دانلود تحقیق کامل درمورد انتقال حرارت گذار 17 ص

اختصاصی از هایدی دانلود تحقیق کامل درمورد انتقال حرارت گذار 17 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد مشهد

عنوان :

استاد ارجمند :

سرکار خانم مهندس زمانی

تهیه کننده :

وحیده ابراهیم زاده

زمستان 85

مقدمه

انتقال حرارت گذرا از گاز به دیواره های محفظة احتراق و دیوارهای دریچه تأثیر قابل ملاحظه ای روی تعویض گاز و عملکرد موتور IC می گذارد . به علاوه ، درستی اطلاعات انتقال حرارت در این قسمتها ، برای اعمال شرایط مرزی به منظور آنالیز ساختاری امری ضروری است.

در تئوری ، بازده حجمی که در طول شبیه سازی فرایند تعویض گاز محاسبه می شود براساس برنامه های یک بعدی اغلب کار مشکلی می باشد . شکل 1 مثالی از وابستگی بازدة حجمی به شرایط انتقال حرارت در طول مرحلة تعویض گاز می باشد . شکل نشان دهندة تأثیر انتقال حرارت در دریچه ورودی هم و تأثیر انتقال حرارت در محفظه احتراق در طول مرحله ورود گاز می باشد . بر اساس معادلات انتقال حرارت با توجه به روابط Woschni و Zapf ، انتقال حرارت با ضرایب 7/0 تا 8/1 در محفظه احتراق و دریچه ورودی کاهش یا افزایش پیدا کرده است . محاسبات بر روی یک موتور تک سیلندر آزمایشی ( DI دیزل ، قطر mm 124 ، طول کورس mm 165 ) در دور موتورrpm 1080 و بار %50 انجام شده است .

شکل 1

اگر چه تأثیر انتقال حرارت در دریچه ورودی برای این نوع موتور در شرایط اشاره شده در بالا ، پایین است ، بازده حجمی به مقدار زیادی به انتقال حرارت در محفظه احتراق وابسته است . ( بیشتر %3 در افزایش 80 درصدی انتقال حرارت ) این مسأله در مورد تشکیل NOX نیز صادق است . ( افزایش %11 ) به سبب سطح دمای تغییر یافته در محفظه احتراق . محاسبة NOX خروجی به طور قابل ملاحظه ای تحت تأثیر انتقال حرارت آنی در طول مرحله فشار زیاد می باشد . شکل 2 تأثیر این امر را با مقایسه مقادیرNOX در زاویة میل لنگ های مختلف و با دو پیشروی متفاوت انتقال حرارت ، در دور 1470 rpm و بار کامل را نشان می دهد . از یک سمت محاسبات انتقال حرارت از معادلات Woshchni انجام شده و در سمت دیگر محاسبات براساس شبیه سازی CFD سه بعدی انجام شده است . محاسبة نرخ تشکیل NOX بر طبق مکانیزم توسعه یافتة Zeldovich در دو منطقه دمایی ( سوخته و غیر سوخته ) ، برنامة شبیه سازی عملکرد موتور در دو منطقه دمایی انجام می شود . بنابراین نرخ آزاد سازی حرارت ثابت نگه داشته شده . مقایسه مقادیر پیوستة NOX نشان دهندة کاهش % 14 درصدی براساس نتایج CFD می باشد . بنابراین تطابق بیشتری با نتایج اندازه گیری داشته .

شکل 2 ( a و b )

اصول پایه در روش دمای سطح :

حوزة دما در دیوارة محفظه احتراق می تواند توسط معادلات دیفرانسیلی فوریه در مورد هدایت حرارت بیان شود . با فرض یک جریان حرارت یک بعدی در دیواره های محفظه احتراق ، فقط گرادیان دمایی در جهت x ، عمود بر سطح دیواره وجود دارد . معادله کلی به صورت معادله زیر در می آید که t زمان و ‏Tw دمای دیواره است :

1)

در این رابطه ضریب نفوذ حرارتی دیواره می باشد . که از سه پارامتر تشکیل شده است .

ضریب هدایت حرارتی =

ظرفیت حرارتی = C چگالی =

انتقال حرارت گذرا از گرادیان دما و ضریب هدایت حرارتی مشخص می شود .

2)

معادلة بالا می توانند برای عملکرد سیکل با بسط دادن آن به صورت سری حل شوند . با فرض اینکه دیواره به صورت یک صفحه نامحدود است . حل مناسب به صورت زیر می باشد :

3 )

و

4)

دانلود تحقیق درمورد سیستم انتقال قدرت

اختصاصی از هایدی دانلود تحقیق درمورد سیستم انتقال قدرت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

سیستم انتقال قدرت

جعبه دنده برای حفظ حرکت نرم و روان تمام چرخ دنده ها و محورها نیاز به روانکاری دارد این کار با پر کردن محفظه جعبه دنده به طور جزئی با روغن چرخ دنده غلیظ انجام می شود. چنانچه با نشتی روغن مواجه شدید تا پیش از برطرف کردن آن کلاج را عوض نکنید زمانی که محفظه های کلاج با روغن کثیف شده اند چاره ای جز تمیز کردن آن نیست اما تنها راه برگرداندن عملکرد مناسب کلاج تعویض دیسک است

سیستم انتقال قدرت دو وظیفه را در اتومبیل به عهده دارد: انتقال قدرت از موتور به چرخ های محرک و تغییر مقدار گشتاور. در تشریح سیستم انتقال قدرت به کرات از دو عبارت توان و گشتاور استفاده می شود که توضیح کوتاهی درباره هرکدام ضروری به نظر می رسد. عبارت «توان» نرخ یا سرعت انجام کار است. «تورک» یا گشتاور به زبان ساده یعنی گردش نیرو. با توجه به ارتباط بین دور موتور و توان، وجود جعبه دنده های چند نسبته ضروری است چرا که موتور اتومبیل بیشینه توانش را در سرعت های معین تحویل می دهد که البته منظور از سرعت همان RPM یا دور در دقیقه است. برای بهره گیری از همان دور موتورها در سرعت های مختلف حرکت که اینجا منظور از سرعت چیزی است که در آمپر سرعت دیده می شود، باید نسبت چرخ دنده بین موتور و چرخ های محرک تغییر یابد. اتومبیل درست مثل یک دوچرخه باید برای حرکت در محدوده ای از سرعت ها، چرخ دنده ها را تعویض کند. اما برخلاف دوچرخه سیستم انتقال توان اتومبیل امکان عقب رفتن را نیز برای شما فراهم می کند. در واقع دو مجموعه از چرخ دنده ها در سیستم انتقال توان وجود دارد: گیربکس یا جعبه دنده و دفرنسیال. وظیفه جعبه دنده تنظیم نسبت چرخ دنده است و دیفرانسیل نیز اجازه می دهد تا چرخ ها در سرعت های گوناگون بچرخند. جعبه دنده های دستی معمولاً دارای چهار یا پنج سرعت هستند و اغلب از اوردرایو یا بیش ران (وسیله ای در جعبه دنده که نسبت چرخ دنده را پایین می آورد و مصرف سوخت را کاهش می دهد) برخوردارند. در واقع اور درایو به وضعیتی گفته می شود که در آن محور یا شفت ورودی می تواند سریعتر از محور خروجی بچرخد که در نتیجه میزان مصرف سوخت در بزرگراه کاهش می یابد. در برخی از جعبه دنده ها از کلاج الکتریکی و یک سوئیچ استفاده می شود که درگیری یا عدم درگیری اوردرایو را کنترل می کند.دستاورد جالبی که در تعداد اندکی از اتومبیل ها دیده می شود، جعبه دنده دستی بدون کلاج است. در این نوع جعبه دنده یک دسته دنده و یک کلاج الکتریکی خودکار به کار می رود. علاوه بر این زمانی که راننده دنده ها را عوض می کند، سنسورهای سرعت و موقعیت، مینی کامپیوترها و تنظیم های گاز کاربراتور از افزایش بیش از حد دور موتور جلوگیری می کند. در واقع مثل بسیاری از نوآوری های دنیای اتومبیل این هم یک ایده قدیمی است که امروز به برکت تحول کامپیوتر میسر شده است. جعبه دنده های خودکار برای ترکیب سرعت و گشتاور عموماً از سه چرخ دنده رو به جلو استفاده می کنند. در جعبه دنده های سه سرعته اولین چرخ دنده برای شروع حرکت بیشترین گشتاور را در کمترین سرعت تحویل می دهد. چرخ دنده دوم برای حالت هایی مثل افزایش سرعت و بالا رفتن از سربالایی ها مقدار گشتاور و سرعت متوسطی  را ارائه می کند. سرانجام سومین چرخ دنده بیشترین سرعت با کمترین گشتاور را برای حرکت در بزرگراه فراهم می کند. یک چرخ دنده معکوس نیز حرکت رو به عقب را میسر می سازد. جعبه دنده دستگاهی برای تغییر توان و سرعت است که در جایی بین موتور و چرخ های متحرک وسیله ای نصب می شود. به عبارت دیگر این دستگاه راهی برای تغییر نسبت بین دور موتور و دور چرخ ها فراهم می کند. به گونه ای که در موقعیت های خاص حرکت بهترین حالت ممکن را داشته باشد. در برخی از انواع سیستم انتقال توان از وسیله ای موسوم به محور انتقال استفاده می شود. این وسیله به زبان ساده ترکیبی از جعبه دنده و دفرنسیال است که معمولاً می توان آن را در اتومبیل های چرخ جلو متحرک یافت، اما در اتومبیل های موتور وسط یا عقب نیز دیده می شود. البته در برخی از اتومبیل های کم نظیر موتور در جلو قرار دارد و در عین حال برای بالانس بهتر وزن از یک محور انتقال در عقب استفاده می شود.

گشتاور از توان به دست می آید. مقدار گشتاور قابل حصول از یک منبع توان، با فاصله ای از مرکز دوران که گشتاور در آن نقطه به کار می رود متناسب است. بنابراین منطقی است که اگر محوری (در این بحث میل لنگ) داشته باشیم که با هر سرعت اعمال شده ای می چرخد، می توانیم چرخ دنده هایی با اندازه های گوناگون روی آن قرار دهیم و نتایج مختلفی به دست آوریم. چنانچه چرخ دنده  بزرگی روی محور نصب کنیم می توانیم در لبه آن سرعت بیشتر و توان کمتری نسبت به یک چرخ دنده کوچکتر به دست آوریم. حال اگر محور دوم را موازی با محور محرک مان قرار دهیم و مطابق چرخ دنده های روی شفت متحرک، چرخ دنده هایی روی آن نصب کنیم، می توانیم تقریباً هر ترکیبی از توان و سرعت را که در محدوده توانایی موتور باشد به دست آوریم. این دقیقاً همان چیزی است که جعبه دنده اتومبیل به کمک چرخ دنده ها و دیگر اجزا انجام می دهد.در یک نگاه کلی دو نوع جعبه دنده وجود دارد: دستی و خودکار. در حالت اول

دانلود تحقیق درباره سیستم انتقال قدرت اتومبیل

اختصاصی از هایدی دانلود تحقیق درباره سیستم انتقال قدرت اتومبیل دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 8

CVTچگونه کار می کند؟

بعضی ها معتقدند نمی توان به یک سگ پیر حرکات جدید یاد داد،اما انتقال قدرت پیوسته ( CVT) که لئوناردو داوینچی ٥٠٠ سال پیش اندیشه اش را در سر داشت و در حال حاضر جای انتقال قدرت اتوماتیک را در بعضی خودروها گرفته،یک سگ پیر است که قطعا چیز جدیدی یادگرفته است !

در واقع از اولین CVT که در١٨٨٦ ثبت شده تاکنون تکنولوژی آن بهبود پیدا کرده است،امروزه چندین کارخانه خودروسازی از جمله جنرال موتورز،آیودی،هوندا و نیسان در حال طراحی CVT های خود هستند

Nissan HR15DE engine with Xtronic CVT

اگر درباره ی ساختار و طرزکار انتقال قدرت اتوماتیک در بخش دنده ی اتوماتیک چگونه کار می کند، خوانده باشید،می دانید که وظیفه ی انتقال قدرت، تغییر دادن نسبت سرعت چرخ و موتور است،به عبارت دیگر،بدون یک جعبه دنده خودرو فقط یک دنده خواهد داشت،دنده ای که به اتوموبیل اجازه دهد با سرعت مناسب حرکت کند

 یک لحظه تصور کنید در حال رانندگی با اتوموبیلی هستید که فقط دنده یک یا دنده سه دارد،در حالت اول خودرو با شتاب خوبی از حالت سکون حرکت می کند و می تواند از یک تپه با شیب تند بالا رود اما بیشترین سرعت آن به چند مایل در ساعت محدود می شود، از طرف دیگردرحالت دوم خودرو با سرعت ٨٠ مایل بر ساعت در یک بزرگراه به سمت پایین حرکت خواهد کرد اما تقریبا شتابی هنگام شروع حرکت نخواهد داشت و نمی تواند از تپه بالا رود

 جعبه دنده از تعدادی چرخ دنده استفاده می کند تا با تغییر شرایط رانندگی استفاده ی مناسبی از گشتاور موتور شود،دنده ها می توانند به طور دستی و یا اتوماتیک تغییر کند.

Mercedes-Benz CLK automatic transmission

در جعبه دنده های اتوماتیک قدیمی،چرخ دنده ها وظیفه انتقال و تغییر گشتاور و حرکت دایره ای را به عهده دارند،ترکیبی از چرخ دنده های سیاره ای تمام نسبت های دنده ای که لازم است را به وجود می آورند.معمولا ٤ دنده جلو و یک دنده معکوس،وقتی با این نوع جعبه دنده، دنده عوض می شود راننده ضربه ای را احساس می کند

 اصول CVT

 بر خلاف سیستم انتقال قدرت اتوماتیک،در سیستم انتقال قدرت با قابلیت تغییر پیوسته،جعبه دنده ای با تعداد مشخص چرخ دنده وجود ندارد یعنی در CVT چرخ دنده های دندانه دار درگیر با هم وجود ندارند رایج ترین نوع CVT بر اساس سیستم پولی کار می کندکه اجازه ی بینهایت تغییر بین بالاترین و پایین ترین دنده بدون گسستگی را می دهد.

 Ford Freestyle Duratec engine with CVT

اگر از اینکه چرا درباره ی CVT هم از واژه دنده استفاده می شود تعجب می کنید به خاطر بیاورید که منظور از دنده نسبت سرعت موتور به سرعت محور چرخ هاست،اگرچه CVT این نسبت را بدون استفاده از چرخ دنده های سیاره ای انجام می دهد اما باز هم از واژه دنده برای CVT استفاده می شود

CVT هایی بر اساس پولی

به جعبه دنده اتوماتیک توجه کنید،در آن دنیایی از چرخ دنده ها،ترمز ها، کلاچ ها و دستگاه های کنترل را خواهید دید در مقابل CVT به سادگی قالب مطالع است،بیشتر CVT ها فقط سه جزء اساسی دارند:

 ● یک تسمه محکم فلزی یا لاستیکی

 ● یک پولی متغییر محرک (ورودی)

 ● یک پولی خروجی

دانلود تحقیق کامل درباره استفاده از سیم محافظ خطوط انتقال نیرو جهت برق رسانی به روستاها

اختصاصی از هایدی دانلود تحقیق کامل درباره استفاده از سیم محافظ خطوط انتقال نیرو جهت برق رسانی به روستاها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 4

استفاده از سیم محافظ خطوط انتقال نیرو جهت برق رسانی به روستاها

چکیده:

پراکندگی روستاهای کوچک و بزرگ ایران و مشکلات برقرسانی به آنها یکی از موضوعات مهمی است که شرکتهای برق منطقه‌ای و دیگر مسئولان به آن گریبانگیر می‌باشند و عموماً بعلت بالا بودن هزینه در اغلب مواقع برقرسانی به این روستاها یا توجیه پذیر نیست یا امکان پذیر نمی‌باشد.

در این مقاله امکان استفاده از سیم محافظ خطوط انتقال نیرو در برقرسانی روستاها و مراکز مخابراتی و دیگر مراکز راهی مورد بررسی قرار می‌گیرد و بدلیل طولانی بودن و گستردگی خطوط انتقال نیرو استفاده از این مهم می‌تواند قابل توجه و بررسی باشد.

شرح مقاله:

امروزه با پیشرفت تکنولوژی برق، سیم محافظ در خطوط انتقال نیرو به خصوص خطوط فشارقوی 230 کیلوولت و بالاتر یک آلترناتیو مناسب و قابل توجه جهت برقرسانی به روستاها یا مصرف کنندگان کوچکی می‌باشد که در مسیر خطوط انتقال نیرو قرار دارند از این شیوه هم اکنون در کشور کانادا استفاده زیادی جهت برقرسانی به ایستگاههای تقویت کننده مخابراتی بین راهی که تامین نیرو جهت آنان ضروری بوده است بعمل آمده و بدلیل اقتصادی بودن این روش و عبور خطوط انتقال از بسیاری از نقاط روستائی یا ایستگاههای سوخت و مراکز تقویت کننده مخابراتی بین شهری می‌تواند در کشور ما مناسب باشد.

1ـ روش عمل:

با توجه به اینکه عموماً در خطوط انتقال نیروی 230 کیلوولت به بالا از سیم محافظ زمین استفاده شده است در این روش با استفاده از یکی از دو سیم محافظ همانگونه که در شکل (1) نشان داده شده است و عایق کردن آن بوسیله مقره‌های بشقابی در فاصله چندین اسپن و اتصال آن به اولیه یک ترانسفورماتور قابل تنظیم و با استفاده از یک سیستم کنترل کننده استاتیکی از ثانویه ترانسفورماتور بار مورد نیاز را با ولتاژ مورد نظر می‌توان تامین نمود.

/

شکل (1)ـ مدار معادل دستگاه تبدیل

2ـ مشخصات سیستم:

این دستگاه دارای قابلیت بهره‌برداری وسیعی می‌باشد. بطوریکه مشخصات یکی از این سیستم که در شکل (1) مدار معادل آن نشان داده شده است قابلیت زیر را دارا است.

1ـ2ـ تغییرات بار از صفر تا 100 درصد با پله‌های 2 /درصد

2ـ2ـ قدرت عایقی 695 کیلوولت

3ـ2ـ شرایط جوی 60ـ تا 50+ درجه سانتیگراد

4ـ2ـ ترانسفورماتور 35 کیلوولت آمپر

5ـ2ـ ولتاژ اولیه 50 کیلوولت

6ـ2ـ ولتاژ ثانویه 2/7 کیلوولت 120/240 ولت

7ـ2ـ ابعاد 6/0 × 5/1 ×1 متر

8ـ2ـ وزن مجموعه 2/2 تن

این مشخصات نشان می دهد که این سری دستگاه‌ها علاوه بر اینکه براحتی قابل حمل می‌باشند. ظرفیت آنها می‌تواند با توجه به نیاز منطقه تنظیم و خریداری گردد.

3ـ مقایسه فنی و اقتصادی:

برای مقایسه،این سیستم با روشهای دیگر برقرسانی از جمله مولدهای دیزلی کوچک که معمولاً در مناطق روستایی مورد استفاده قرار می‌گیرند و همچنین خطوط توزیع 20 کیلوولت مقایسه می‌گردد.

قیمت این سیستم حدود 150 دلار به ازاء هر کیلووات می‌باشد که در مقایسه با دیزلها تقریباً یکسان ولی از نظر بهره‌برداری و تعمیرات مسائل زیر قابل طرح می‌باشد.

1ـ3ـ مسائل بهره‌برداری:

بهره‌برداری از دیزل بخصوص در مناطق روستایی که دارای مشکلات تخصصی می‌باشد بسیار پیچیده‌تر بود و در مقایسه با این سیستم که دارای بهره‌برداری تقریباً اتوماتیک و در صورت نیاز امکان کنترل از راه دور می‌باشد هزینه‌های بسیار زیادی را دربر خواهد داشت و اصولاً هزینه بهره‌برداری دیزل ژنراتور بعلت وضعیت جغرافیائی کشور ما بسیار بالا بوده و گاهی تا 10 ریال بازاء هر کیلوواتساعت می‌رسد و از طرف دیگر چنانچه مشکلات سوخت رسانی را به آن اضافه کنیم ملاحظه می‌شود که پیچیدگی بهره‌برداری بسیار بالاتر می‌شود.

از مشکلات اشاره شده که بگذریم هزینه تامین سوخت با توجه به قیمت واقعی یک لیتر نفت گاز ده ریال جهت یک ایستگاه دیزل 100 کیلوواتی در طول یکسان رقمی حدود دو میلیون ریال می‌گردد و چنانچه رقم فوق را با این سیستم مقایسه نمائیم ملاحظه می‌شود که سرمایه‌گذاری این دستگاه معادل قیمت سوخت یک دستگاه دیزل ژنراتور مشابه در عرض یکسال می‌باشد.

2ـ3ـ هزینه تعمیرات و نگهداری:

مسئله مهمی که در تعمیرات وجود دارد با توجه به متحرک بودن سیستم دیزل ژنراتور نیاز به پرسنل فنی متخصص و رساندن وسائل یدکی که مسلماً در مناطق روستایی انجام این امر بسیار مشکل بوده و تجربه نشان داده است که ممکن است گاهی تا چندین روز یا هفته برق بعلت خرابی دیزل تامین نگردد.

3ـ3ـ مقایسه با خطوط توزیع 20 کیلوولت:

در صورتیکه تغذیه مناطق روستائی کوچک از طریق خطوط 20 کیلوولت تامین گردد با در نظر گرفتن قیمت یک کیلومتر خط 20 کیلوولت با توجه به نوع سیم و نوع پایه چوبی یا سیمانی مبلغی بین یک میلیون تا یک میلیون پانصد هزار ریال می‌باشد، لذا قیمت یک دستگاه از سیستم مورد نظر تقریباً معادل یک کیلومتر از خطوط 20 کیلوولت می‌باشد.

4ـ قابلیت اطمینان:

مورد دیگری که لزوم آن در برقرسانی به مراکز کشاورزی و ایستگاههای فرعی مخابراتی و دیگر مصارف مورد توجه می‌باشد قابلین اطمینان سیستم مورد بهره‌برداری می‌باشد.

عدم تحریک، امکان کنترل از راه دور و عدم وابستگی به سوخت و دیگر اقلام مصرفی در مورد سیستم‌های گردان و عدم نیاز به تخصص بالا در محل سبب می‌شود که سیستم فوق درجه اطمینان بالایی نسبت به تجهیزات دیگر تأمین نیرو خصوصاً در مناطق دور افتاده را دارا باشد.

نتیجه‌گیری:

با توجه به موارد و مطالب ذکر شده روش استفاده از سیم  محافظ خطوط انتقال نیرو به دلیل پائین بودن قیمت، سهولت در بهره‌برداری، عدم نیاز به نگهداری و ـ تعمیرات کوتاه مدت و قابلیت اطمینان زیاد می‌تواند روش پسندیده و مناسبی باشد و حداقل در کشور ما با توجه به وضعیت جغرافیائی کشور و توسعه خطوط انتقال 230 و 400 کیلوولت این سیستم می‌تواند بطور دقیق و جامع‌تری بررسی گردد و به نظر می‌رسد با بررسی‌های بیشتر امکان استفاده از این سیستم در بسیاری از نقاط کشور معقول و منطقی با پیشرفتی که در این تکنولوژی در چند ساله اخیر پیش آمده و مسلماً در سالهای آتی تحولات بیشتری را به همراه خواهد داشت این روش در کشور ما با وجود روستاهای کوچک و پراکنده در مجاورت خطوط انتقال نیرو می‌تواند مورد توجه قرار گرفته و تا حدودی موفق به حل مسئله برق رسانی به روستاهای دور دست کشور باشد.

دانلود مقاله کامل درباره انتقال گرما و حرارت محاسبه انتقال گرما در سطوح نانومقیاس

اختصاصی از هایدی دانلود مقاله کامل درباره انتقال گرما و حرارت محاسبه انتقال گرما در سطوح نانومقیاس دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 30

  انتقال گرما و حرارت

محاسبه انتقال گرما در سطوح نانومقیاس

دانشمندان با استفاده از یک نانونوک، با منبع گرمایی نانومقیاس، توانسته‌اند یک سطح موضعی را بدون تماس با آن گرم کنند؛ این کشف راهی به سوی ساخت ابزارهای گرمایی ذخیره اطلاعات و نانودماسنج‌ها خواهد بود. همه ساله نیاز بشر به ذخیره اطلاعات بیشتر و بیشتر می‌شود. درک چگونگی انتقال گرما در مقیاس نانو لازمه کاربرد این فناوری تأثیرگذار در ذخیره اطلاعات است. دانشمندان سراسر جهان سعی دارند تا فناوری‌های جایگزینی برای سیستم‌های ذخیره اطلاعات کنونی بیابند تا پاسخگوی نیاز روزافزون جوامع امروزی به ذخیره اطلاعات باشد؛ فناوری گرمایی ذخیره اطلاعات از جمله گزینه‌هایی است که به آن رسیده‌اند.

در این روش، با استفاده از یک لیزر، دیسک مورد نظر برای ذخیره اطلاعات را گرم کرده و به این ترتیب فرایند ثبت مغناطیسی پایدار می‌شود، به طوری که نوشتن داده‌ها روی آن آسان‌تر شده، پس از خنک شدن آن می‌توان داده‌ها را مجدداً بازیابی نمود. با استفاده از این روش، مشکل بحرانی حد ابرپارامغناطیسی که دستگاه‌های ضبط مغناطیسی با آن مواجه‌اند، برطرف می‌شود. در روش‌های کنونی دانشمندان بیت‌های اطلاعاتی را که در دمای اتاق کار می‌کنند، تا اندازه معینی کوچک می‌کنند، اما این بیت‌ها با این کار از لحاظ مغناطیسی ناپایدار شده، از محل خود خارج می‌شوند، در نتیجه اطلاعات روی آنها پاک می‌شود.

بررسی‌های اخیر دانشمندان فرانسوی درباره انتقال گرما بین نوک و سطح به پیشرفت مهمی در زمینه ذخیره گرمایی اطلاعات و دیگر کاربردها منجر شده است. آنها گرمایی را که بیشتر از طریق هوا و به شیوه رسانش، بین نوک سیلیکونی و یک سطح انتقال می‌یابد، محاسبه کردند.

Pierre-Olivier Chapuis از محققان این گروه می‌گوید: ”انتقال گرما در سطح ماکروسکوپی به خوبی شناخته شده است (وقتی برخورد مولکول‌ها در حالت تعادل موضعی ترمودینامیکی باشد با تابع پخش فوریه بیان می‌شود). همچنین انتقال گرما را می‌توان در یک نظام بالستیک خالص (وقتی که هیچ برخوردی بین مولکول‌ها وجود ندارد) محاسبه نمود. اما محاسبه انتقال گرما در نظام میانی، وقتی که مولکول‌ها با هم برخورد دارند، همچنان یک چالش به شمار می‌آید.“

دانشمندان در آزمایش خود از یک نوک دارای منبع گرمایی به ابعاد 20 nm که در فاصله بین صفر تا 50 نانومتری بالای سطح قرار می‌گیرد، استفاده کرده‌اند.

مولکول‌های هوای بین نوک و سطح، در تماس با این نوک داغ، گرم شده و روی سطح دیسک قرار می‌گیرند و گاهی هم قبل از آن با دیگر مولکول‌ها برخورد می‌کنند. این محققان برای اولین بار با استفاده از قانون بولتزمن درباره حرکت گازها، توانستند توزیع گرمایی در این مقیاس و نیز سطوح شارگرمایی را تعیین کنند. آنها نشان دادند که انتقال و انتشار گرما از نوک به سطح در مدت چند ده پیکوثانیه و بدون آن که تماس بین نوک و سطح برقرار شود، انجام می‌گیرد. آنها همچنین دریافتند که در فاصله کمتر از 10 nm این نوک داغ می‌تواند ضمن حفظ شکل، ناحیه‌ای به پهنای 35 nm را گرم کند و در بیشتر از این فاصله، شکل از بین رفته و لکه گرمایی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.

در این شکل گرما از نوک یک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) به سطح منتقل می‌شود. ناحیه گرم شده باعث برخورد مولکول‌‌های هوا به یکدیگر شده، درنتیجه یک سطح موضعی معین بدون هیچ تماسی گرم می‌شود.

با این روش که پیش‌بینی می‌شود تا سال دو هزار و ده به بازار راه یابد، می‌توان چگالی اطلاعاتی معادل تریلیون‌ها بیت (ترابایت) را دریک اینچ مربع جا داده و چگالی جریان را هم کمتر نمود. از این روش همچنین می‌توان در میکروسکوپ‌های گرمایی پیمایشی که مانند یک نانودماسنج، گرما و رسانش گرمایی در مقیاس نانو را حس می‌کنند، استفاده نمود. در این روش اطلاع از سطح شار گرمایی، برای تشخیص این که آیا به دمای بحرانی (مانند نقطه ذوب) رسیده‌ایم یا نه، بسیار مهم است. به گفته این محققان در این روش با کاهش گرمای منبع، می‌توان به بررسی دقیق‌تر نمونه نسبت به آنچه هم‌اکنون انجام می‌شود، پرداخت.

انتقال گرما به وسیله نانوسیالات

چکیده