بمب کالریمتر

یکی از مهم‌ترین تست‌ها در زمینه ارزیابی مواد قابل اشتعال، تعیین گرمای احتراق است. بمب کالریمتر وسیله‌ای است که به منظور تعیین گرما یا مقدار کالری در نمونه‌های سوخت جامد یا مایع در حجم ثابت، به کار می‌رود. این دستگاه نمونه سوخت را سوزانده و گرمای حاصله را به جرم مشخص از آب منتقل می‌کند. با توجه به وزن نمونه سوخت، و افزایش دمای آب، عدد کالری محاسبه می‌شود. عدد کالری در یک تست بمب کالریمتر، بیان‌کننده‌ی گرمای حاصل از احتراق به ازای جرم واحد نمونه سوخت می‌باشد. این گرما به صورت حرارت تولید شده هنگام سوختن نمونه، به علاوه گرمای گرفته شده از بخار آب تولید شده، طی فرآیند‌های چگالش و خنک شدن تا دمای بمب، می‌باشد.

دستگاه بمب کالریمتر متشکل از بوته سوخت، بمب کالریمتر، مخزن کالریمتر، مخزن دوجداره‌ی بیرونی حاوی آب، واحد کنترل برای خاموش و روشن کردن همزن دستگاه و سیستم جرقه زن، یک دماسنج، و واحد شارژینگ اکسیژن مجهز به گیج فشار می‌باشد. با توجه به این نکته که نتایج حاصل از این آزمایش درصورتی قابل اطمینان است که احتراق باید در محیطی مناسب و درحضور اکسیژن کافی صورت گیرد روش آب‌بندی و روش احتراق منحصر به فرد استفاده شده در این دستگاه، این اطمینان را ایجاد می کند. محفظه‌ی کالریمتر و دیواره‌ي بیرونی از استیل ضد زنگ ساخته شده اند. جنس بمب کالریمتر از استیل ضد زنگ می‌باشد که توانایی تحمل فشارهای بسیار بالا را دارد.

اهداف آموزشی

• به دست آوردن عدد کالری سوخت دلخواه
• انجام آزمایش‌ها به منظور اندازه‌گیری گرمای احتراق
• مقایسه گرمای احتراق به دست آمده با استفاده از نتایج تجربی و گرمای سوخت موجود در منابع علمی
• رسم منحنی دما – زمان برای سوخت دلخواه

اجزای اصلی دستگاه

• محفظه کالریمتر از استیل ضد زنگ
• جاکت آب دوجداره از جنس استیل ضد زنگ، دارای ورودی و خروجی آب
• هم‌زن الکتریکی دارای یک میله و دو تیغه (330 rpm)
• واحد کنترل برای روشن و خاموش کردن هم‌زن و سیستم جرقه‌زن
• واحد شارژ اکسیژن دارای گیج فشار
• ترمومتر 

سیکل تبرید جذبی

این دستگاه، مناسب برای آشنایی با اجزای مختلف سیستم تبرید جذبی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، می باشد. در سیستم های تبرید جذبی بر خلاف سیستم های تبرید تراکمی که از انرژی مکانیکی استفاده می کنند، از منابع حرارتی به عنوان انرژی ورودی به سیستم استفاده می شود. بنابراین در شرایطی که دسترسی آسان و کم هزینه به منابع حرارتی مانند انرژی خورشیدی یا گرمای تلف شده در سیستم های حرارتی وجود دارد استفاده از سیستم تبرید جذبی به صرفه است.  دستگاه مورد نظر، قابلیت راه اندازی با دو منبع تولید انرژی بصورت الکتریکی و گاز LPG را دارد. یک رگولاتور فشار، فشار گاز ورودی LPG به سیستم را تنظیم می کند. سیال استفاده شده در سیکل تبرید، مخلوطی از آب و آمونیاک می باشد که آب به عنوان جاذب و آمونیاک به عنوان مبرد استفاده شده است. مزیت اصلی استفاده از این مواد متناسب بودن با شرایط محیط زیست می باشد و دیگر اینکه آمونیاک به راحتی توسط آب جذب می شود.

 این دستگاه یک ژنراتور یا هیتر دارد که به وسیله آن محلول آب و آمونیاک در فشار بالا به وسیله آن گرم می شوند. دو ماده در نتیجه با گرم شدن و جوشش از یکدیگر جدا می شوند. از یک طرف، بخار با غلظت بالای آمونیاک که محلول غلیظ نامیده می شود و از طرف دیگر، یک محلول مایع با غلظت پایین آمونیاک که محلول رقیق یا کم غلظت نامیده می شود، ایجاد می شود.

بخار آمونیاک از یک کندانسور عبور می کند تا خنک شده و به حالت مایع برسد. محلول با غلظت بالای آمونیاک وارد مبدل حرارتی می شود تا فشار آن در ورود به اواپراتور و دمای آن بیشتر کاهش یابد. به دلیل این اختلاف فشار ایجاد شده،آمونیاک در دمای پایین بخار می شود.

این دستگاه حاوی یک تانک برای جاذب می باشد که محلول با غلظت بالای آمونیاک در حالت مایع به وسیله جاذب تشکیل می شود و بخار آمونیاک ورودی از اواپراتور با یکدیگر در آن مخلوط می شوند. جاذب این امکان را می دهد که در اواپراتور سمت کم فشار ایجاد شود بنابراین مبرد در دمای پایین تری به جوش می آید که گرمای لازم را از آب میگیرد.

محلول مایع با غلظت بالای آمونیاک که از جذب کننده می آید در ژنراتور با هدف جداسازی بخار خالص آمونیاک و آب گرم می شود. بخار آمونیاک به کندانسور می رود و محلول رقیق به جاذب، جایی که جذب آمونیاک در حالت بخار دوباره تولید می شود.

با استفاده از این دستگاه قابلیت اندازه گیری هرکدام از پارامترهای زیر در هر زمان وجود دارد:

• دما در جاذب، اواپراتور و کندانسور
• دما در ورودی ورودی تانک جاذب
• برق مصرفی دستگاه

اهداف آموزشی

• بررسی سیکل تبرید جذبی
• آشنایی با تجهیزات استفاده شده در سیستم تبرید جذبی
• اندازه گیری و بررسی دما در نقاط مهم سیکل
• محاسبه ضریب عملکرد دستگاه

اجزای اصلی دستگاه

• هیتر
• اواپراتور و کندانسور
• لوله های جاذب
• تانک جاذب
• سنسورهای اندازه گیری دما

نیروگاه بخار

در یک موتور بخار انرژی ترمودینامیکی فشار بخار که از تولید کننده بخار ایجاد شده است، به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. انرژی مکانیکی تولید شده می تواند در تولید برق استفاده شود. نیروگاه بخار شامل یک منبع حرارتی به منظور تولید بخار، یک توربین یا موتور بخار همراه با ژنراتور و یک واحد چگالش می باشد.

دستگاه آزمایش متشکل از اجزای اصلی یک نیروگاه بخار می باشد. بخار در بویلر تولید شده و به موتور بخار پیستونی وارد می‌شود. انرژی حاصل از فشار بخار به وسیله پیستون و میل لنگ به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. یک ژنراتور از انرژی مکانیکی تولید شده، برق تولید می کند. 4 لامپ به عنوان واحدهای مصرف برق تولید شده، انرژی الکتریکی تولیدی را مصرف می کنند. بخار خروجی از سیستم به وسیله یک کندانسور آب خنک، چگالیده می شود. با اندازه گیری دما و فشار بویلر در هر زمان و استفاده از یک شیر اطمینان، ایمنی دستگاه تضمین شده است. تجهیزات این دستگاه بر روی یک فریم قابل حمل نصب شده و به راحتی قابلیت جابجایی را به این دستگاه می دهد.

اهداف آموزشی

• بررسی عملکرد ماشین بخار
• محاسبه بازده کلی دستگاه
• ثبت منحنی فشار بخار بر حسب دما
• تحلیل مشخصات عملکردی یک نیروگاه بخار به وسیله سیکل رانکین
• آشنایی با اجزای یک نیروگاه بخار و نحوه ارتباط میان آن ها
• تعیین مصرف سوخت، میزان بخار تولید شده، بازده بویلر و ظرفیت کندانسور

اجزای اصلی دستگاه

• بویلر تولید بخار
• موتور بخار
• ژنراتور
• کندانسور
• تانک آب تغذیه
• پمپ آب تغذیه
• سنسورهای اندازه گیری دما، فشار، دبی، جریان و ولتاژ
• شیر اطمینان