الأسس الترموديناميكية للتبريد والتكييف


(م. عبد المنعم) #1


الحمد لله رب العالمين والصلاة والسلام على أشرف الأنبياء والمرسلين سيدنا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين

الاخوة الافاضل


نقدم موضوعاً بعون من الله وتوفيقه:
الأسس الترموديناميكية للتبريد والتكييف

1. تعريف التبريد:

هو عبارة عن سحب الحرارة من المكان المراد تبريده لخفض درجة حرارة الهواء داخله والعمل على ثبات قيمتها مهما تغيرت درجة حرارة الهواء خارج المكان. وقد يستخدم هذا الأثر لجعل خواص الهواء باعثة للنشاط والراحة أو تخزين المواد الغذائية.

2. تعريف تكييف الهواء:

هو التحكم فى درجة حرارة الهواء ورطوبته، ونقاوته وجريانه داخل مكان معين بهدف توفير ظروف الراحة والنشاط لشاغلي المكان نفسه .

3. الأبعاد والوحدات:

من الممكن التعبير عن أى خاصية طبيعية عن طريق مجموعة أبعاد أساسية ، وكل بعد من هذه الأبعاد الأساسية يمكن أن يعرف بعدد من الوحدات المختلفة ، تبعا لنظام الوحدات المستخدم.

في عام 1960 أقر المؤتمر العام الحادى عشر للمعايير والأوزان النظام الدولى للوحدات :

(International System of Units (SI Units

يتكون النظام الدولى للوحدات SI Unit من الوحدات الأساسية والوحدات المشتقة منها ، حيث يبين الجدول التالي الكميات الأساسية ووحداتها ورموزها فى هذا النظام:

وللموضوع بقية ان شاء الله


(م.محمد عبد الفتاح سيد) #2

ما شاء الله عليك موضوع في غاية الاهمية والتنسيق في العمل بارك الله فيك اخي المهندس عبد المنعم


(م. عبد المنعم) #3

بسم الله الرحمن الرحيم

[color=black]

كما نعلم … توجد المادة في ثلاث حالات : الحالة الصلبة أو الغازية أو السائلة.

أ - مقارنة بين صلب ومائع:

تكون جزيئات الجسم الصلب متلاصقة أكثر لبعضها عنها فى المائع (غاز أو سائل) ، وقوى الجذب بين جزيئات الصلب تكون من الكبر، بحيث أنه يظل محتفظاً بشكله.

وهذه الحالة ليست بالنسبة إلى المائع، حيث أن قوى التجاذب أصغر بين جزئياته. فعندما يتغير شكل صلب ما بتأثير القوى الخارجية، فإن الاجهادات المماسية بين الجزيئات المتقاربة تحاول أن تعيد الجسم إلى شكله الأصلى.

وبالنسبة للمائع فإن هذه الاجهادات المماسية تعتمد على سرعة حدوث التغيير وتتلاشى عندما تصل هذه السرعة إلى الصفر. وعندما تتوقف الحركة، تختفى الاجهادات المماسية ولا يحاول المائع استعادة شكله الأصلى.

ب - المقارنة بين غاز وسائل:

تكون جزيئات الغاز متباعدة عن بعضهما البعض عنها فى السوائل ، وبالتالى فإن الغاز يكون قابلا جدا للانضغاط ، بحيث أنه عندما يزول الضغط الخارجى فإن الغاز يحاول التمدد بلا حدود .

ويكون السائل لا منضغطاً نسبياً ، وإذا أزيلت كل الضغوط فيما عدا ضغط بخاره، فإن التماسك بين الجزئيات يحافظ على ترابطها معا، وبالتالى فإن السائل لا يتمدد بلا حدود.

هذا ويتأثر كثيراً كلاً من حجم الغاز أو البخار بتغيرات الضغط أو درجة الحرارة أو كليهما ، ولذلك، فإنه من الضرورى عادة الأخذ فى الاعتبار التغيرات فى الحجم ودرجة الحرارة عند التعامل مع الغازات أو الأبخرة.

وللموضوع بقية ان شاء الله

[/color]


(م. عبد المنعم) #4

بسم الله الرحمن الرحيم

[right]

المنظومة الترموديناميكية:

المنظومة عبارة عن حيز معين يحدده إطار، وبداخله مائع يتبادل الطاقة والمادة مع الوسط المحيط به. وتصنف المنظومات الترموديناميكية إلى : منظومة مغلقة (التى يعبر حدودها الطاقة فقط) ومنظومة مفتوحة (وهى التى يعبر حدودها الكتلة والطاقة) .

الخواص الترموديناميكية:

الخاصية عبارة عن دالة حالة للمنظومة، يمكن ملاحظتها وقياسها، ومن أهم الخواص التروموديناميكية الضغط، درجة الحرارة، الحجم النوعى، الطاقة الداخلية، والانثالبى.

درجة الحرارة:

تعرف درجة الحرارة بأنها حالة المادة من سخونة أو برودة مقارنة بنقطة ثابتة على مقياس درجة الحرارة. تعرف درجة جسم ما بأنها مقياس لدرجة نشاط جزئيات الجسم أو بمعنى أدق ، مقياس لمتوسط طاقة حركة جزئياته أى سخونته أو برودته.

مقاييس درجة الحرارة:

يوجد نوعين أساسيين من مقاييس درجة الحرارة هما:

[ul]
[li]مقاييس درجة الحرارة العادية : وهى التى لا يبدأ تدريج مقياس درجة الحرارة بها من الصفر المطلق. [/li][li]مقاييس درجة الحرارة المطلقة : وهى التى يبدأ تدريج مقياس درجة الحرارة بها من الصفر المطلق.[/li][/ul]
مقاييس درجة الحرارة العادية:

يمكن قياس التغيرات التى قد تنشأ فى درجة الحرارة إما بالمقياس المئوى أو المقياس الفهرنهيتى واللذان يعتمدان على نقطتين ثابتتين هما نقطة ذوبان الثلج ونقطة غليان الماء النقى عند الضغط الجوى القياسى.
[/right]


وللموضوع بقية ان شاء الله

(م. عبد المنعم) #5

بسم الله الرحمن الرحيم

العلاقة بين درجتى الحرارة المئوية والفهرنايتيّة:

C° = ( °F - 32 ) x 5 /9
F° = ( 9 / 5 x C° ) + 32

مقاييس درجة الحرارة المطلقة:

التدريجان المستخدمان لدرجات الحرارة المطلقة هما :

[ul]
[li]مقياس كلفن وهو الذى يبدأ من -273.15° م[/li][li]مقياس رانكن وهو الذى يبدأ من -460° ف[/ul]يجب مراعاة العلاقات التالية : [/li]

K = °C + 273.15
R = °F + 460.0

الكثافــة (الكتلة النوعية):
الكثافة (rho) لمائع ما هى الكتلة لوحدة الحجم منه، وتعطى الكثافة rho بوحدات kg/m3 فى الجملة الدولية .

الوزن النوعى :
الوزن النوعى (w) لمائع ما هو الوزن لوحدة الحجم منه، أى انه يمثل قوة جذب الأرض لكتلة من المائع تشغل حجماً مقداره وحدة الحجوم . وبالتالى يكون له وحدات قوة ، ووحدته في SI الجملة الدولية N/m3 .

الكثافة والوزن النوعى للمائع يرتبطان كما يلى :

w = rho . g

ويجب ملاحظة أن الكثافة (rho) مطلقة حيث أنها تعتمد على الكتلة التى لا تعتمد على الموقع، والوزن النوعى (w) على النقيض من ذلك، لا تكون قيمته مطلقة، لأنه يعتمد على تسارع الجاذبية الأرضية (g) التى تتغير مع تغير الموقع، والذى يعتمد أساسا على خط العرض والمنسوب فوق سطح البحر.

الحجم النوعى:
الحجم النوعى (v) هو الحجم الذى تشغله وحدة الكتلة للمائع. وغالبا ما يعطى بوحدات m3/kg في الجملة الدولية SI . والحجم النوعى يعتبر معكوس الكثافة، أى أن :

V = 1 / rho

الكثافة النوعية:
الكثافة النوعية S للمائع هى النسبة بين كثافته وكثافة الماء النقى عند درجة الحرارة القياسية. وفى النظام المترى تكون كثافة الماء عند 4 م° هي 1000 kg/m3.

الضغط:
يعرف الضغط بأنه القوة الضاغطة المؤثرة على وحدة السطوح.

P = F / A
حيث : P = الضغط ، F = القوة ، A = السطح

وللموضوع بقية ان شاء الله


(fox2002) #6

رائع جدا شكرا لك و في انتظار الباقية


(م. عبد المنعم) #7

شكراً على مرورك أحي الكريم fox2002 … وقل ان شاء الله البقية …


(sasa704) #8

جزاكم الله خيرا
نرجوا المزيد


(م. عبد المنعم) #9

بسم الله الرحمن الرحيم

الضغوط المطلقة والمقاسة:

إذا تم قياس الضغط لمائع ما بالنسبة إلى الصفر المطلق ، فإنه يعرف بالضغط المطلق (Pabs) ، وعندما يقاس بالنسبة إلى الضغط الجوى (Patm) كأساس، فإنه يعرف بالضغط القياسي أو المقاس (Pgauge) , وذلك لأنه عملياً ، جميع أجهزة قياس الضغط تسجل صفراً ,إذا كانت تحت تأثير الضغط الجوى , وبالتالى تقيس الفرق بين ضغط المائع المتصلة به وبين الهواء المحيط بالجهاز.

وإذا كان الضغط المقاس أقل من الضغط الجوى، يعبر عنه بالتفريغ أو التخلخل ، وقيمته المقاسة هى المقدار الذى تكون أقل من الضغط الجوى . وما يقال عنه "تفريغ مرتفع أو عالي " هو فى الحقيقة ضغط مطلق منخفض قريباً من الصفر المطلق ، والتفريغ الكامل يناظر ضغط الصفر المطلق.

جميع قيم الضغط المطلق موجبة . أما الضغوط المقاسة تكون موجبة إذا كانت أعلى من الضغط الجوى ، وتكون سالبة إذا كانت ضغوط تفريغ أي أقل من الضغط الجوى .

ومنه تراعى العلاقة الآتية:
Pabs = Patm + Pgage

حيث أن : Pgage يمكن أن تكون موجبة أو سالبة (تفريغ)

من المتبع : في الموائع القابلة للانضغاط اعتماد الصفر المطلق مبدأ للقياس وبالتالي تكون جميع الضغوط مطلقة . اما في السوائل فنعتمد الضغط القياسي وبالتالي يكون الضغط الجوي هو مبدأ القياس اي الصفر.

وللموضوع بقية ان شاء الله


(almohandes) #10

موضوع متميز من شخص متميز دائما شكرا لك اخي العزيز :slight_smile:

ننتظر البقية …نتمنى ان يستفيد منها الجميع


(عصمت الحديثي) #11

بارك الله فيكم على هذه المعلومات القيمة واسئل الله عز وجل ان يوفقكم لكل خير .


(م. عبد المنعم) #12

مشكور مشرفنا العام على المرور ، بارك الله فيكم …:slight_smile:
ان شاء الله ، سيكون المنتدى كله مميز ، أعضاءه ومشرفيه ومواضيعه …:smiley:
وفقكم الله


(م. عبد المنعم) #13

مشكور أخي الكريم على المرور ، ونتمنى للجميع الافادة والاستفادة.


(م. عبد المنعم) #14

بسم الله الرحمن الرحيم

قياس الضغط:

توجد طرق عديدة يمكن بواسطتها قياس الضغط لمائع، وسنناقش بعض الطرق فيما يلي :

1. البـــارومتـــر the barometer

يتألف البارومتر ، او مقياس الضغط الجوي المحلي ، من انبوب شاقولي يملأ بالزئبق عادة ويقلب ليغمر في حوض من الزئبق أيضاً.

والبارومتر يقيس الضغط الجوي بالنسبة للفراغ المطلق ، بمعنى أدق ، يقيس الفرق بين الضغط الجوي المحلي وضغط بخار السائل المستعمل فيه .

وباعتبار ان ضغط بخار الزئبق عند درجات الحرارة العادية صغير جداً لدرجة اهماله ، لذا تؤخذ قراءة البارومتر على انها قيمة الضغط الجوي المحلي المطلق .

نوازن الضغط بين النقطتين A , B الواقعتين في مستوى افقي واحد :

Patm = Pv + Rho . g . h

حيث :
Pv : ضغط بخار بخار الزئبق المحصور في الفراغ العلوي .

Rho : كثافة الزئبق ،
g : تسارع الجذبية الارضية ،
h : ارتفاع عمود الزئبق .

وباهمال Pv يصبح الضغط الذي يعطيه البارومتر :

Patm = Rho . g . h

ومن المعادلة أعلاه ، يتضح أن معادلة الضغط الجوى النظامي عند سطح البحر والمعتمد دولياً هو :

Patm =
1.013 bar =
14.7 psi =
760 mm Hg =
10.33 m H2o

(م. عبد المنعم) #15

بسم الله الرحمن الرحيم

2. مقياس بوردون

غالبا ما تقاس الضغوط أو التفريغ بواسطة مقياس بوردون ، وهو أكثر الاجهزة استعمالاً في الممارسة العملية.

يتألف الجهاز : من انبوب اسطواني مفرغ ، مقطعه على شكل قطع ناقص ، يغلق احد طرفي الانبوب ويترك حراً ، بينما يثبت الطرف الآخر تثبيتاً محكماً ويترك مفتوحاً ليوصل بالوسط المائعي المطلوب قياس ضغطه .

توصل حركة الطرف الحر من الانبوب بواسطة بعض الوصلات والمسننات الى مؤشر، يدور حول قرص مدرج بتدريجات تتناسب مع بعض الضغوط المقاسة .


وفى حالة جمع المقياس لكل من الضغط المقاس والتفريغ يعرف المقياس عندئذٍ بالضغط المركب:



(م. عبد المنعم) #16

بسم الله الرحمن الرحيم


3. المانومتر البسيط :
يقيس فرق الضغط بين مائعين ، ويقرأ فرق الضغط بطول عمود من سائل ذي كثافة معلومة .

يبين الشكل التالي ابسط اشكال المانومترات ، ويتألف من انبوب على شكل حرف U يحتوي على سائل معين .

يوصل كل طرف من طرفي الانبوب المانومتري الى احد المائعين المطلوب قياس فرق الضغط بينهما .

تعتمد نوعية السوائل المستعملة في المانومترات على قيمة الضغط المطلوب قياسه . ففي الضغوط العالية نستعمل سوائل ذات كثافة مرتفعة للمحافظة على طول معتدل للانبوب المانومتري .

حيث نستعمل الزئبق في قياس فروق الضغط العالية ، والكحول او الماء او الكيروسين في قياس فروق الضغط المنخفضة .

(م. عبد المنعم) #17

بسم الله الرحمن الرحيم



المائع المثالي :

يعرف المائع المثالي بالمائع الذى لا يوجد به احتكاك، أي أن لزوجته تساوي صفرًا ، أى أن القوى الداخلية عند أي مقطع داخلي تكون دائماً عمودية على المقطع حتى أثناء الحركة ، وبذلك فإن القوى تكون قوى ضغط خالصة .

ومثل هذا المائع لا يوجد فى الواقع ، وفي المائع الحقيقى، سائلاً كان أم غازياً، فإن قوى القص تحدث عندما يكون المائع متحركاً، وبالتالى تؤدي إلى احتكاك المائع ، لأن هذه القوى تقاوم حركة كل جسيم مع غيره .

وقوى الاحتكاك هذه تكون نتيجة لخاصية اللزوجة . ولزوجة المائع هي مقياس مقاومته للقص ، ومع زيادة درجة الحرارة ، فإن لزوجة جميع السوائل تنخفض ، بينما لزوجة جميع الغازات تزداد .

وسبب ذلك هو أن قوة التماسك، التي تقل مع زيادة درجة الحرارة ، تغلب بالنسبة للسوائل ، بينما بالنسبة إلى الغازات فإن العامل السائد هو تبادل الجزيئات بين الطبقات ذات السرعات المختلفة . وكذلك الجزيء البطيء الحركة عند انتقاله إلى طبقة أسرع يحاول أن يبطئها. وهذا التبادل الجزئي يولد قوى قص، أو يؤدي إلى ظهور قوة احتكاك بين الطبقات المتجاورة. والزيادة فى النشاط الجزئي عند درجات الحرارة المرتفعة تسبب زيادة لزوجة الغازات بزيادة درجة الحرارة.


(ymselim) #18

جزاك الله كل الخير ووفقك الى مزيد من التوفيق


(م. عبد المنعم) #19

شكراً على المرور أخي الكريم ymselim بارك الله فيكم


(م. عبد المنعم) #20
بسم الله الرحمن الرحيم 


الطـــاقة Energy: 
الطاقة هى القدرة على أداء عمل ما ، أى بذل قوة لمسافة ما. 
مصادر الطاقة Sources of Energy: 
يمكن تقسيم مصادر الطاقة إلى ما يلى: 
مصادر طاقة ذات كميات محدودة وهى:
أ - الوقود الأحفوري ويشمل ما يلي :

    صــور الطاقــة: 
    قد تكون الطاقة على صورة مختزنة (Stored) أو عابرة (Transient). وفميا يلى أهم أنواع الطاقة مقسمة تبعا لهذا التبويب. 

      [li]الطاقة المختزنة Stored Energy:

    أ - طاقة ميكانيكية (Mechanical Energy)

  • - طاقة الوضع (Potential) 
  • - طاقة الحركة (Kinetic)

  • ب - الطاقة الداخلية للمواد 

      2. الطاقة العابرة Transient:

    • أ - العمـل
    • ب - الحرارة المنتقلة بالتوصيل، أو الحمل، أو بالإشعاع .
    • ج - طاقة الإشعاع (الصوت، الراديـو، الضوء، الاشعة فوق البنفسجية، أشعة إكس، أشعة الراديوم، الأشعة الكونية). 
    • د - طاقة التيار الكهربائى.