بررسی جریان سیال در مقیاس نانو

0 دیدگاه
جریان سیال در مقیاس نانو

پیشرفت‌های بزرگ در زمینه میکروالکترونیک و میکرومکانیک، امکانات جدیدی را برای توسعه میکروسیستم‌های قدرت سیال، از جمله تجهیزات میکرو هیدرولیک، ایجاد کرده است. در سیستم‌های هیدرولیک محیط کار یک مایع است و ابعاد عناصر انتقال دهنده جریان و فشار مورد نیاز به مایع از چند صد نانومتر تا چند سانتی متر متغیر است.
در درایوهای هیدرواستاتیک معمولی از محدوده‌های مناسب اندازه (NS) استفاده می‌شود. به عنوان مثال، برای شیرآلات اندازه اسمی قطر اسمی دهانه جریان آن‌ها، برای سیلندرهای هیدرولیک قطر پیستون، برای موتورهای هیدرولیک – ظرفیت جذب خاص آن‌ها و برای پمپ‌های جابجایی – تحویل خاص است. تمام اجزای هیدرولیک با اندازه‌های اسمی زیر ۶ میلی متر [NSo6 میلی متر] به عنوان میکرو هیدرولیک طبقه‌بندی می‌شوند.
جدول ۱ برخی پارامترهای مشخصه (q ظرفیت تحویل/جذب خاص، Q – تحویل، d قطر اسمی، pmax – فشار اسمی) و ابعاد (L – طول، B – عرض، متر – جرم) عناصر هیدرولیکی با NSo6 و به این ترتیب طبقه‌بندی شده را نشان می‌دهد. به عنوان میکرو هیدرولیک، تولید شده توسط Mannesmann Rexroth.

 

جریان سیال در مقیاس نانو

پارامتر دیگر، علاوه بر اندازه اسمی (NS)، که تجهیزات میکرو هیدرولیک را از تجهیزات هیدرولیکی متمایز می‌کند، میزان جریان است. با توجه به تقسیم زیر، جریان‌ها و تجهیزات میکرو هیدرولیک طبقه‌بندی می‌شوند.
نرخ جریان در عناصر میکرو هیدرولیک در دو محدوده اول قرار می‌گیرد، یعنی تا ۵۰ cm3 /s (۳۰۰۰ cm3 /min). بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که در تجهیزات میکرو هیدرولیک، سری نوع عناصر بر اساس اندازه‌های اسمی (NS) و محدوده نرخ جریان محدود می‌شوند.

تجهیزات میکرو هیدرولیک در مواردی مورد استفاده قرار می‌گیرد که باید قدرت‌های نسبتاً بالایی منتقل شوند و سیالیت حرکت در ابعاد هندسی به میزان قابل توجهی کاهش یابد. در نتیجه پیشرفتهای پیوسته در عناصر و سیستمهای میکرو هیدرولیک، این دومی اغلب به طور فزاینده‌ای سیستم‌های پنوماتیک یا الکترومکانیکی را جایگزین می‌کند.

علاوه بر این، به لطف کوچک‌سازی، تجهیزات میکرو هیدرولیک می‌توانند جایگزین تجهیزات هیدرولیک معمولی در مواردی شوند که به دلیل ابعاد و جرم، نمی‌توان از آن‌ها استفاده کرد. این امر در مورد سایر موارد مربوط به مهندسی پزشکی (به عنوان مثال محرک‌های میزهای عمل، میزهای اشعه ایکس و صندلی‌های دندانپزشکی)، صنعت موتور (به عنوان مثال سرویس‌های مکانیکی کمک به سیستم‌های فرمان و ترمز، گیربکس‌های اتوماتیک، سیستم تعلیق هیدرو پنوماتیک، ساخت صندلی راننده، تجهیزات بالابر، صنعت هوانوردی و صنایع شیمیایی و غذایی (تناسب جریان سیال) [14]. میکروسیستم‌های هیدرواستاتیک می‌توانند در مواردی استفاده شوند که استفاده از سیستم‌های پنوماتیک یا الکترومکانیکی به دلیل نیاز به نیروهای زیاد یا گشتاورهای زیاد در دقت بالای حرکت عنصر اجرایی یا به راحتی کنترل این حرکت محدود است.
به جای سیستم‌های بزرگ معمولی پنوماتیک یا الکترومکانیکی، می‌توان از سیستم‌های هیدرولیکی بسیار کوچکتر برای انتقال چنین نیروها یا گشتاورهایی بدون از دست دادن توانایی اتوماسیون استفاده کرد. م componentلفه اصلی هر سیستم هیدرولیک مولد انرژی هیدرولیکی است که در محیط کار در حال پمپاژ جمع شده است. رایج‌ترین نوع پمپ‌های جابجایی پمپ‌ دنده‌ ای (با سهم تخمین زده شده ۶۰) می‌باشد. این به دلیل طراحی ساده و جمع و جور، قابلیت اطمینان عملکرد، کارایی بالا و اندازه کوچک آن‌ها است [17].

 

جریان سیال در مقیاس نانو

تولید کنندگان پیشرو در جهان پمپ‌های دنده‌ای عبارتند از Sauer Danfoss [10]، که گروه‌های ۰.۵ پمپ را با خروجی واحد ۰.۲۵-۲۵ ¼ ۱.۲۷ cm3/دور، فشار کار pt¼18 مگاپاسکال و سرعت چرخش بالا به عنوان nmax¼500.۸۰۰۰ دور در دقیقه ارائه می‌دهد، Jihostroj [7] پمپهای گروه X با خروجی‌های ویژه q¼۰.۱۸-۲.۰۰ cm3 /rev.، فشارهای pt¼16-23 MPa و سرعت‌های ۲۸۰۰-۷۰۰۰ دور در دقیقه، و Marzocchi Pompe [8] پمپ‌های سری ۰.۲۵ و ۰.۵ را با مشخصات هیدرولیک خلاصه شده در جدول ۲ ارائه می‌دهند.
یک دکل آزمایش جهانی، به صورت شماتیک در شکل‌ها نشان داده شده است. ۱ و ۲، برای مطالعه تجربی پیچیده عناصر و سیستم‌های میکرو هیدرولیک ساخته شده است.

به عنوان بخشی از مطالعه حاضر، ویژگی‌های استاتیک و دینامیکی پمپ‌های دنده‌ای تعیین شد. دکل شامل جعبه دنده‌ای است که توسط موتور سه فاز با سرمایش هدایت می‌شود. پمپ جابجایی را می‌توان با هر واحد جابجایی دیگر با تحویل خاص ۰.۱-۱.۲ cm3 /rev جایگزین کرد. از آنجا که دکل شامل یک کابینت کنترل با اینورتر است، سرعت چرخش را می‌توان از ۰ تا ۱۷۵۰ دور در دقیقه به آرامی تنظیم کرد. پمپ نصب شده ۱ توسط یک سوپاپ ایمنی قابل تنظیم محافظت می‌شود. واحد جابجایی از طریق دریچه گاز ۷ بارگیری می‌شود.
Qrz تحویل واقعی با جریان‌سنج ۶ با دامنه اندازه گیری ۰.۰۱-۲.۰ سانتی‌متر مکعب در دقیقه اندازه گیری می‌شود. فشارسنج‌های ۸ فشار پمپ را فشار می‌دهد. گشتاور خالص پمپ M با گشتاور متر ۹ (با محدوده اندازه گیری ۷۵ نیوتن‌متر) متصل به متر اندازه گیری می‌شود. سرعت چرخش n پمپ ۱ توسط یک سنسور مغناطیسی با محدوده اندازه گیری ۰ تا ۸۰۰۰ دور در دقیقه کنترل می‌شود [6]. دکل آزمایش و روش اندازه گیری در [13] با جزئیات بیشتری شرح داده شده است.

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *