداسازی بوده و بدون شک تاریخ استفاده از آن به قبل از میلاد برمی‌گردد. علم استخراج با حلال در طی مدت زمان طولانی، توسعه یافته است و بیشترین پیشرفت در مورد حلالها و سیالهای مورد استفاده در فرآیندهای استخراج بوده است. روش‌های استخراجی نظیر، سونیکیشن1، سوکسله2، استخراج با فاز جامد[1] و استخراج مایع-مایع[2] که مدتها پیش ابداع شده‌اند امروزه نیز به همان صورت قبلی جهت تهیه نمونه بکار می‌روند. بعلاوه، روش‌های استخراج با حلالهای مایع نظیر سوکسله دارای محدودیت‌های مختلفی همچون آلودگی محیط زیست بدلیل وجود حلالهای دورریز، بازگیری ناقص نمونه‌ها، وقت گیر بودن فرآیند، مصرف زیاد حلال و... هستند. بدین‌ترتیب، محققان به فکر ابداع روش جدید استخراجی افتادند که علاوه بر‌اینکه معایب فوق را نداشته باشد بلکه دارای مزایای چندی نیز باشند. یکی از‌این روش‌ها، استخراج با سیال فوق بحرانی3 (SFE) است که مزیت‌های بسیاری دارد که از مهمترین آنها می‌توانیم به کاهش زمان استخراج و عدم آلودگی محیط زیست اشاره کرد.

-1- تاریخچه

هوگارت1 و‌هانی2 در سال 1879 خواص بی نظیر سیال فوق بحرانی اتانول و تتراکلریدکربن را توضیح دادند. آنها دریافتند که حلالیت‌هالیدهای فلزی در‌این دو سیال خیلی بالاست. در سال 1906 بوخنر3 اعلام کرد که حلالیت مواد آلی غیرفرار در دی اکسید کربن فوق بحرانی ده برابر مقداری است که از مطالعات فشار بخار انتظار می‌رفت. در سال 1958 زهوز4 و همکارانش استخراج لانولین از پشمهای روغنی با CO2 فوق بحرانی را گزارش کردند. نقطه شروع استفاده از سیالهای فوق بحرانی در فرآیندهای صنعتی از کار زوسل5 در انیستیتوی ماکس پلانک در مطالعه زغال سنگ آغاز شد. امروزه‌این سیالها کاربرد فراوانی در اغلب صنایع پیدا کرده‌اند. با‌این حال استفاده از SFE به عنوان یک تکنیک تجزیه‌ای تا دهه 1980 به تأخیر افتاد. در سال 1976 استال6 و شیلز7  سیستم استخراجی میکرو را به همراه کروماتوگرافی لایه نازک به کار بردند. از‌این سال به بعد SFE در حد تجزیه‌ای رشد سریعی کرد به طوری که امروزه‌این سیستم به صورت پیوسته یا ناپیوسته با سیستم‌های کروماتوگرافی گازی، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا و کروماتوگرافی با سیال فوق بحرانی کاربرد وسیعی در آنالیز انواع نمونه‌ها پیدا کرده است بطوریکه در سالهای 1990-1992 بیش از یکصد مقاله در‌این زمینه ارائه شده است.

1-2- خصوصیات و مزایای یک سیال فوق بحرانی

هر ماده‌ای را که در دما و فشاری بالاتر از دما و فشار بحرانی اش قرار گیرد، سیال فوق بحرانی گویند. شکل (1-1) نمودار فاز ساده‌ای است که نقطه بحرانی و ناحیه فوق بحرانی را نشان می‌دهد.

یک سیال فوق بحرانی خصوصیاتی مابین خصوصیات یک گاز و مایع را داراست. آنچه باعث شده تا سیال فوق بحرانی برای استخراج مورد استفاده و توجه قرار گیرد خصوصیات فیزیکی آن است. همانطوریکه در جدول (1-1) مشاهده می‌شود چگالی سیال فوق بحرانی تقریباً هزار برابر چگالی حالت گازی می‌باشد، بهمین دلیل قدرت حل کنندگی سیال فوق بحرانی بیشتر از گازها و مشابه مایعات است. از طرفی، سیال فوق بحرانی دارای نفوذپذیری زیادتر و ویسکوزیته کمتر نسبت به حلالهای مایع است، ‌این دو عامل انتقال جرم را کنترل می‌کنند و باعث می‌شود تا SFE خیلی سریع عمل کند.

1- دما و فشار فوق بحرانی پائینی داشته باشد.

2-از نظر سلامتی برای انسان خطرناک نباشد، یعنی آتشگیر و سمی‌نباشد.

3-از نظر شیمیایی بی اثر باشد و درجه خلوص آن بالا بوده و ارزان باشد.

چرا CO2 به عنوان حلال عمومی در استخراج به روش سیال فوق بحرانی انتخاب شده است؟

بهترین حلال برای SFE در استخراج‌ترکیبات طبیعی(غذاها و داروها) CO2 است زیرا یک‌ترکیب خنثی، ارزان، در دسترس، بی بو، بی مزه، دوستدار طبیعت و حلال GRAS است. همچنین در ماده فرآیند SFE با CO2، حلال در ماده استخراج شده باقی نمی‌ماند زیرا که‌این ماده در شرایط طبیعی به صورت گاز می‌باشد. علاوه بر‌این، دمای بحرانی آن است که برای مواد حساس به حرارت شرایط‌ایده آلی را بوجود می‌آورد و به خاطر گرمای نهان پایین آن، انرژی کمی برای جداسازی آن از ماده استخراجی لازم است. نکته دیگر آنکه، انرژی مورد نیاز برای بدست آوردن حالت فوق بحرانی CO2اغلب کمتر از انرژی مورد نیاز برای تقطیر حلالهای آلی تجارتی است. در کل قابلیت استخراج‌ترکیبات با CO2فوق بحرانی بستگی به وجود گروه‌های عاملی ویژه در‌این‌ترکیبات، وزن ملکولی و قطبیت آنها دارد.

برای مثال هیدروکربن‌ها و دیگر‌ترکیبات آلی با قطبیت نسبتاً پائین مثل استرها، اترها، آلدئیدها، لاکتون‌ها، کتون‌ها و اپوکسیدها در CO2 فوق بحرانی با فشار کمتر (100-75بار) قابل استخراج هستند در حالیکه‌ترکیبات با قطبیت بالا نظیر آنهائیکه یک گروه کربوکسیلیک و سه گروه هیدروکسیل و یا بیشتر دارند به ندرت در آن محلول هستند.

برای استخراج دسته خاصی از محصولات از یک حلال کمکی کمک می‌گیرند که موجب افزایش قطبیت CO2 فوق بحرانی می‌گردد. اتانول، اتیل استات و آب بهترین حلالهای کمکی برای استخراج‌ترکیبات غذایی هستند.  CO2تجارتی مورد نیاز برای فرآیند  SFEرا تقریباً می‌توان از سیستم‌های محیط زیستی بدست‌آورد. بعنوان مثال می توان از محصول جانبی صنایع تخمیر یا صنعت کود حیوانی، در استخراج استفاده کرد. بنابراین، استفاده از‌این CO2میزان CO2موجود در جو را افزایش نخواهد داد.

1-3- طرح فرآیندهای سیستم استخراج با CO2 :

در شکل 1-2 و 1-3 شماتیک فرآیند استخراج CO2 فوق بحرانی نشان داده  شده است که از مراحل اصلی زیر تشکیل شده است:

1-مرحله استخراج 2-مرحله انبساط 3-مرحله مشروط سازی حلال

همچنین 4جزء  دیگر عبارتند از:

1- ظرف استخراج با فشار بالا 2-شیر کاهنده (Term) فشار   3-جداکننده کاهنده (Term)فشار و 4- پمپ افزاینده فشار حلال بازیافت شده.

همچنین دیگر تجهیزات ضروری شامل: مبدلهای حرارتی، کندانسور، ظرف‌های ذخیره سازی، منبع تامین کننده حلال و خوراک می باشد. خوراک معمولاً به شکل خرد شده است که در ظرف استخراج گذاشته می‌شود و CO2با فشار 350-100بار به داخل ظرف ظرف استخراج تزریق می‌شود. عصاره حاوی CO2از طریق یک فشار شکننده فشار به جداکننده که حاوی فشار 120-50بار است فرستاده می‌شود با کاهش فشار، دما و عصاره ته نشین می‌گردد در حالیکه CO2فاقد عصاره به ظرف استخراج برگردانده می‌شود.

SFEبرای خوراک جامد یک فرآیند نیمه مداوم است به‌این صورت که جریان    بصورت مداوم است ولی جریان نیمه پیوسته شدن ظرف استخراج از خوراک به صورت نیمه مداوم یا بچ است برای‌ایجاد جریان نیمه پیوسته در ظرف استخراجها از چند ظرف استخراج بهره می‌گیریم که به نوبت پر و خالی می‌شوند.

1-4 اصول و پایه فاز تعادلی و سیستم‌های بحرانی:

در‌این بخش مهمترین مسائل ترمودینامیکی است بحث می‌شود، ‌این مبحث در سیستم‌های فوق بحرانی بسیار گسترده و مهم می‌باشد اما بدلیل‌اینکه در‌این مجموعه سعی شده تا کاربرد‌این سیستم در استخراج مواد غذایی مورد بحث وبررسی قرار گیرد و بدلیل‌اینکه پایه اصلی دانشجویان مرتبط با رشته صنایع غذایی‌ترمودینامیک نمی‌باشد‌این مبحث به طور خلاصه آورده می‌شود.

برای فهم بهتر فرآیند SFE بایستی به پارامترهای مرتبط به فرآیند توجه ویژه‌ای مبذول داشت. به منظور انتخاب پارامترهای فرآیند، طراحی سیستم‌های عملیاتی و بهینه سازی سیستم SFE، دانش و بینش درباره رفتار تعالی فازها و تعادلی و‌ایجاد داده‌های تعادلی فازها نظیر انتخابی بودن مواد قابل استخراج در حلال فوق بحرانی در شرایط جداسازی و استخراج لازم است.