فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارتقای آسایش حرارتی کلاه ایمنی با بهره‌گیری از مواد تغییر فازدهنده در مطالعه پارامتری

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارتقای آسایش حرارتی کلاه ایمنی با بهره‌گیری از مواد تغییر فازدهنده در مطالعه پارامتری دارای ۱۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارتقای آسایش حرارتی کلاه ایمنی با بهره‌گیری از مواد تغییر فازدهنده در مطالعه پارامتری  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارتقای آسایش حرارتی کلاه ایمنی با بهره‌گیری از مواد تغییر فازدهنده در مطالعه پارامتری،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارتقای آسایش حرارتی کلاه ایمنی با بهره‌گیری از مواد تغییر فازدهنده در مطالعه پارامتری :

-۱ مقدمه

کلاه ایمنی موتورسیکلت تا حد زیادی جراحات و میزان مرگ و میر ناشی از حوادث ترافیکی را کاهش می دهد. به همین دلیل، در بسیاری از کشورها قوانین خاصی برای استفاده اجباری از کلاههای ایمنی وضع گردیده و اجرا می شود. در حال حاضر، کلاههای ایمنی از مواد پلاستیکی، مسلح شده با فیبرهای کربن ساخته می شوند.

عموماً، کلاه ایمنی از دو عضو حفاظتی اصلی تشکیل شده است: یک پوسته ی مقاوم از جنس پلاستیک ABS (و یا فایبرگلاس) و یک لایه ضخیم تر و نرم کهمعمولاً از نوعی فوم تهیه می شود. لایه مقاوم خارجی محافظ بسیار

۱

ارتقا آسایش حرارتی کلاه ایمنی

خوبی در مقابل ورود اجسام تیز و برنده و قالب مناسبی برای لایه فوم داخلی است. لایه ضخیم داخلی برای جذب ضربات ناسی از سوانح ترافیکی طراحی شده است. لایه ضخیم داخلی کلاه ایمنی، در عین حال، یک عایق حرارتی است که مانع انتقال گرمای تولیدی در ناحیه سر به محیط اطراف می گردد. این امر موجب می شود تا شرایط نامطلوب دمایی برای موتورسیکلت سوار به وجود آید که می تواند وضعیت خطرناکی را ایجاد نماید. تحت

این شرایط، درجه ی حرارت داخلی کلاه ایمنی به سرعت تا حد ۳۷- ۳۸ c افزایش یافته، شرایط فیزیولوژیکی و روانی موتورسیکلت سوار متزلزل ورانندگی موتورسیکلت در وضعیت خطرناک قرار می گیرد. بنابراین، خنک کردن سر، امری غیر قابل اجتناب است که می تواند شرایط مطلوب رانندکی را فراهم کند. در سالهای اخیر راه حل های عملی متنوعی برای خنک کردن سر ابداع و به مورد اجرا گذاشته شده است. شاید متداولترین آنها استفاده از سیستم فن هوا و خنک کردن هوا با استفاده از آب باشد کهمعمولاً برای رانندگان اتومبیل های مسابقه ای طراحی و استفاده می شود. هر چند که این طراحی را می توان برای موتورسیکلت سوارها هم استفاده کرد اما شرایط متفاوت موتورسیکلت و همچنین وضعیت آب و هوایی گرم و مرطوب در بسیاری از مناطق کشور، میزان کارایی این سیستم ها را زیر سؤال می برد. بنابراین باید در جستحوی روشهای دیگر متناسب با شرایط کشور بود. یکی از روشهایی که اخیراً ابداع گردیده است استفاده از” کولرهای ترموالکتریک” برای جذب گرمای تولیدی در داخل کلاه و انتقال آن به محیط اطراف از طریق پره های حرارتی است. مهمترین عیب این روش آنست که یک اتصال الکتریکی بین کلاه(کولر) و برق DC (باتری موتورسیکلت و یا یک باتری مجزا) لازم است. درصورتیکه از باتری جداگانه برای تاًمین انرژی الکتریکی کولر استفاده شود کلاه سنگین می شود و اتصال به باتری موتورسیکلت نیز خطراتی بالقوه

برای موتورسیکلت سوار ایجاد می کند. روشی که در این طرح پیشنهاد می گردد استفاده از مواد تغییر فاز دهنده در کلاه ایمنی برای جذب گرمای تولیدی در سر است طرح کلی کلاه در شکل((۱ نشان داده شده است.[۱, ۲, ۳]

۲

ارتقا آسایش حرارتی کلاه ایمنی

شکل (۱) طرح کلی از کلاه موتورسواری همراه باPCM

-۲ خصوصیات مواد تغییر فاز

ماده تغییر فاز (PCM) 1جسمی است با گرمای ذوب بالا که با ذوب شدن و انجماد در دمای مشخصی قادر به ذخیرهسازی و آزادسازی مقادیر زیاد انرژی میباشد. گرما زمانی جذب یا آزاد میشود که تغییرات ماده از جامد به مایع و یا بر عکس رخ دهد، بنابراین PCM ها به عنوان واحدهای ذخیرهی گرمای نهان (LHS)2 دستهبندی می-
شوند.ذخیرهسازی گرمای نهان PCM ها میتواند از طریق تغییر فازی جامد-جامد، جامد-گاز، جامد-مایع و مایع-

گاز حاصل شود. اما تنها تغییر فازی که برای PCM ها استفاده می گردد تغییر جامد-مایع است. تغییرات فازی مایع-

گاز جهت استفاده برای ذخیرهسازی گرمایی با توجه به حجمهای بزرگ یا فشارهای بالا که نیاز به ذخیرهسازی مواد در حالت گازی دارد عملی نیست،گرچه PCM ها انواع مختلفی دارند اما به سه دسته کلی تقسیم بندی می شوند که در شکل (۲) آمده است.[۳, ۴]

Phase Change Material Latent Heat Storage

۱

۲

۳

ارتقا آسایش حرارتی کلاه ایمنی

شکل((۲ دسته بندی PCM

-۳ ملاک های انتخاب

از لحاظ ترمودینامیکی PCM می بایست دمای ذوبی در بازهی دمایی عملیاتی مورد نظر داشته باشد (شکل .(۳

همچنین مطلوب است که PCM در واحد حجم دارای گرمای نهان ذوب ،گرمای مخصوص، چگالی و هدایت گرمایی بالایی باشد. تغییرات حجمی کم در هنگام تغییر فاز و فشار بخار کم در دماهای عملیاتی و نیز ذوب متجانس از دیگر خواص ترمودینامیکی مهم برای مواد تغییر فاز می باشد. سرعت هستهسازی بالا جهت اجتناب از فوق سرمایش فاز مایع و نیز سرعت رشد کریستال بالا با توجه به نیاز سیستم به بازیافت گرمایی از سیستم ذخیره-

سازی از جمله خواص سینتیکی مهم PCM ها است. مواد تغییر فاز می بایست از لحاظ شیمیایی پایدار بوده و بازگشت پذیری کاملی در فرآیند ذوب داشته باشند. این مواد نباید پس از تعداد زیاد سیکل انجماد-ذوب تجزیه شوند. عدم خورندگی، غیر سمی بودن، غیراشتعالپذیری و غیرانفجاری بودن از دیگر خواص شیمیایی مطلوب
PCM هاست. البته نباید فراموش کرد که یکی از مهمترین معیار های انتخاب این مواد جنبه های اقتصادی آن ها است. بنابراین هزینهی کم و دسترسی مناسب در مقیاس بزرگ بسیار ضروریست .[۶, ۷ , ۸] از آنجایی که دمای پوست سر فرد موتورسوار، باید در ۳۰ درجه سانتیگراد بماند، ازRT27 3، که یک نوع PCM پارافینی بوده و دمای ذوب آن ۲۸ درجه ی سانتیگراد می باشد، استفاده شده است. نکته ی قابل توجهی که در این طراحی وجود دارد

Rubitherm 3

۴

ارتقا آسایش حرارتی کلاه ایمنی

PCM باقی می ماند و هیچگاه کمتر از آن نخواهد شد. سرمایش اضافی پدیده ای است که در طراحی به روش کولرهای ترموالکتریک

(TEC) وجود دارد، یعنی ممکن است پمپ گرمایی بیش از اندازه ی مورد نیاز کار کند، در این صورت فرد احساس سرما خواهد کرد. هدف از ارائه ی این طرح، کاربردی کردن استفاده از PCM در کلاه ایمنی موتورسیکلت به منظور ارتقاء کیفیت رانندگی است.به همین منظور، انتخاب مناسب ترین نوع PCM، اندازه و ابعاد، محل قرار گرفتن در کلاه، به گونه ای که شرایط مطلوب دمایی برای عموم موتورسوارها در مدت زمان ۱ ساعت فراهم گردد هدف اصلی است.[۹, ۱۰]

شکل((۳ حوزه های کاربرد PCM های مختلف

-۴ طراحی کلاه ایمنی با سیستم خنک کننده ی PCM

مهمترین قسمت، طراحی محفظه ی PCM است، که PCM درون آن قرار می گیرد. جاذب گرما ۴ یک ورقه مـسی است که در کنار محفظه ی PCM قرار می گیرد و مسیر مناسبی برای هدایت گرما به وجود می آورد. بـرای انجـام مدل سازی، کلاه ایمنی به لایه های مختلفی تقسیم شده است. در شکل۲۱ ، لایه های مختلف کلاه ایمنی نشان داده شده است. همچنین در این مدل سازی فرضیات زیر لحاظ شده است:

Heat Collector 4

۵

ارتقا آسایش حرارتی کلاه ایمنی

-۱شرایط ناپایا.

-۲ رسانش شعاعی یک بعدی.

۳ -مقاومت تماسی ناچیز بین لایه ها.

-۴خواص ترموفیزیکی ثابت.

-۵ناچیز بودن تبادل تشعشع با اطراف.

همان طور که در شکل((۴ نشان داده شده است، از یک طرف گرمـای هـوای محـیط اطـراف از طریـق جابـه جـایی اجباری۵ به کلاه و سپس از طریق هدایت گرمایی به PCM وارد می شود، و از طرف دیگـر نیـز از درون بـدن ،کـه دمای آن ۳۷ درجه ی سانتیگراد در نظر گرفته شده است، گرما به درون PCM هدایت می شود؛ در واقع این گرمـا، همان گرمایی است که به دلیـل متابولیـسم بـدن، در درون سـر تولیـد مـی شـود، تـا دمـای درون آن را ۳۷ درجـه ی سانتیگراد نگه دارد.

شکل (۴) برش عرضی از لایه های مختلف کلاه

ابعاد لایه های در نظر گرفته شده و برخی خصوصیات آنها در جدول((۱ آورده شده است.

Forced Convection 5

۶

ارتقا آسایش حرارتی کلاه ایمنی

شــماره جنس شعاع((r ضخامت((t K

لایه (W
(cm) (mm)
/m.
k)
۱ جمجمه ۱۳ ۱۰ ۰,۱
۲ پوست ۱۴ ۱ ۰,۳۷

۳ مو ۱۴,۱ ۱۰ ۰,۰۶

۴ مس ۱۴,۳۵ ۰,۵ ۳۸۵

۵ PCM 1,485 1 0,6

۶ فوم ۱۶,۲۵ ۳۰ ۰,۰۱
۷ آلومینیوم ۱۶,۴۰ ۳ ۵۰

جدول((۱ ابعاد و خواص لایه ها

در این تحقیق مدل مطرح شده توسط دو روش بصورت موازی، یکی به روش شبکه ی مقاومتی و دیگری بـه روش Finite difference method حل شده است. با اعمال فرضیات یاد شده و با توجه به لایه هـای مختلـف کـلاه، مـی توان شبکه ی مقاومت های گرمایی را رسم کرد، که در شکل((۵ نشان داده شده است.

شکل (۵) شبکه مقاومت های گرمایی

فرض دیگری را نیز لحاظ می کنیم که موتورسوار از حالت سکون با یک شتاب ثابت شروع به حرکت می کند و پس از مدتی سرعت آن ثابت شده و تا پایان با آن سرعت ثابت حرکت می کند.

۷

ارتقا آسایش حرارتی کلاه ایمنی

-۵ مدل سازی و حل به روش شبکه ی مقاومتی

با توجه به شبکه ی مقاومت ها، و ابعاد و خواص داده شده، مقدار مقاومت گرمایی هر لایه به صورت زیر محاسـبه می شود:[۱۱]
(۱) ri1 ri Ri
۴ × ki × × ri1 × ri

(۲) ۱ Rshell
۲ h ×۴× ×r
shell