بررسی مقاومت به خوردگی در لوله های فولادی مورد استفاده در ساخت تجهیزات از قبیل خطوط لوله[1]، لوله های درون چاهی[2]، تجهیزات سرچاهی[3] در مجموعه مخازن گازی ترش و همچنین انتخاب آلیاژ مقاوم به خوردگی ازاهمیت بالایی برخوردار است .

 

باتوجه به اینکه فرایند شناسایی و انتخاب مواد در صنایع نفت و گاز عمدتا بر اساس تجربیات موجود در این صنعت، استاندارهای مرجع و یا ارائه خدمات مهندسی مشاوره توسط شرکتهای طراحی خارجی در ایران انجام می گیرد، در این پروژه با جمع آوری اطلاعات مرجع و بررسی محدودیتهای خوردگی، نسبت به تهیه و ارائه نرم افزار انتخاب مواد اقدام نموده و سپس با انجام آزمایشهای مرتبط امکان بکارگیری آلیاژ پیشنهادی توسط نرم افزار فوق الذکر جهت بکارگیری درشرایط سیال میدان گازی ترش بررسی می گردد.

 

تئوری و مروری بر تحقیقات گذشته

 

 2-1- تقسیم بندی انواع خوردگی و مکانیزمها

 

 درشرایط کلی ده حالت مکانیزم خوردگی وجود دارد که با توجه به نوع تجهیزات و شرایط محیطی یک و یا ترکیبی از چند مکانیزم هم زمان پدید می آید [1,2].

 

2-1-1- خوردگی عمومی

 

خوردگی یکنواخت معمولترین نوع خوردگی است. معمولا بوسیله یک واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی بطور یکنواخت در سر تا سر سطحی که در تماس با عامل خورنده قراردارد، مشخص می شود ] 4 [.

 

خوردگی یکنواخت را به طرق زیر می توان متوقف و یا کم نمود:

 

الف- انتخاب مواد و پوشش صحیح

 

ب- استفاده از ممانعت کننده ها

 

ج- استفاده از حفاظت کاتدی وآندی

 

2-1-2- خوردگی موضعی

 

 انواع مختلف خوردگی موضعی عبارتند از: خوردگی حفره ای ، خوردگی شیاری و خوردگی رشته ای، که در زیر به توضیح آنها می پرداریم [2].

 

2-1-2-1- خوردگی حفره ای

 

حفره دار شدن یکی از مخرب ترین انواع خوردگی می باشد و در اثر سوراخ شدن تجهیزات یا قطعات فلزی، باعث بلا استفاده شدن آنها می شود، در حالی که تقلیل وزن حاصل از این نوع خوردگی ناچیز است. این نوع خوردگی دو پیامد مهم را به همراه دارد [2]:

 

الف– سبب کاهش ضخامت، ایجاد حفره وتغیرشکل ظاهری سطح می شود.

 

ب- حفره های تشکیل شده غالبا مخروطی شکل اند و ایجاد تمرکز تنش می نمایند.

 

منشاء پیدایش حفره ها عدیده است که از آن جمله می توان خراشهای سطحی، نابجائیهای برآمده، تغییرات محیطی و یا رسوبات سطحی را-که سبب متفاوت شدن سرعت انحلال فلز می شوند- نام بردکه غالبا بر روی لایه فیلم محافظ و یا پوشش سطحی و یا سطح فلز ایجاد می شوند. اگر خوردگی حفره ای در سطح وسیعی از فلز گسترده شده باشد معمولاحفره ها از عمق کمتری برخوردار می باشند که آنها را کم عمق و اگر حمله درسطح کوچکی از فلز تمرکز یافته باشد، حفره ها عمیقتر شده به آنها عمیق  می گویند. حفره ها پیلهای آندی هستند که توسط زمینه کاتدی محاصره شده اند. خوردگی حفره ای پس از طی مرحله پیدایش  طبق یک فرایند اتوماتیک یا اتوکاتالیتیک و خودپیش برنده رشد می کند. این مطلب در شکل (2-1) نشان داده شده است.

 

شکل2-1 . شماتیک پیدایش خوردگی حفره ای [2].

 

در اینجا فلزM  بوسیله محلول نمک طعام اکسیژن دار در معرض حفره دارشدن قرار می گیرد. در حالیکه انحلال سریع فلز در داخل حفره واقع شده، احیاء اکسیژن روی سطح مجاور انجام می شود. این واکنش خوردگی “خود پیش رونده” و “خود تکثیر” می باشد. انحلال سریع فلز در داخل حفره باعث ایجاد بار مثبت اضافی در این ناحیه می شودکه در نتیجه برای برقراری تعادل الکتریکی یونهای کلر به داخل حفره مهاجرت می کنند. بدین ترتیب در داخل حفره غلظت بالایی از MCl ایجاد می شود و در نتیجه هیدرولیز، غلظت بالایی از  Hبوجود می آید. چون قابلیت انحلال اکسیژن در محلولهای غلیظ تقریبا صفر است، هیچ گونه احیاء اکسیژن در داخل حفره صورت نمی گیرد و واکنش کاتدی احیاء اکسیژن روی سطح خارجی مجاور حفره باعث حفاظت آن سطح در مقابل خوردگی می شود. به عبارتی حفره ها بقیه سطح فلز را حفاظت کاتدی می کنند و عمق حفره ها زیادترمی شود [2].

 

جدول 2- 1. اثر عناصر آلیاژی بر مقاومت در برابر حفره دار شدن آلیاژهای فولاد زنگ نزن [4,5,6,7].

 

 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنصر	مقاومت دربرابرحفره دارشدن
کروم	افزایش می دهد
نیکل	افزایش می دهد
مولیبدن	افزایش می دهد
سیلسیم	کم می کند ،بامولیبدن افزایش می دهد
تیتانیم	درکلرورفریک کم می کند،دربقیه مواردبی اثراست
گوگرد	کم می کند
کربن	کم می کند
نیتروژن	افزایش می دهد
مس	کاهش می دهد ولی رشد حفره راکاهش می دهد
قلع	افزایش می دهدولی رشد حفره راافزایش می دهد
منگنز	کاهش می دهد

اکثر حفره دار شدنها به همراه هالوژنها می باشد. در این رابطه کلروها، برومورها و هیپوکلریت ها متداول ترین و رایج ترین می باشند که اکثر انهدامهای ناشی ازحفره دارشدن در اثر کلروها و یونهای حاوی کلر می باشند. هالوژنیدهای مس، آهن، جیوه شدیدا خورنده می باشند و برای ایجاد خوردگی، کلرورمس و آهن نیازی به وجود اکسیژن ندارند. افزایش سرعت انتقال سیال معمولا احتمال حفره دارشدن را کم ترمی نماید. افزودن %2 مولیبدنیوم به فولاد زنگ نزن 8-18 مقاومت این آلیاژ را در برابر خوردگی حفره ای افزایش می دهد [5].

 

2-1-2-2- خوردگی شیاری[14]

 

این نوع خوردگی در مدخل ها ،گوشه ها وکناره ها اتفاق می افتد و مکانیزمی شبیه به خوردگی یکنواخت داشته با این تفاوت که پلاریزاسیون غلظتی بیشترین سهم انجام این نوع خوردگی را به خود اختصاص می دهد. این خوردگی درقالب دو مکانیزم شناخته شده است [2]:

 

الف) خوردگی ناشی از غلظت اکسیژن

 

ب) خوردگی ناشی از تفاوت در غلظت یون فلزی

 

اکسیداسیون آندی   M———- M2+ + 2e

 

     :احیاء کاتدی O2 + 2H2O + 4e ——— 4OH–

 

با افزایش خوردگی در داخل شیار، سرعت احیاء اکسیژن در سطوح مجاور نیز افزایش می یابد. بدین ترتیب سطوح مجاور شیار به طریق کاتدی حفاظت می شوند. این نوع خوردگی در اکثر محیطها اتفاق می افتد اگر چه در محیطهایی که حاوی کلرور می باشند بسیار شدیدتر است [4].

 

خوردگی شیاری باعث ایجاد تمرکز تنش خواهد شد که می تواند موجبات خوردگی تنشی و یا خوردگی خستگی را فراهم کند. فلزاتی که برای حفاظت از خود از لایه های اکسیدی یا لایه های غیرفعال استفاده می نمایند در مقابل خوردگیهای موضعی و از آن جمله خوردگی شیاری مقاومت کمی نشان می دهند (این لایه ها بوسیله غلظتهای بالای کلرورهیدروژن از بین می روند).

 

تاثیر پارامترهای هندسی و الکتروشیمیایی بر مقاومت در برابر خوردگی شیاری در جدول 2-2 ارائه شده اند.

 

جدول 2-2. تاثیر پارامترهای هندسی و الکتروشیمیایی بر مقاومت در برابر خوردگی شیاری [4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

افزایش پارامتر	مقاومت خوردگی شیاری
دانسیته جریان بحرانی آندی(ic)	کاهش یابد
پهنای دهانه شیار(W)	کاهش یابد
پتانسیل غیرفعال شدن(Ep)	کاهش یابد
پتانسل فعال(Ea)	کاهش یابد
مقاومت مخصوص محلول(P)	کاهش یابد

بررسی جدول (2-2) نشان می دهدکه بهترین مقاومت در برابرخوردگی شیاری در مورد یک فلز فعال – غیرفعال با شرایط زیر بدست می آید:

 

• منطقه انتقال فعال به غیر فعال باریک

 

• دانسیته جریان بحرانی کوچک

 

• منطقه غیر فعال وسیع

استرایکر [4] شاخصی برای خوردگی شیاری(CCI) [17] ارائه نمود که درانتخاب مواد کاربرد زیادی دارد که بصورت حاصل ضرب جهت لبه هایی که در معرض خوردگی قرار می گیرند (S) و ماکزیمم عمق خوردگی (D) می باشد، یعنی : CCI = S x D

 

2-1-2-3- خوردگی رشته ای[18]    

 

خوردگی رشته ای یک نوع خاص از خوردگی شیاری است که باعث تضعیف یا از بین رفتن قطعه نمی شود بلکه تنها به ظاهر جسم صدمه می زند و عموما در صنایع  نفت از اهمیت بالایی برخوردار نیست [3].

اکسیداسیون روغن­ها علاوه بر تغییر ویژگیهای روغن­ها، بر سلامت مصرف کنندگان تاثیر سوئی می­گذارد. یکی از مهمترین روشها، جهت جلوگیری از اکسیداسیون، استفاده از آنتی­اکسیدانها است. به دلیل اثرات مضر آنتی­اکسیدانهای سنتزی، در سال­های اخیر توجه زیادی به آنتی­اکسیدانهای طبیعی استخراج شده از گیاهان شده است. در این پژوهش اثر روش استخراج با سه نوع حلال (آب، اتانول و اتانول – آب 50 درصد) بر راندمان و خصوصیت آنتی اکسیدانی عصاره گیاه هلپه ارزیابی شد تا مناسبترین روش استخراج برای استفاده بهینه از این محصول جانبی، تعیین شود. در این روش استخراج با حلال، گیاه خورد شده با سه حلال فوق به نسبت (1به 10) مخلوط و در مدت زمان 24 ساعت در دمای اتاق و بر روی شیکر با سرعت rpm 250 انجام شد. اندازه گیری فنل تام عصاره ها با استفاده از روش فولین سیوکالتیو و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره ها با استفاده از روش های حذف رادیکال های آزاد DPPH، تست بتاکاروتن- لینولئیک اسید و شاخص پایداری اکسایشی با دستگاه رنسیمت طی شرایط حرارتی اندازه گیری و با آنتی اکسیدان سنتزی BHA مقایسه گردید. در ادامه سه نوع عصاره بدست آمده را با غلظت ppm 200 جهت پایدارسازی حرارتی روغن کانولا به آن اضافه شد و با آنتی اکسیدان BHA در دمای 180 درجه سانتیگراد در فواصل زمانی 5 ساعته و به مدت 30 ساعت  با 8 شاخص حرارتی از جمله OSI، عدد پراکسید، عدد کربنیل، عدد

 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 کونژوگه، شاخص رنگی، ترکیبات قطبی، اندیس اسیدی و اندیس یدی مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که بیشترین میزان فنول (ppm 03/232/61) بدست آمده مربوط به عصاره­ی (اتانول- آب) می­باشد که بر مبنای اسید گالیک بیان می­شود همچنین بیشترین میزان توکوفرول (ppm 87/258/95)، مربوط به عصاره­ی (اتانول- آب) می­باشد ولی مقدار آن از لحاظ آماری با سایر نمونه ها اختلاف معنی دار نداشت. همچنین بیشترین درصد مهار در آزمون حذف رادیکال­های آزاد (71/2±19/47) و در سیستم بتاکاروتن- لینولئیک اسید (92/1±50/33)، هر دو مربوط به عصاره هیدروالکلی (اتانول- آب) ماسراسیون در غلظت ppm 200 میباشد. نتایج حاصل از شاخص پایداری اکسیداتیو در غلظت ppm 200 نیز نشان داد نمونه حاوی آنتی اکسیدان سنتزی BHA (22/0±08/5 ساعت) موثر تر از  بقیه ی عصاره ها واقع شد و با سایر نمونه ها اختلاف معنی دار داشت.

 

واژگان کلیدی: گیاه هلپه، ماسراسیون، فنول، توکوفرول، DPPH، بتا کاروتن- لینولئیک اسید، شاخص پایداری اکسایشی، روغن کانولا.

 

فصل اول

 

                                                                                                    کلیات تحقیق

 

 

 

 

مواد و روشها

 

در این تحقیق درپی بررسی تحلیل اقتصادی صنایع‌دستی استان گیلان و تأثیر آن در رشد و توسعه این استان هستیم. جهت گردآوری اطلاعات،آمار و سوابق و یافته‌های پژوهشی در زمینه موضوع تحقیق از كتابخانه‌ها و مراكز اطلاع‌رسانی و اسناد، سالنامه‌های آماری استان گیلان، مقالات، ارتباطات اداری سازمانی، استعلام از سازمان میراث فرهنگی، صنایع‌دستی و گردشگری استان گیلان و استفاده از سایتهای اینترنتی و كتابخانه‌های دیجیتالی و بررسی مصاحبه‌ها و نظرات دست‌اندركاران و مسئولان ذیربط و نظرات صنعتگران شاغل در این بخش استفاده شده است. روش تحقیق توصیفی، کمّی و كاربردی است و در نهایت ارائه راهكارها و الگوهای كاركردی در موضوع تحقیق، از روشها و اهداف اصلی تحقیق است.

در این پژوهش همچنین تأثیر صنایع‌دستی بر بخشهایی چون گردشگری، درآمد سرانه، تولید ملی، توسعه صادرات و اشتغال استان بررسی می‌گردد. مشكلات و موانع توسعه صنایع‌دستی استان گیلان مورد بررسی قرار می‌گیرد و در ادامه راهكارها و پیشنهادهایی برای توسعه و ارتقاء جایگاه و تقویت بازار صنایع‌دستی استان گیلان ارائه می‌گردد. اطلاعات مورد نیاز این تحقیق كه جمع‌آوری شده و مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند، شامل موارد زیرند:

 

– تعداد افراد شاغل در بخش صنایع‌دستی به تفكیك شاخه‌های صنایع‌دستی استان گیلان در سال 1390.

 

– تعداد صنعتگران شناسایی شده در بخش صنایع‌دستی استان گیلان بین سالهای 1384 تا1390.

 

– نسبت شاغلان بخش صنایع‌دستی به كل شاغلان استان گیلان طی سالهای 1384 تا 1390.

 

– میزان فروش صنایع‌دستی استان گیلان بین سالهای 1388 تا 1390.

 

– آمار صادرات گمركات استان گیلان بین سالهای 1385 تا 1387.

 

محدوده جغرافیایی (مکانی) تحقیق حاضر، كلیه مناطق شهری و روستایی استان گیلان را شامل می‌شود و جامعه آماری تحقیق نیز كلیه صنعتگران شاغل در بخش صنایع‌دستی استان گیلان می‌باشد، محدوده زمانی پژوهش نیز بین سالهای 1384 تا 1390 در نظر گرفته شده است و فرض تحقیق براین است که رشد صنایع‌دستی در استان گیلان از جنبه‌های مختلف سبب توسعه اقتصادی استان می‌گردد.

 

 

 

 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 

تجزیه و تحلیل

 

 

 

صنایع‌دستی بهترین راه اشتغالزایی

 

 

 

جدول 1 : تعداد افراد شاغل در بخش صنایع دستی در سال 1390به تفكیك شاخه‌های صنایع دستی استان گیلان

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

رشته	تعداد افراد مشغول بكار	نسبت شاغلان این رشته به كل شاغلان بخش صنایع دستی        (به درصد)
گلیم بافی	3200	83/27
حصیربافی	2000	39/17
بافتنی های سنتی	800	96/6
چادر شب بافی	600	22/5
قلاب بافی	350	04/3
مروارید بافی	220	91/1
قلاب دوزی	120	04/1
معرق چوب	100	87/0
سفال و سرامیك	100	87/0
منبت	70	61/0
خراطی	70	61/0
نازك كاری	50	43/0
بامبو بافی	50	43/0
سایر رشته ها	3770	78/32

     منبع :اداره كل میراث فرهنگی استان گیلان

 

جدول شماره1 تعداد افراد مشغول بكار در شاخه‌های مختلف صنایع‌دستی استان را به ترتیب از بیشترین افراد شاغل در یك رشته تا كمترین آنها نمایش می‌دهد. این جدول همچنین نسبت فعالان هر یك از شاخه‌ها به كل شاغلان حوزه صنایع‌دستی استان را در سال1390 نشان می‌دهد. بیشترین نسبت شاغلان مربوط به گلیم‌بافی است و حصیربافی و بافتنیهای سنتی در مراتب بعدی قرار دارند. منظور از سایر رشته‌ها، آنهایی هستند كه افراد شاغل در آنها بسیار كمتر از50 نفر می‌باشند.

 

جدول 2 :تعداد صنعتگران شناسایی شده در بخش صنایع دستی استان گیلان بین سالهای 1384 تا 1390،

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

سال	تعداد صنعتگران شناسایی شده	نرخ رشد به درصد
1384	700	——
1385	1200	43/71
1386	350	83/70-
1387	700	100
1388	1300	71/85
1389	1500	38/15
1390	5700	280

                منبع :اداره كل میراث فرهنگی استان گیلان

آب­های جاری یا رودخانه­ها از مهم­ترین منابع آب هستند که نقش مهمی در تأمین آب مورد نیاز فعالیت­های مختلف کشاورزی، صنعت، شرب و تولید برق دارند. آگاهی از کمیت وکیفیت منابع آب یکی از نیاز­های مهم در برنامه­ریزی و توسعه منابع آب، حفاظت و کنترل آن است. بدیهی است برای آگاهی ازكیفیت منابع آب وتولید اطلاعات جامع و کامل باید پایش­های دائمی انجام شود. چرا كه داشتن اطلاعات جامع، صحیح وقابل اطمینان با دوره­های زمانی مناسب می­تواند عامل مهمی در تصمیم گیری­ها و سیاست­گذاری­ها باشد [13].

 

رودها نه تنها آب بلکه مقدار زیادی رسوب، کانی­های محلول و پوده­های غنی از مواد غذایی حاصل از پسماند گیاهان و جانوران زنده و مرده را به پایین دست حمل می­کنند. تغییرات یک رودخانه نه تنها وابسته به سرزمین­های گوناگونی است که از آنها می­گذرد، بلکه به تغییرات فصلی و تفاوت میان سال­های خشک و تر نیز مربوط می­شود. تغییرات سالانه و فصلی حجم آب، رسوبات و مواد مغذی شسته شده در یک حوزه آبخیز ممکن است بسیار زیاد باشد، به ویژه در مناطق خشک که بخش بزرگی از بارش سالانه در چند طوفان می­بارد [24].

 

گستردگی کشور، تنوع شرایط اقلیمی، توزیع نامناسب عرصه­های سکونت و فعالیت، نگاه فیزیکی تصمیم گیران کشور به پدیده­ها، گرایش توجه عمومی به منافع کوتاه مدت و مانند آن، همه دست به دست هم داد تا مدیران و افکار عمومی را متقاعد سازد که تنها راه مبارزه با خشکسالی و کم آبی، ایجاد سدهای متعدد بر روی تمامی جریان­های آبی کشور است. ایجاد سدهای مخزنی و سایر سازه­های آبی از جمله فعالیت­هایی است که با وجود منافع اقتصادی و اجتماعی می­تواند خسارت­های جبران ناپذیری بر منابع زیستی و زیست بوم­های آبی وارد نماید [59].

 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

ایجاد سدها، از طریق تأثیر بر رژیم آبی و بستر جریان در ناحیه زیر دست سد تغییرات شگرفی را بر غلظت مواد مغذی، بار مواد آلی و معدنی حمل شده به وسیله رودخانه، میزان اکسیژن محلول، تغییرات شرایط دمایی و … ایجاد نموده و از این طریق بر تنوع جوامع زیستی و غنای گونه­ای تأثیر گذاشته و گاه خسارت­های جبران ناپذیری را بر زیست بوم رودخانه وارد می­کند [54].

 

بی­مهرگان کفزی از جمله موجوداتی هستند که به دلیل قدرت تحرک ناچیز، وابستگی و تأثیر پذیری شدید از شرایط فیزیکی، شیمیایی و زیستی محیط رودخانه می­توانند اثرات ناشی از تخریب زیستگاه و تغییرات کوتاه مدت یا بلند مدت آن را نشان دهند. تغییر در پارامترهای زیستگاه از جمله شیب، جنس بستر، سرعت جریان آب، دمای آب و تغییرات اقلیمی می­توانند کمیت و کیفیت جوامع زیستی یک زیست بوم آب جاری را تغییر دهند، ارزیابی تغییرات ایجاد شده در ویژگی­های جمعیتی این موجودات می­تواند تأثیر هر یک از پارامترهای فوق را روشن سازد [40، 68].

 

به نظر می­رسد ساختن سد روی رودخانه­ها و ایجاد مخازن در حال حاضر یکی از مهم­ترین علل از بین رفتن زیستگاه­ها و تغییرات هیدرولوژیک در آب­های جاری است. اگر چه بیش از نیمی از سیستم­های رودخانه­ای بزرگ جهان متأثر از سد سازی هستند، اما مطالعات زیستی که سیستم رودخانه­ای را قبل و بعد از احداث سد مقایسه کند بسیار کم است[80].

 

رودخانه زاینده رود یكی ازبزرگترین رودخانه­های ایران و مهم­ترین رودخانه جاری درفلات مركزی ایران است که رژیم جریان آن تحت تاثیر سد زاینده رود قرار دارد. این تحقیق به منظور بررسی اثر سد زاینده رود بر ویژگی­های کیفی آب و جوامع درشت بی­مهرگان کفزی بستر رودخانه زاینده رود در ناحیه بالا دست و پایین دست سد صورت گرفت.

 

اهداف تحقیق:

 

• بررسی خصوصیات کیفی و زیستی رودخانه زاینده رود در طی یک سال به منظور مشخص شدن اثر سد هر یک از این پارامترها

 

• بررسی شاخص­های کیفی آب و شاخص­های تنوع بی­مهرگان کفزی در رودخانه زاینده رود و همبستگی بین آن­ها

فصل دوم

 

بررسی و مرور منابع

 

 رودخانه­ها سیستم­های دینامیکی هستند که اگرچه وسعت بسیار کمی از سطح کره زمین را به خود اختصاص داده­اند، اما زیستگاه تعداد زیادی از گونه­های گیاهی و جانوری می­باشند. اهمیت رودخانه­ها و سیستم­های زیستی آن­ها به ویژه برای کشور ایران که در اقلیمی خشک واقع شده بسیار حائز اهمیت است. افزایش جمعیت و رشد روز افزون مصرف آب از یک سو و محدودیت منابع آب به خصوص در اقلیم­های خشک از سوی دیگر بشر را با چالشی بزرگ مواجه ساخته است [59].

1-1- کلیات

 

افزایش تأثیرات منفی انرژی فسیلی بر روی محیط زیست، مانند گرم شدن جهانی و بحران در دسترس بودن انرژی، بسیاری از کشورها را بر آن داشته است که از انرژی­های جایگزین دیگری مانند انرژی خورشید، باد و خورشید-هیدروژن استفاده کنند. این انرژی­ها تجدیدپذیر و دوست­دار محیط زیست هستند، به گونه‏ای که پاسخ­گوی تقاضای روزافزون بشر برای انرژی می­باشند. انرژی باد، سریع­ترین منبع انرژی رو به رشد در جهان، یک منبع انرژی تجدیدپذیر و تمیز است. اکنون کشورهای بسیاری، به خصوص در اروپا، ایالات متحده آمریکا، چین و ملل دیگر، توجه خاصی به این منبع انرژی دارند ]1[.

 

بر اساس اطلاعات سازمان انرژی­های نو ایران (سانا)،استفاده از انرژی باد در طول سالیان اخیر بیشترین رشد را در مقایسه با سایر انرژی­های نو تجربه کرده است و توربین­های بادی هر روز بهینه­تر و با ظرفیت توان بیشتر به بازار عرضه می­شوند. تاریخچه انرژی بادی یک سیر تکاملی را به استفاده از قطعات سبک و ساده برای به حرکت درآوردن پره­ها بوسیله نیروی بازدارنده[1] طی کرده است. آسیاب­های بادی که در قدیم مورد استفاده قرار می­گرفتند نخستین نوع توربین­های بادی بودند که به عقیده تمامی کارشناسان نخستین بار توسط ایرانیان به کار گرفته شد ]2[.

 

با وجود این پیشینه ارزشمند تاریخی و علی‌رغم پتانسیل­های موجود و مناطق مستعد بادخیز کشور، توسعه صنعت باد در ایران با پیشرفت مناسبی روبرو نشده است. در حال حاضر در وزارت نیرو، نصب MW5000 نیروگاه تجدیدپذیر در قانون برنامه پنجم توسعه هدف­گذاری شده است که از این میزان MW4500 آن برای توسعه باد در نظر گرفته شده است و می‌توان گفت در پنج سال آینده قریب به MW4000 بازار برای توسعه بخش خصوصی وجود خواهد داشت. هم اکنون سایت­های بادی بینالود و منجیل، بزرگ­ترین سایت­های بادی کشور محسوب شده که تقریبا MW100 از برق مورد نیاز کشور را تامین می­کنند، این مقدار سهم ناچیزی از مقدار کل انرژی برق تولید شده در کشور را تشکیل می­دهد ]2[.

 

جدول1-1 نیز میزان ظرفیت نیروگاه­های بادی نصب شده در کشورهای شاخص استفاده کننده از انرژی باد را نشان می­دهد.

 

اغلب پره­های توربین، چه کوچک و چه بزرگ، قسمت­های اصلی مشابهی دارند: پره­ها، شفت­ها، چرخ­دنده­ها، ژنراتور، و یک کابل (برخی از توربین­ها ممکن است دارای جعبه دنده نباشند). کلیه این قسمت­ها با هم کار می­کنند تا انرژی باد را به الکتریسیته تبدیل نمایند. در این بین، پره یکی از مهمترین اجزای توربین­های بادی است که وظیفه آن تولید نیروی لازم برای چرخاندن محور اصلی توربین است. طراحی پره توربین­های بادی یکی از مهم­ترین و اصلی­ترین بخش­های طراحی توربین به شمار می­شود که با توجه به شرایط بسیار متغیر بهره­برداری و اعمال بارهای شدید بر آن، انتخاب جنس و طراحی سازه­ای آن از اهمیت زیادی برخوردار است. مواد مورد استفاده در ساخت پره­ها به طور قابل ملاحظه­ای بر روی کارایی و خواص آن­ها، مانند وزن پره، مکانیزم آسیب، و عمر خستگی اثرگذار است. پره­های توربین­های بادی از مواد ناهمسان­گرد ساخته می‏شوند که معمولاً از کامپوزیت­های زمینه پلیمری، در ترکیبی از یک تک پوسته و کامپوزیت ساندویچی تهیه شده‏اند. طراحی­های امروزی عمدتاً بر اساس کامپوزیت­های تقویت شده با الیاف شیشه[1] (GFRP) صورت می‏گیرد. به طور کلی مواد مورد استفاده در ساخت پره­های توربین بادی بایستی تحمل بارگذاری­های خستگی شدید را در شرایط کاری داشته باشند ]1[.

 

در تولید پره‌های توربین بادی کوچک و متوسط معمولاً از روش لایه‌گذاری دستی و در پره بزرگ و حتی متوسط با توجه به اهمیت وزن و استحکام سازه از روش تزریق رزین به کمک خلأ (VIP) استفاده می‌شود. یکی از موضوعاتی که باید در طراحی محصولات مهندسی مورد استفاده قرار گیرد آن است که عمر محصول تولیدی چقدر خواهد بود. عمر در این محصولات به صورت مدت زمانی تعریف می­شود که محصول قادر است تحت بارهای سرویس عمل­کرد مورد انتظار را داشته باشد. عمر یک قطعه می­تواند به کوتاهی یک بار استفاده تعیین شود، از سوی دیگر در برخی محصولات باید قابلیت تحمل میلیون­ها سیکل در نظر گرفته شود که توربین­های بادی نیز از این دسته­اند. محصولاتی با چنین عمرهای بالایی مستعد برای شکست خستگی هستند.

 

گسترش ابزارهای مورد نیاز جهت تعیین عمر خستگی مواد ساخته شده از کامپوزیت با کندی روبروست، دلیل این امر را باید در ماهیت لایه­ای و غیریکنواخت این مواد جست و جو کرد، به طور مثال اگر در فلزات تنها عامل خرابی را طول ترک تشکیل می­دهد، مواد کامپوزیتی حالت‌های مختلف شکست را از خود بروز می­دهند که از آن جمله می­توان به ترک خوردن زمینه[6]، جدایش الیاف از زمینه[7]، کمانش

 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 الیاف، جدایش لایه­ها[8]، شکست تک­لایه و شکست الیاف اشاره کرد. معمولاً در یک شکست ناشی از خستگی در مواد کامپوزیتی ترکیبی از مکانیزم­های فوق فعال است و این مسأله به خودی خود تحلیل­های خستگی را با چالش­های فراوانی روبرو می­کند. حال اولین قدم در تحلیل­های خستگی تعیین منحنی S-N به صورت آزمایشگاهی و در قدم بعد شناسایی مکانیزم­های مختلف واماندگی خستگی می­باشد. با مشخص شدن این داده‌ها، مهندسین می‌توانند به تخمین‏های اولیه خستگی جهت ساخت محصول برای صنعت و خریداران کمک نمایند.

 

2-1- اجرای پروژه

 

در گام اول نیاز صنعت در ساخت پره‌های توربین بادی مورد بررسی قرار گرفت، از آنجا که آزمون‎های دینامیک با توجه به نوع سازه حائز اهمیت هستند طی جلسات برگزار شده در پژوهشکده هوا خورشید دانشگاه فردوسی مشهد موضوع بررسی رفتار خستگی کامپوزیت­های زمینه پلیمری (اپوکسی) تقویت شده با پارچه بافته شده با الیاف شیشه­ای E-glass، که در ساخت پره­های توربین بادی به کار می­روند، مطرح شد. در ادامه با مطالعه استانداردها و کارهای صورت گرفته بر روی خستگی کامپوزیت‌های زمینه پلیمری امکان‌پذیر بودن و قابلیت اجرای پروژه در دستور کار قرار گرفت. برای این کار لایه­گذاری نمونه­ها را به صورت ترکیبی از الیاف با جهات گوناگون در نظر گرفته شد که به نوعی شرایط به شرایط عمل­کرد واقعی پره­های توربین نزدیک‏تر شده باشد. در این مرحله نمونه سازی با استفاده از روش دستی و نیز تزریق به کمک خلأ در کارگاه کامپوزیت پژوهشکده هوا خورشید دانشگاه فردوسی مشهد، انجام گرفت. بعد از برش دادن ورق­های کامپوزیتی، به منظور ساخت نمونه، مقاطع برش خورده ماشین­کاری شده و در نهایت نمونه نهایی به دست آمد. پیش از شروع آزمون خستگی با تعریف آزمون‌های مورد نیاز و انجام آن‌ها از کالیبره بودن دستگاه مورد استفاده اطمینان حاصل شد. در مرحله بعد با انجام تست کشش و شروع تست خستگی مشکلات اولیه انجام تست از جمله شکستن نمونه در فک‌های دستگاه و مشکلات ساخت نمونه‌ مورد بازبینی قرار گرفت و طی جلساتی راهکارهای حل مشکلات مطرح شد.

 

در گام بعدی با توجه به تعداد نمونه‌های لازم جهت آزمون خستگی و کشش ابعاد صفحه اصلی مشخص و نمونه نهایی تولید شد. با انجام آزمون کشش بارهای اعمالی برای انجام آزمون خستگی تعیین و تست بر روی نمونه‌ها آغاز شد. بر روی نمونه‌های آماده شد به هر دو روش دستی و VIP،رزین و الیاف آنالیز حرارتی TGA صورت گرفت تا بتوان با نتایج به دست آمده از تصویر برداری SEM از سطوح شکست خستگی مکانیزم‌های غالب خستگی شناسایی شود.

 

3-1- هدف از انجام تحقیق

 

با توجه به اهمیت موضوع خستگی در پره­های کامپوزیتی توربین­های بادی، در این پژوهش، اثر بارگذاری خستگی در دو روش VIP و لایه­گذاری دستی مورد بررسی قرار گرفت. لازم به ذکر است که در هر کدام از روش­های مذکور جهت­گیری­های معینی از الیاف و پارچه شیشه­ای به کار گرفته شد تا بتوان تأثیر این پارامتر بر روی خواص خستگی و طول عمر پیش­بینی شده برای پره­ها را مورد تحقیق و بررسی قرار داد.

 

در فصل 2 به بررسی مواد مورد استفاده برای ساخت؛ شامل رزین اپوکسی، الیاف و پارچه­های E-glass و روش­های مختلف تولید و آزمون‌های صورت گرفته بر روی آن­ها پرداخته می­شود. در فصل 3 روش انجام آزمایش و نحوه آماده‌سازی نمونه‌ها برای آزمون کشش، آزمون خستگی تحت بارگذاری کشش-کشش، تصویربرداری SEM و آنالیز حرارتی TGA با دو روش ساخت، یعنی لایه­گذاری دستی و تزریق رزین به کمک خلأ (VIP) آورده شده است. درفصل 4 با استفاده از نتایج آزمون کشش و خستگی، منحنی S-N برای نمونه‏های ساخته شده به دو روش VIP و لایه­گذاری دستی رسم شد و تحلیل‌های لازم بر روی داده‌ها صورت گرفت. به کمک نتایج حاصل از تصویربرداری SEM و آنالیز حرارتی TGA، به ترتیب مکانیزم‌های واماندگی نمونه­های دستی و VIP تحت بارگذاری خستگی و درصد الیاف در نمونه­های ساخته شده به روش­های مذکور علاوه بر نوع اتصال بین الیاف تقویت کننده و زمینه تعیین شد. در انتها در فصل 5 نتیجه‌گیری و پیشنهاداتی به منظور ادامه پروژه ارائه شده است.

 

[1] Glass fiber reinforced plastic

 

[2] Bending stiffness

 

[3] Resin transfer molding

 

[4] Vacuum assisted RTM

 

[5] Vacuum infusion process

 

[6] Matrix Cracking

 

[7] Fiber Debonding