دانلود تحقیق بررسی مبانی و اهمیت گرمادهی مادون قرمز
| دسته بندی | مواد و متالوژی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 16 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 16 |
تحقیق بررسی مبانی و اهمیت گرمادهی مادون قرمز در 16 صفحه ورد قابل ویرایش
مقدمه :
در دنیای فرآوری مواد ، حرارت ودما ، پارامترهای مهمی هستند چه مواد فولاد ، شیشه ، وسایل الکترونیکی ، مقوا ، غذای منجمد ، تایر و یا کاغذ باشند ، در مرحله ای از فرآیند تولید ، حرارت داده می شوند یا از آنها گرفته می شود .کنترل این فرآیند حرارت دهی و دمای ماده ، برروی کیفیت محصول ، مصرف انرژی ، محصول نهایی مخارج عملیات وبهره وری تأثیر می گذارند .
کنترل نکردن دما ، اغلب قربانی کردن یکی از عوامل فرآیند تولید را باعث می شود . متعاقباً ، کنترل کردن دما ، و این عوامل فرآیندی برای حداکثر کردن اجرای هر گونه عملیات فرآوری مواد لازم و حقیقی هستند . با در نظر گرفتن مصرف انرژی بدون کنترل دما ، این امر باعث بیش از حد گرم کردن مواد می شود . تا مطمئن شویم که خواص محصول بدست آمده است و بر پایة یک توازن گرمایی عادی که عوامل تجهیزاتی و فرآوری برروی کارآیی عملیات تأثیر می گذارند ، مبلغ قابل توجهی برای بیش از حد گرم کردن پرداخت می شود . همانطوری که ذکر شد 5% یا F° 100 افزایش نسبت به گرمای مورد نیاز باعث کاهش 17%در انرژی می شود در یک کارخانة فولاد یا شیشه ، این رقم معادل میلیونها دلار در سال در زمینة مخارج سوخت می شود در دماهای کمتر ، کاهش های گرمایی کمتر احساس می شوند ولی آنها نیز قابل اندازه گیری و چشمگیر هستند . مورد دیگر کارکردن بدون کنترل دما ، شامل فرآوری مواد در دماهای کمتر است تا مطمئن شویم که نتایج مناسبی بدست می آوریم .
در عمل ریخته گری آلومینیوم ، که در گذشته اندازه گیری دقیق دما امکان پذیر نبود ، فشارها در سرعتهای بسیارپایین انجام می گرفت تا خواص آلومینیوم حفظ شود و مقدار دور ریز مواد به حداقل برسد .در حال حاضر، با تکنولوژی مادون قرمز از حرارت غیر تماسی استفاده می شود تا کارایی بیشتر شده و دور ریز مواد زائد نیز حذف می وشد . این توانایی در اندازه گیری دقیق حرارت در هنگام عمل فشار و نیز عمل ریخته گری باعث مهندسی مجدد فرآیند شده و ریخته گری آلومینیوم را به یک سطح جدید اجرایی رسانده است که در آن از کنترل فرآیند و اوتاسیون استفاده می شود . منافعی که در هر فشار نصیب ریخته گران آلومینیوم می شود ، به میلیونها دلار می رد و این با افزایش 30 تا 50 درصدی ظرفیت پذیرش وحذف دورریز محصول امکان پذیر شده است از یک منظر سرمایه گذاری کلان این ظرفیت پذیرش اضافه شده ، همچنین باعث به تأخیر انداختن سرمایه گذاریهای کلان در شیوه های پرس جدید شده که تحت استانداردهای قدیمی امکان انجام 3 پرس را با ظرفیت 4 را داراست .
این تنها یک مثال از آن چیزی است که امروزه مردم برای کسب سود رقابتی بیشتر در بازارهای جهانی با استفاده از کنترل اندازه گیری حرارت مادون قرمز انجام می دهند . در نگاه اول ، برخی مردم ، ترمومتری را کاری بسیار پرهزینه و پیچیده می بینند که شامل نصب و نگهداری آن می شود گرچه این باوری غلط است و این حسگرها به آسانی قابل نصب و کاربرد می باشند . و نسبت به منافع سرمایه گذاری پرهزینه و گران نمی باشند . بطور میانگین باز پس دهی سرمایه بین 2 روز تا 2 ماه تخمین زده شده است. منافع ترمومترهای مادون قرمز در مقایسه با دیگر تکنولوژیهای اندازه گیری دما به شرح ذیل می باشند .:
دقت بهتر ، زیرا آنها دمای هدف را اندازه می گیرند ( در مقابل دمای خودش )
بکارگیری منعطف : زیرا قابلیهای غیر تماسی آن را می توان برای اندازه گیری اهداف متحرک و متناوب ، مواد در خلاء خو میدانهای الکتریکی و همچنین کاربردهایی شامل محیطهای دشوار با دمای زیاد وشرایط سخت (دود ، روغن و دیگر موانع )بکاربرد
واکنش به موقع : با حسگرهای سریع این عمل انجام می شود ( 10 تا 500ms)
برای درک پتانسیل صحیح امکانات حسگرهای مادون قرمز ، بهتر است این حسگرها را به عنوان راه حلی برای یک مسأله و نه تنها یک وسیله اندازه گیری دما در نظر بگیریم . بخشهای ذیل ، مبانی ترمومتری مادون قرمز و انواع مختلف حسگرها و کاربردهای آنها را توضیح می دهد . هدف ، تهیة یک پیش زمینه و اطلاعات لازم برای انتخاب صحیح و به کاربردن حسگرهایی است که با نیازهایی که ما در کار با آنها داریم بیشتر وفق داشته باشند.
فرآیند انتخاب (گزینش):
ترمومتری تک طول موج کل انرژی تابش شده زا شیء را در یک طول موج معین اندازه گیری می کند. این حس گرها به صورتهای قابل حمل، ترانسمیترهای 2 سیمی، سیستم های آن لاین و آلات کاوشگر وجود دارند. که معمولاً همراه با سیستمهای هدف گیری بصری، خط لیزر، غیر هدف گر، لنزهای فیبری، خنک کننده های آبی، لنزهای کانال هوا و سایر وسایلی است که محل نصب و کار با آن را ساده می سازد. سنسورهای آن لاین دارای خروجی خطی 4 تا 20MA هستند که برای هدایت کردن صفحه نمایش ها، کنترل کننده ها، ثبت کننده های داده ها و یا کامپیوترهای از راه دور بکار می روند. کاربردهایی که عملیاتهای تولید ساده را پوشش می دهند شامل شبکه های تحرک کاتر، پلاستیک، لاستیک، منسوجات و همچنین فرآیندهایی که اندازه گیری دمای محصول در مقابل دمای هوا یا گرم کن می تواند ظرفیت پذیرش را افزایش داده و کیفیت محصول را به طور پایدار افزایش می دهد. انتخاب واکنش طیفی مادون قرمز و محدوده دما از طریق کاربرد خاص مشخص می شود و بسیار واضح است. حسگرهای با طول موج کوتاه در نواحی 8/0 و 2/2 میکرون فیلتر شده اند برای کاربردهای با دمای زیاد و متوسط به کار می روند. مانند ریخته گریها، شیشه گریها و فولاد و فرآوری نیمه رسانه ها. طرحهای 43/3 و 94/7 میکرون برای اندازه گیری فیلمهای مختلف پلاستیک که دارای باند جذب در این طول موجها می باشند بکار م روند. با فیلتر کردن در این نواحی، ضریب گسل ساده شده و به حسگرهای تک طول موج امکان استفاده را می دهد. به همین صورت، اکثر مواد شیشه شکل در 6/4 میکرون کدر می شوند و فیلترینگ باند باریک در 1/5 میکرون امکان اندازه گیری دقیق سطح شیشه را می دهد. از سوی دیگر برای نگاه کردن از داخل یک شیشه، یک حسگر فیلتر شده در محدوده 1 تا 4 میکرون امکان دسترسی آسان به پورتهای نظارتی درون کانالهای فشار و خلاء را می دهد. فیلترینگ 1/5 نیز برای عملیاتهای خشک کردن و حرارت دهی استفاده می شوند که لامپهای مادون قرمز کوارتز منبع گرما می باشند. طرح 8/3 میکرون نسبت به گازهای احتراقی و شعله ها غیرحساس می باشد و برای اندازه گیری دماهای داخل کوره ها، کوره های ذوب و اتاقکهای سوخت که شعله در آنها وجود دارد بکار می روند. برای کاربردهای در دماهای کم مانند غذاهای منجمد، پیست های رنگی، تأثیرهای ماشینهای مسابقه ای و چاپ، طول موجهای بیشتر 814 میکرونی بنابر سطوح پایین انرژی تابشی موردنیاز می باشد.ترمومتری دوطول موجه برای کاربردهای سخت تر و پیچیده تر بکار می رود که در آنها دقت کامل مهم می باشد وگسیل شی کم و یا متغییر می باشد این حس گرها همچنین دارای توانایی منحصر به فردی برای کار دقیق در شرایط آلوده دارند مانند پنجره های کثیف و یا اشتباه کوچک مانند یک سیم که در میدان دید حسگر قرار نمی گیرد می باشند . بعنوان مثال ، در دمای زیاد فرآوری فولاد که اکسیداسیون پرشتاب و یا آلودگی دود و رطوبت بسیاری مابین شی و حسگر و همچنین دمای زیاد محیط وجود دارد باعث می شود که سطح دارای گسیل متغیر می شود ( انعکاسی متغیرات ) با استفاده از لنزهای فیبری ، حسگر در طول موج برای این کاربرد ، اثرات گسیل متغیر ، اتمسفر آلوده و دمای زیاد محیط کار را حذف می کند . ترمومتری چند طول موج شامل اندازه گیری انرژی طول موج متفا وت می باشد
(باندهای طیفی ) دمای شی را می تواند با استفاده مستقیم از دستگاه بطور دقیق و بدون استفاده از گسیل و زمانی که گسیل در هر دو طول موج یکسان باشد بدست آورد این مورد به نام وضعیت جسم خاکستری توضیح داده شده است .
تئوری این طرح کاملاً ساده وصریح است و با معادله های زیر توضیح داده شده است با استفاده از دو پاسخ طیفی در دو طول موج مجاور و با گرفتن نسبت این سیگنالها از معادلة پلانک ، سیگنال خارج قسمت به دماسنجی است و ضرایب گسیل از معادله حذف می شود .
که R= ضریب تابش طیفی ، Tv= دمای تابشی سطح گسیل طیفی
با داشتن منحنی توزیع یک قطعه جسم سیاه واندازه گیری ضرایب در مقادیر مختلف گسیل ، می توان همان موضوع را رسم کرد با استفاده از فیلترهای با پهنای باند کم در اندازه های 8/0 و 7/0 میکرون ، عامل ضریب بر مقدار 428/1 برای گسیلهای کمتر از 1/0 2ثابت می ماند
با یک حسگر دو طول موجه ، گسیل مقوله ای برای اشیاء خاکستری نمی باشد مشابهاً هر گونه تغییر دیگری که در طبیعت خاکستری باشند ؛ برروی دقت اندازه گیری شده توسط طرح دو طول موج تأثیری ندارد . این تغییرات شامل تغییراتی در اندازة‌شی ، از قبیل یک رشته سیم و یا جریانی از شیشه مذاب که قطر آن تغییر کرده و یا متحرک می باشد است .