نواندیشان | بهترین سایت علمی آموزشی کشور
سانترفيوژ چيست و چگونه عمل مي كند؟
سانترفيوز دستگاه استوانه اي شكلي است كه درست مثل توربين هواپيما پره هايي در وسط آن وجود دارد اين پره ها در هر دقيقه بيش از يك صد هزار گردش دارند در نتيجه اين چرخش اورانيوم سنگين روي ديواره آخري سانترفيوژ قرار مي گيرد و اورانيوم 235 در كنار آن مي نشيند بايد هزاران سانترفيوژ در كنار هم قرار بگيرند تا ما بتوانيم اورانيوم را غني كنيم يعني با يك يا چند سانترفيوژ نمي توان اورانيوم را غني كرد.
مواد و نانوتکنولوژی(کامپوزيتها )
متن تحليل يكي از كاربردهاي عمدة كامپوزيت‌ها، ساخت تجهيزات مقاوم در برابر خوردگي ميباشد. در اين ميان لولههاي انتقال سيال، بزرگترين بخش تجهيزات مقاوم در برابر خوردگي را به خود اختصاص مي‌دهد. متن زير در معرفي تكنولوژي لولههاي كامپوزيتي ميباشد: خوردگي مواد، ساليانه ميليون‌ها دلار هزينه در سراسر جهان بر جاي ميگذارد. زيان‌هاي حاصل از خوردگي به‌طور ميانگين 4 درصد توليد ناخالص ملي يك كشور را به هدر مي‌دهد.
خوردگي يك پديدة شيميايي است كه در اثر آن نواقصي در خواص فيزيكي و مكانيكي ماده ايجاد شده و سبب ميگردد تا قطعه مورد نظر به مرور زمان كارايي خود را از دست بدهد. مثال بارز خوردگي، زنگ زدگي فلزات در محيطهاي نمناك و مرطوب است.
عمده ترين ضعف فلزات جهت استفاده در محيطهاي نمناك، اسيدي، نفتي و غيره، بروز خوردگي در آنهاست و از آنجاييكه اغلب لوله هاي صنعتي از مواد فلزي همچون آهن و فولاد ساخته ميشود، احتمال ظهور پديده خوردگي در آنها بالا ميباشد. از طرفي رشد روزافزون صنايع مختلف همچون نفت، گاز، پتروشيمی و غيره در مناطق مرطوب و محيط هاي خورندة جنوب كشور ما تقاضای فراواني را براي توليد لولههاي مقاوم به خوردگي جهت انتقال سيال پديد آورده است.
استفاده از كامپوزيت‌ها
يكي از بهترين و موثرترين راههاي مقابله با پديده خوردگي استفاده ازلوله هاي كامپوزيتي به جاي مشابه فلزي آنها ميباشد. سه خاصيت مهم كامپوزيت‌ها، آنها را به عنوان بهترين جايگزين نمونه هاي فلزي و بتني معرفي كرده است. اين خواص عبارتند از :
1- سبكي وزن
2- مقاومت در برابر خوردگي
3- خواص مكانيكي عالي
علاوه بر خواص فوق، لوله هاي كامپوزيتي از مزاياي ديگري نسبت به نمونه هاي فلزي برخوردارند كه زمينه‌ساز استفاده روزافزون از آنها شده است:
– عمر خدماتي بالا
– تعمير و نگهداري كم
– به صرفه بودن از نظر هزينه نصب اوليه
وزن اندك قطعات كامپوزيتي از مزاياي مهم استفاده از مواد مركب است كه در مورد لولهها به‌دليل نياز حياتي به حمل و نقل و نصب آسان آنها بسيار حائز اهميت است.
براي درك اين مطلب كافي است بدانيم كه يك لوله كامپوزيتي در مقايسه با نمونة فلزي خود تنها 20 درصد وزن آن را دارد.
مواد استفاده درساخت لوله هاي كامپوزيتي:
هر قطعه كامپوزيت، حداقل از دو نوع ماده متفاوت ساخته ميشود. ماده نخست الياف تقويت كننده، كه نقش اصلي استحكام دادن به لوله را بر عهده دارند و ديگري رزين زمينه كه به عنوان نگهدارنده الياف مورد استفاده واقع ميگردد.
اليافي كه عموماً در ساخت لوله هاي كامپوزيت به كار ميروند، الياف شيشه (fiber glass) هستند. قيمت اندك و مقاومت عالي اين الياف در برابر مواد خورندة مختلف، فايبرگلاس را به عنوان بهترين انتخاب در مقابل ساير الياف تقويت كننده معرفي كرده است. لولههاي ساخته شده از الياف شيشه نسبت به انواع محيط هاي خورنده مقاوم ميباشد.
رزين‌هايي كه به طور متداول در ساخت لوله هاي كامپوزيت به كار ميروند، اپوكسي، وينيلاستر و پلياستر ايزوفتاليك ميباشند. تمام رزين‌هاي فوق طي فرآيندهاي پخت لوله، مقاومت لازم در برابر دما، فشار و خوردگي را به‌دست ميآورند.
مقاومت در برابر خوردگي يك لوله كامپوزيتي، علاوه بر جنس الياف و نوع رزين مورد استفاده، به موارد ديگري همچون نوع فرآيندهاي توليد و بهينه‌سازي بعد از شكل‌دهي اوليه نيز بستگي دارد. بطور مثال پس از توليد يك لوله، نوع و ضخامت ماده‌اي كه جهت محافظت بيشتر در سطوح داخلي لوله روكش ميشود، تأثير زيادي بر نحوه عملكرد و عمر لوله دارد.
اغلب جهت جلوگيري از فساد ناشي از تابش اشعه ماوراء بنفش خورشيد و مواد شيميايي موجود در خاك و هوا، جدار خارجي لولهها نيز به مواد محافظ آغشته ميشود. فشار قابل تحمل لولهها نيز بسته به ضخامت لوله، نوع رزين مورد مصرف و فرآيند ساخت استفاده شده، از 7 تا 270 آتمسفر متغير است.
فرآيندهاي ساخت لوله هاي كامپوزيت:
عموماً دو روش ساخت لوله هاي كامپوزيت وجود دارد:
1- روش پيچش الياف
فرآيند پيچش الياف فرآيندي است كه در آن الياف از پيش آغشته به رزين ميشوند، سپس الياف خيس به دور استوانهاي كه تحت چرخش محوري است با زاويه مشخصي پيچيده ميشوند. تكرار اين عمل شكل لوله را فراهم ميآورد. لولههايي كه توسط اين فرآيند ساخته ميشوند، قابليت تحمل فشارهاي تا حدود 270 را نيز دارا ميباشند. شكل 1 بيانگر فرآيند پيچش الياف است:
2- روش ريخته گري گريز از مركز
فرايند ريخته گري گريز از مركز، فرآينداي است كه در آن، الياف شيشه به‌صورت خرد شده و يا بافت‌هاي تكه‌تكه، در داخل يك لوله فولادي كه بر روي بلبرينگي قرار دارد و به موتوري متصل است، قرار ميگيرند. وقتي كه لوله با سرعت زياد دوران ميكند همزمان رزين درون لوله بر روي الياف اسپري ميشود و آنها را خيس ميكند. نيروي گريز از مركز ناشي از دوران لولة فولادي، هوا را از لابلاي رزين و الياف بيرون كشيده و حاصل آن يك لولة بدون حباب با هدايت گرمايي بالا و خواص مناسب ميباشد. شكل 2 بيانگر فرايند ريخته گري گريز از مركز است:
