v_d= ولتاژ درخت رطوبتی
R_ad= مقاومت تناسبی
i_cc= مولفه DC جریان تلفاتی
بخش اول معادله فوق، رفتار غیر خطی درخت های رطوبتی را نشان می دهد که از تشابه آن با دیود به دست آمده است. بخش دوم مربوط به تناسب غیر خطی بودن با هر درجه ضعف عایقی است. بخش سوم نیز مولفه DC جریان تلف است که در مقاله[۳۴]، برای سادگی از آن صرف­نظر شده است. مدار معادل یک عایق کابل با درخت رطوبتی در شکل (‏۳‑۱۷) نمایش داده شده است.

شکل (‏۳‑۱۷). مدار معادل دیودی عایق با درخت رطوبتی[۳۴]
جریان I_wt(t) که در ناحیه با درخت رطوبتی جاری می شود، از معادله فوق محاسبه خواهد شد و v_d(t) نیز با معادله (۳-۳۴) و با بهره گرفتن از روش اویلر به دست می آید[۳۴]:

مدل مداری Debye
با مدل Debye نیز می­توان درخت رطوبتی را مدلسازی کرد که مدل فوق درشکل (‏۳‑۱۸) قابل مشاهده است. با درنظرگرفتن دو فرض زیر می توان المان­های کابل درخت رطوبتی شده را محاسبه کرد[۳۰]:
سطح المان­های Debye قسمت درخت رطوبتی شده کابل XLPE مشابه سطح المان­های غیردرخت رطوبتی شده کابل XLPE است.
المان­های Debye بصورت برهم نهی ارائه شده است. تغییرات اندازه نمونه ها شامل مقاومت قطبشی و خازن ها بصورت خطی تغییر کند. اگر طول کابل دوبرابر شود خازن قطبشی نیز دوبرابر افزایش پیدا می­ کند درحالی­که مقاومت قطبشی نصف می­ شود.

شکل (‏۳‑۱۸). تحلیل مداری کابل حاوی درخت رطوبتی تنها [۲۷]
روابط زیر، نتایج فرضیات بالا هستند:

که در اینجا گذردهی نسبی کابل XLPE ، گذردهی نسبی درخت رطوبتی و همچنین و از روابط زیر بدست می­آیند[۲۷]:
باید توجه داشت که المان­های debeye بدون درنظرگرفتن درخت رطوبتی شدن کابل است که ممکن است درخت رطوبتی در محل اتفاق افتاده باشد یا نه. مقادیر و هستند که نشان می­دهد که درخت رطوبتی رخ داده است. برای شبیه سازی، پارامتر الی از مقاله [۳۶] گرفته شده که طول درخت رطوبتی براساس مشاهدات عینی بدست آمده است که مقادیر این پارامترها درجدول (‏۳‑۴) ذکر شده است.
جدول (‏۳‑۴). پارامترهای اندازه ­گیری درخت رطوبتی برای شبیه سازی[۳۶]

عمومی

WT2

WT1

WT2

WT1

x

w

x

w

۵/۱%

۲%

۱۰%

۵%

۳/۲

۳/۲

mΩ ۱۰^۱۵

mΩ ۱۰^۹

نتایج شبیه سازی صورت گرفته از جدول (‏۳‑۴) درشکل (‏۳‑۱۹) نشان داده شده است.
شکل (‏۳‑۱۹). طیف قطبشی اندازه ­گیری شده وطیف تقریبی درخت رطوبتی شده کابل[۳۶]
نتایج شبیه سازی نشان می­دهد که تاثیر طول درخت رطوبتی خیلی بیشتر ازعرض درخت رطوبتی است. حتی به میزان قابل توجهی در طیف قطبشی، بیشترین طول درخت رطوبتی غالب بر درختان رطوبتی کوچکتر است. با تائیدیه تست میدانی می­توان از این روش برای آشکارسازی تنزل عایقی درخت رطوبتی در کابل های XLPE استفاده کرد.
مدل مداری ماکسول-واگنر
درمقاله [۳۵] برای مدلسازی درخت رطوبتی در عایق XLPE، از مدارمعادلی مطابق شکل (‏۳‑۲۰) استفاده شده است.
شکل (‏۳‑۲۰). مدار معادل ماکسول – واگنر درخت رطوبتی[۳۵]
در این مدل، قطعه عایق XLPE با درخت رطوبتی به سه ناحیه تقسیم شده است، _۱d و(_۳d+₂d) و_۳d، که به ترتیب متناظر با بخش سالم عایق، ناحیه درخت رطوبتی و ناحیه درختی شده رطوبتی با کانال­های پر آب (پل زده شده) است. ضریب گذردهی نسبی بخش سالم عایق را می­توان ۳/۲ در نظر گرفت. ضریب گذردهی ناحیه _۲d(ناحیه کانال­های خالی از آب) متفاوت خواهد بود، زیرا در آن حفره­های پر شده از آب وجود دارد، هرچند کانال­های درخت خالی از آب هستند. ضریب گذردهی ناحیه درختی شده رطوبتی، با فرض این­که ناحیه _۳d+₂d از دو لایه با کانال­های پر از آب و کانال­های خالی از آب تشکیل شده باشد، به دست می ­آید. بنابراین ظرفیت خازنی ناحیه درختی­شده رطوبتی را می­توان با کم کردن ظرفیت بخش سالم از کل ظرفیت عایق محاسبه کرد.

در جدول (۳-۲) مقدار کاهش بار نهایی تیرهای فعال نسبت به غیرفعال نشان داده شده است .
جدول ۳ – ۲ – بار نهایی برای تیرهای فعال ] ۱ [
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

بار نهایی ( KN )
شماره تیر
۳۰
۴۲
۶۱.۲
۴۲.۵
۶۳
۶۳.۱

۳-۶-بررسی نتایج آزمایش مبناء با تحقیقات گذشته
پس از بررسی تجزیه و تحلیل نتایج اخذ شده از آزمایش مبناء با سایر تحقیقات صورت گرفته که در فصل ۲ به تفصیل بیان شد به نتایج زیر رسیم :
۱- علت افزایش ناشی از واکنش قلیای سنگدانه ها این است که واکنش قلیایی سنگدانه ها باعث انبساط می گردد و با وجود آرماتور از میزان آن کاسته می شود . البته میزان انبساط کاملا بستگی به نوع سنگدانه و واکنش پذیری آن دارد و همچنین شرایط آزمایش مثل اثر توام این پدیده با بارگذاری نیز بر میزان انبساط تاثیر دارد .
۲- واکنش قلیایی باعث کاهش قابلیت جذب انرژی تیرها تا هنگام شکست می گردد .
۳- واکنش قلیایی منجر به کاهش ظرفیت خمشی می گردد .
فصل چهارم
مدل کردن تیرها با روش عناصر محدود
۴-۱-مقدمه :
واکنش قلیایی توسط محققین با روش های مختلفی مدل شده است ] ۳۰ ̨ ۳۱ ̨ ۳۲̨ ۳۳ ̨ ۳۴ ̨ ۳۵ ̨ ۳۶ ̨ ۳۷ ̨ ۳۸ ̨ ۳۹ ̨۴۰ ̨ ۴۱̨ ۴۲ ̨ ۴۳ ̨ ۴۴ [ . در این پروژه بااستفاده ازبرنامه ABAQUS̨ مدلسازی تیرها انجام شده و با نتایج آزمایش مبناء مقایسه می گردند . این مدلسازی واکنش قلیایی به صورت فشار داخلی یکنواخت و خزش با معادلات حاکم بر این پدیده منظور می گردند .
۴-۲-مدل سازی
کلیات :
در مدلسازی با بهره گرفتن از نرم افزار ABAQUS استفاده شده ، برای مدل کردن بتن از المان Concrete و آرماتور(فولاد) از المان wire & Steel از ماژول Property استفاده شد و پس از آن تیرها تحت بار بهره برداری قرار گرفته است.
در شکل زیر (۴-۱) نمای سه بعدی از تیر مدل شده نشان داده شده است .
شکل ۴- ۱- نمای سه بعدی از تیر مدل شده
جهت مش بندی درنرم افزارازالمانهای مکعب و ۶ وجهی به ابعاد ۰.۰۲۵ ۰.۰۲۵ ۰.۰۲۵ استفاده میکنیم . بطوریکه ۴۴ المان در راستای طولی ̨ ۴ المان در راستای عرضی و ۶ المان نیز در ارتفاع تیر منظور گردیدند .
در مدل واکنش قلیایی سنگدانه ها به صورت فشار درونی مدل می شود . که در ادامه بطور کامل توضیح داده می شود .
آرماتورها با استفاد ه از دستور Density در ماژول property و لحاظ گردن گرانش در Geravity در ماژول Load مدل میشود .

در این مدل کرنش ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها از رابطه (۲-۴) محاسبه می گردد .
(۲-۵) (∞) (t) =
گرادیان رطوبتی نیز به عنوان یک پارامتر تشدید کننده واکنش قلیایی در مدل وارد می شود . در شکل (۲-۴) مدل سه بعدی برای ۴/۱ تیر بتنی ملاحظه می گردد .

شکل ۲-۴- مدل سه بعدی برای ۴/۱ تیر ] ۴۲ [
پس از مدلسازی و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی ̨ نتایج زیر حاصل می گردند :
رابطه پیشنهادی (۲-۱) ̨ رابطه مناسبی جهت مدل کردن کرنش ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها می باشد . همانطور که در شکل (۲-۵) ملاحظه می گردد ̨ که کرنش طولی تیر محاسبه شده توسط برنامه با کرنش ثبت شده حاصل از آزمایشگاه تقریبا مشابه هستند .
در سنین اولیه کرنش عددی بیش از نتایج آزمایشگاهی است و در انتهای زمان کرنش عددی کمتر از نتایج آزمایشگاهی می باشد .
مقدار تغییر مکان وسط تیر حاصل از دو روش با یکدیگر مغایرت دارند . مقدار بدست آمده توسط برنامه کمتر می باشد (شکل۲-۶) . علت این موضوع مناسب نبودن رابطه بکار رفته جهت مدل کردن گرادیان رطوبتی در ارتفاع تیر است .
شکل ۲-۵- منحنی کرنش طولی – زمان ] ۴۲ [
شکل ۲-۶- منحنی تغییر مکان – زمان ] ۴۲ [
۲-۲-۸-مدل Larive ] 38 ̨ ۳۹ [
این مدل در سال ۱۹۹۸ توسط Larive ارائه شده است و بعد از آن اکثر محققان خود از این مدل استفاده کرده اند .
در این مدل انبساط آزاد بتن تحت تاثیر واکنش قلیایی سیلیسی در طول زمان بر اساس انبساط نهایی و ماکزیمم محاسبه می شود (شکل ۲-۷ ) .
(۲-۶) (( (t) =
(t) = انبساط آزاد در طول زمان
= زمان مشخصه (Characteristic time )
= زمان نهفتگی (Latency time)
(∞) = انبساط آزاد ماکزیمم
شکل ۲-۷- منحنی انبساط آزاد به دست آمده ار آزمایش Isotermic ] 38 ̨ ۳۹ [
۲-۲-۹-تحقیقات Turanli ] 9 [
در این تحقیق انبساط ناشی از واکنش قلیایی طبق استاندارد ASTM C-1260 برای ۵ حالت نمونه کنترل و نمونه هایی با درصد حجمی میکروالیاف فولادی به ترتیب ۱̨ ۳ ̨ ۵ و ۷ درصد بررسی گردید .
تمامی نمونه ها با سنگدانه فعال ساخته شده اند . مقطع میکروالیاف ها برابر و طول متوسط ۳mm می باشند.برای هر ۵ حالت دو نوع آزمایش انجام گرفته است .
آزمایش اول کاملا طبق روش استاندارد ASTM C-1260 صورت گرفته و در آزمایش دوم ابتدا نمونه ها به مدت ۷ روز در دمای ۸۰ درجه درون آب عمل آوری شده و سپس طبق دستورالعمل استاندارد ASTM C-1260 آزمایش ادامه یافته است . نتایج دو آزمایش در اشکال (۲-۸ و ۲-۹) رسم شده اند .
شکل ۲-۸- تاثیر افزایش میکروالیافها بر کرنش ناشی از واکنش قلیایی – آزمایش اول ] ۹[
شکل ۲-۹- تاثیر افزایش میکروالیافها بر کرنش ناشی از واکنش قلیایی – آزمایش دوم ] ۹[
همانطور که ملاحظه می گردد ̨ با اضافه کردن میکروالیافها (۳ درصد به بالا ) از میزان انبساط کاسته می شود . به طوریکه برای نمونه ۷ درصد کاهش انبساط در سن ۳۰ روز نسبت به نمونه کنترل در آزمایشهای اول و دوم به ترتیب برابر ۶۲.۵ و ۷۷.۲ درصد می باشد .
با مقایسه دو روش آزمایش مشخص می گردد که در آزمایش دوم بدلیل فرصت عمل آوری نمونه های با میکروالیاف ̨ چسبندگی بهتری بین الیاف و ماتریس رخ می دهد و این امر باعث کاهش انبساط نمونه ها با میکروالیاف نسبت به آزمایش اول می شود .
۲- ۲-۱۰-تحقیقات Swamy ] 4[
در این تحقیق ̨ تیرها و نمونه های بتنی با مقاومت معمولی به مدت ۲ سال در یک محیط مساعد جهت تسریع بخشیدن به واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها قرار داده شده و سپس تحت آزمایش بارگذاری قرار گرفتند . نمونه تیر این تحقیق در شکل ۲-۱۰ دیده می شود .
شکل ۲-۱۰- مشخصات تیر Swamy ] 4[
نتایج تحقیق ایشان به شرح ذیل می باشد :
واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها منجر به کرنشهای بزرگ برگشت ناپذیر در بتن و فولاد می شوند که بر روی مقاومت وسختی اعضای سازه بتن آرمه تاثیر می گذارند.
متقارن نبودن مقدار آرماتور در بالا و پایین تیر باعث ایجاد انبساط بیشتر بتن در سطح بالایی ( منطقه فشاری ) و بالا آمدگی تیر قبل از بارگذاری می شود .
واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها باعث کاهش مقاومت خمشی نهایی و سختی خمشی تیر می شود .
شکست تیرها در اثر جاری شدن فولاد و در نهایت خرد شدگی ناحیه فشار است . لذا هیچ گونه شکست برشی ̨ اختلال در پیوستگی فولاد و بتن ¹ و گیرداری آرماتور و بتن دیده
¹bonding
نمی شود .
شکست تیرهای تحت تاثیر واکنش قلیایی ̨ تردتر از تیر شاهد می باشد (شکل ۲-۱۱) .
با وجود وقوع واکنش قلیایی ، تیرها ، قادر به حفظ کرنش های بزرگ ، در بتن و فولاد تحت بار می باشند .بنابراین هیچگونه کاهشی در شکل پذیری و قابلیت جذب مقادیر بزرگ انرژی در زمان شکست در تیرهای فعال دیده نمی شود(اشکال ۲-۱۲ تا ۲-۱۴ ).
شکل ۲-۱۱- مدهای شکست تیرها ] ۴[
تیر B5 با Fused silica
تیر B2 با اوپال
تیر شاهد
شکل ۲-۱۲- منحنی بار – تغییر مکان در تیرها ] ۴[
شکل ۲-۱۳- منحنی بار –کرنش بتن در تیرها ] ۴[
شکل ۲-۱۴- منحنی بار- کرنش فولاد در تیرها ] ۴[
۲-۲-۱۱-تحقیقات Hamada ] 8 [
در این تحقیق ، انبساط ناشی از واکنش قلیایی در ۸ حالت مختلف شرایط تکیه گاهی بررسی شده است (شکل ۲-۱۵).
در برخی از نمونه ها ورق انتهایی برای گیرداری آرماتور نصب شده است . نمونه ها به ابعاد ۶۰۰*۲۵۰*۲۵۰ میلیمتر ساخته و در دمای ۴۰درجه سانتیگراد و رطوبت ۱۰۰ درصد نگهداری شدند .
رفتار مکانیکی تیر بتنی تحت اثر واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها به مدت دو سال بررسی شده است . نمودار نسبت کرنش طولی نمونه های ۳ تا ۸ نسبت به نمونه ۲ در شکل (۲-۱۶) رسم شده است .
شکل ۲-۱۵- مشخصات نمونه ها ] ۸ [

شکل ‏۱‑۱۵ : ساختار هیدرات به وجود آمده با تترا هیدرو فوران
فصل دوم
تاریخچه و تحقیقات انجام شده در مورد هیدرات گازی‌
تاریخچه کشف هیدرات
هیدرات گاز طبیعی که ترکیبی برفک گونه از آب و گاز طبیعی می‌باشد، یکی از مهمترین مشکلات موجود در صنعت فرآورش گاز طبیعی می‌باشد بطوریکه بروز این پدیده در خطوط لوله انتقال جریان گاز طبیعی، موجب افزایش افت فشار جریان، انسداد مسیر و گاهاً انفجار خط لوله انتقال جریان می‌گردد. تحقیقات انجام شده توسط پرازنیتز^[۴۴] نشان‌داد که برای تشکیل‌هیدرات برقراری شرایط ذیل،الزامی است]۲۷[:

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

الف- وجود آب به صورت فاز مایع یا یخ
ب- وجود مولکول‌های کوچک گازی (نظیر متان، اتان، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن)
ج- فشار بالا و دمای پایین جریان گاز
به عبارت دیگر ساختار هیدرات گازی تشکیل شده در حضور شرایط فوق الذکر، پایدار شده و عمل مقابل با تشکیل آن‌، ‌مشکل‌تر خواهد شد. در اینصورت باید دقت نمود که شرایط فوق در خطوط لوله انتقال گاز پدیدار نشوند. هیدرات‌های گاز طبیعی مواد جامد کریستالی تشکیل شده از آب و گاز می‌باشد. مولکول‌های گاز (مهمان) در حفره آب (میزبان) که از مولکول‌های آب پیوند هیدروژن تشکیل شده به دام افتاده است. مولکول‌های گاز طبیعی معمولی شامل متان، اتان، پروپان و دی اکسید کربن می‌باشند. از لحاظ تاریخی، تلاش‌های تحقیقاتی در هیدرات‌های گاز طبیعی را می‌توان در سه نقطه عطف طبقه بندی کرد که در دوره‌های زیر تحت پوشش قرار می‌گیرند :
دوره اول، از کشف خود هیدرات در سال ۱۸۱۰ تا حال حاضر، شامل هیدرات‌های گاز به عنوان یک کنجکاوی علمی است که در آن‌ آب و گاز به جامد تبدیل شده است. زیرا تجمع آب و گاز در کنار یکدیگر و به عنوان فاز هیدرات به علت عدم تطابق با شرایط و اطلاعات علمی آن‌ زمان پدیده جالبی بوده است. دوره دوم مربوط به سال ۱۹۳۴ است که هم زمان با انجام تحقیقات گسترده تر بر روی ساختمان هیدرات گازی این حقیقت آشکار شد که تصور گرفتگی لوله‌های انتقال گاز طبیعی در دمای پایین به دلیل انجماد آب و یخ بستن نیست و علت آن‌ مساعد بودن شرایط برای تشکیل هیدرات گازی است. به عبارت دیگر، این بخش از تاریخچه کشف هیدرات گاز طبیعی پیرامون مشکلات ناشی از تشکیل هیدرات گازی در موارد ناخواسته است]۲۸[.
از طرف دیگر، در سال ۱۹۶۰ هم‌زمان با کشف مقادیر زیادی از این مولکول‌ها در لایه‌های زیرین زمین ومناطق پرمافر^[۴۵] (لایه منجمد دائمی اعماق زمین) که حاوی مقادیر زیادی از گاز طبیعی هستند بخش عمده تاریخچه هیدرات به این حقیقت اختصاص پیدا کرد که طبیعت میلیون‌ها سال پیش از بشر هیدرات را تولید کرده است. همچنین با میسر شدن امکان راه‌یابی بشر به سیارات دیگر نظیر مریخ و کشف منابع هیدرات در خارج از جو زمین، نظریه وجود آب در سیارات دیگر به صورت هیدرات را قوت بخشید. در نتیجه، این سه دوره زمانی به خاطر جذابیت و اهمیت رو به رشد بوده و در دوران مدرن تعداد نشریات هیدرات تا سال ۲۰۰۵ به طور چشمگیری افزایش یافتند]۲۸[. در نمودار ‏۲‑۱، رشد سریع پیشرفت انتشارات هیدرات در یک ده از قرن بیستم را نشان می‌دهد.
نمودار ‏۲‑۱ : نمودار نیمه لگاریتمی رشد انتشارات هیدرات در قرن بیستم
پیشینه تحقیق در ایران
در این نوشتار تحقیقات صورت گرفته در این زمینه بین سال های ۲۰۰۲ تـا ۲۰۱۴ میلادی در ایران بررسی شده است. پژوهش های صورت گرفته به چهار بخش تحقیقات پایه، وضـعیت اکتشـاف منـابع هیـدرات گازی در ایران، مباحث زیست محیطی و توسعه هیدرات گازی مبتنی بر فناوری‌های جدید تقسیم می‌شود در ادامه به بررسـی هر کدام از این بخش‌ها پرداخته شده است]۲۹-۳۵[.
مطالعات پایه
در بررسی مطالعات پایه، به ترتیب به چهار بخش تعادلات فازی، سینتیک تشکیل و تجزیه هیدرات، مطالعه ساختارهای مولکولی و خواص فیزیکی- حرارتی می‌پردازیم.
تعادلات فازی
مطالعات تجربی
مطالعات تجربی انجام شده در زمینه تعادلات فازی هیدرات، عمدتاً در مـورد پـیش بینـی شـرایط تشـکیل هیـدرات در حضور ترکیبات مختلف می‌باشد، و با توجه به دسته‌بندی انجام شده به صورت زیر می‌باشد :
مدل‌های ارائه شده برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات گازی در محلول های آبی حاوی الکترولیت و الکل و یا ترکیبی از آنها :
در ابتدا نصری‌فر و همکاران (۱۹۹۸)،به محاسبه دمای تشکیل هیدرات در حضور آب خالص و تصحیح این دما بـرای حضور الکترولیت و الکل (باهم) پرداختند. متوسط انحراف مطلق برای پیش بینی اولیه از CO₂ و نوعی هیدرات گاز طبیعی در مخلوطی از الکترولیت الکل ۹۶/۰ کلوین بوده است. پس از آن‌ جوانمردی و مشفقیان(۱۹۹۶)، یک مدل ترمودینامیکی بـرای محاسبه دمای تشکیل هیدرات از اختلاف تشکیل هیدرات در مخلوط محلول‌های الکترولیت ارائه دادند. این مدل، در مقایسه بـا مدل های قبلی، به محاسبات فلش نیازی نداشت. متوسط انحراف مطلق، با بهره گرفتن از داده های تجربی در دسترس، حدود ۴/۰کلوین می‌باشد. همچنین نصریفر و مشفقیان(۲۰۰۱)، یک روش کلی برای پـیش بینـی شـرایط تشـکیل هیـدرات گـاز در حضور محلول‌های آبی و محاسبات HL1V را بیان کردند. سپس مسعودی و همکاران(۲۰۰۵)، در اندازه گیری و پیشبینـی تعادل هیدرات گاز و نمک هیدراته در محلول آبی اتیلن گلایکول و محلـول الکترولیـت فعالیـت کردنـد. و در نهایـت نجیبـی و همکاران(۲۰۰۸)، به تعیین تجربی و پیشبینی پایداری هیدرات متان در الکل‌ها و محلول‌های الکترولیت پرداختند. در ایـن نوشتار به منظور ایجاد اثرات نمک‌ها و بازدارنده‌های ترمودینامیکی برروی مکان هندسـی اولیـه منحنـی هیـدرات مـایع‌-‌بخـار‌ (HLwV) داده‌های تجربی تجزیه هیدرات برای سیستم‌هـای چهارتـایی مختلـف متـان، آب، بازدارنـده‌هـای ترمودینـامیکی و نمک‌ها در محدوده فشار ۸۹/۶ تا ۲۹ مگاپاسکال گزارش شده است.
مدل‌های ارائه شده برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات گازی در حضور سایر بازدارنده‌ها و ترکیبات:
بهادری و همکاران (۲۰۰۸)، پیشبینی فشار تشکیل هیدرات از آلکان‌های خالص در حضور بازدارنده‌هـای مختلـف. توسلی و همکاران (۲۰۱۱)، پیشبینی شرایط تشکیل هیدرات گازی در حضور بازدارنده‌های ترمودینامیکی با معادله حالـت (ESD^[46]). ولوی و دهقانی (۲۰۱۲)، اصلاح معادله حالت PHSC^[47] بـه همـراه مـدل^[۴۸]VdWP و اسـتفاده از آنها بـرای پیشبینی شرایط تشکیل(تجزیه) هیدرات گازی. در این راستا بـرای بررسـی قابلیـت معادلـه حالـت PHSC، شـرایط تشـکیل هیدرات گازهای خالص و مخلوط در حضور و عدم حضور بازدارنده‌های ترمودینامیکی مختلف مطالعه شد. مـرادی و خسـروانی (۲۰۱۲)، استفاده از معادله حالت PRSV2^[49] برای پیشبینی دمای تشکیل هیدرات در حضـور بازدارنـده‌هـا. ایـن مـدل بـر اساس برابری فوگاسیته آب در آب مایع و فاز هیدرات می‌باشد. خسـروانی و همکـاران (۲۰۱۲)، یـک مـدل ترمودینـامیکی ساده براساس معادلات حالت vdWP و PRSV2 ارائه کردند. این مدل، فشار تعـادلی را بـه عنـوان تـابعی از دمـای هیـدرات گازی در حضور و عدم حضور متانول پیشبینی می کند حق طلب و همکاران (۲۰۱۲)، پیشبینی شرایط تعادلی هیدرات با بهره گرفتن از معادله حالت ECSW^[50]. در این مدل شرایط تعادلی هیدرات برای سیستم‌های مختلفـی از جملـه تـک فـاز، مخلـوط گازهای طبیعی و همچنین در حضور الکترولیت‌هایی چون NaCl, KCl, CaCl₂ و یا مخلـوطی از آنها پـیش بینـی شـده است. بابایی و همکاران (۲۰۱۲)، بررسی تعادل فازی ساختار H هیدرات در حضور پیش برنده‌های آلی بـا اسـتفاده از یـک مدل ترمودینامیکی. منطقیان و همکاران (۲۰۱۲)، بررسی شرایط تعادل، نـرخ تشـکیل و تجزیـه و ظرفیـت ذخیـره‌سـازی هیدرات اتیلن در غلظت‌های مختلفی از ۱،۴- دی اکسان. نتایج نشان می‌دهد که ۱،۴- دی اکسان یک بازدارنـده ترمودینـامیکی برای هیدرات اتیلن می باشد.
چند مقاله دیگر نیز در زمینه تعادلات فازی و شرایط تشکیل هیدرات به بحث و بررسی پرداخته‌اند که به آنها اشـاره می‌کنیم:
نصری‌فر و همکاران (۲۰۱۲)، نقطـه حبـاب کـربن سیسـتم دوتـایی دی اکسـید + متیـل سیکلوهگزان و تتراهیدروپایرن را اندازه گیـری و مدلسـازی نمودند. قیاسی (۲۰۱۲)، یک رابطه ساده امّا دقیق برای پیشبینی دمای تشکیل هیـدرات گـاز طبیعی شیرین بر اساس برازش بر نمودار جاذبه کارتز^[۵۱] ارائه نمودند. کمری و ایارحسین (۲۰۱۲)، شـرایط تشـکیل هیـدرات بـا استفاده از داده‌های تجربی از یک میدان گاز ترش در ایران که میتواند برای مشخص‌کردن ناحیه امن و ناامن در منحنی‌P-T مفید باشد را بررسـی نمودند. محمدطاهری و همکاران (۲۰۱۲)، بررسی نقش مسیر حرارتی بر روی دقـت داده‌هـای تعـادل فـازی هیـدرات گازی با بهره گرفتن از روش حجم ثابت. در این راستا شرایط تعادلی هیدرات متان با بهره گرفتن از مسیرهای گرمایش مختلـف اعـم از پیوسته و مرحله‌ای مشخص شده است.
مطالعات تئوری
در مطالعات تئوری انجام گرفته در زمینه تعادلات فازی چندین مدل با بهره گرفتن از الگوریتم‌های بهینه‌سـازی، روش هـای آماری^[۵۲] و معادلات حالت ارائه شده است:
در اولین مدل ارائه شده در روش‌های آماری و عددی بهـادری (۲۰۰۶)، یـک روش عـددی بـرای انجـام محاسـبات تعادل جامد- بخار چند جزئی در تشکیل هیدرات‌های گازی پیشنهاد کرد. این مدل پیشنهادی بیان می‌کنـد کـه ثابـت تعـادل بخار- جامد و ترکیب فاز جامد و بخار تابعی از دما و فشار جزئی هستند. زاهدی و همکاران (۲۰۰۹)، بـه پـیش بینـی دمـای و شبکه های عصبی مصنوعی تشکیل هیدرات به وسیله (هر دو) روش آماری (ANN^[53]) پرداختند. در مقایسه نتایج حاصله بـا داده‌های تجربی مشخص شد که روش شبکه‌های عصـبی مصـنوعی، دقیـق‌تـر از روش‌هـای سـنتی اسـت. غلامـی و همکـاران (۲۰۱۰)، مدلسازی ریاضی فرایند آبگیری^[۵۴] از گاز طبیعی با بهره گرفتن از عمدتاً جذب را ارائه دادند. پس از آن‌ اسلامی مـنش و همکاران (۲۰۱۱)، مدلسازی تعادل فازی هیدرات‌های متان، کربن دی اکسید، نیتروژن و هیدروژن به همراه پیش برنده‌های محلول در آب با بهره گرفتن از الگوریتم ماشین برداری^[۵۵] را ارائه دادند. سپس زارع نـژاد و ورامینیـان (۲۰۱۱)، بـه پـیش بینـی دقیق شرایط تعادلی تجریه هیدرات گاز ترش با بهره گرفتن از سیستم تطبیقی عصبی فازی (ANFIS^[56]) پرداختند. پیشبینـی‌های مدل ارائه شده با مدل‌های ترمودینامیکی در دسترس در شرایط عملیاتی مختلف مقایسه شده است. این مدل میتوانـد بـا دقت و اطمینان قایل قبولی شرایط تعادلی تجریه هیدرات گاز ترش را در محدوده‌ی وسیعی از دما و غلظت گاز اسیدی پـیش بینی کند.
آسیایی و همکاران (۲۰۱۱)، مدل vdWP برای اشغال چندتایی حفره‌های هیـدرات را اصـلاح کردنـد. در رابطـه جدید ثابت لانگمر برای پیش‌بینی فشار تجریه هیدرات‌های اکسیژن و نیتروژن در دماهای مختلف اصلاح شده اسـت. همچنـین خسروانی و همکاران (۲۰۱۲)، یک مدل ترمودینامیکی دقیق برای پیش‌بینی رفتار فازی هیدرات در حضـور و عـدم حضـور متانول بر اساس الگوریتم ژنتیک ارائه دادند. پهلوان نژاد و همکاران (۲۰۱۲)، یـک مـدل ترمودینـامیکی بـرای پـیش بینـی نمودار فازی فشار- دمای هیدرات دوتایی متان، دی اکسید کربن و یا نیتـروژن + تتراهیـدروفوران(THF)، ۱،۴ – دی اکسـان یـا استون ارائه کردند. هاشمی و همکاران(۲۰۱۲)، به مطالعه تجربی و مدلسازی ترمودینامیکی شرایط تجزیه هیـدرات متـان در محیط متخلخل سیلیکاژل در حضـور محلـول‌هـای آبـی متـانول پرداختنـد. مـرادی و خسـروانی (۲۰۱۲)، یک مـدل ترمودینامیکی ساده برای توصیف رفتار فازی هیدرات‌های گازی CH₄, C₂H₆, C₃H₈, N₂, CO₂ و ترکیب آنها بـه عنـوان مهمان با بهره گرفتن از معادله حالت PRSV2 و بدست آوردن پارامترهای پتانسیل کیهارا^[۵۷] برای ایـن ترکیبـات پیشـنهاد کردنـد. اسلامی منش و همکاران (۲۰۱۲)، یک روش آماری برای ارزیابی داده‌های تجربی تعادل فازی هیدرات ساده بیان کردند.
سینتیک تشکیل و تجزیه هیدرات

بررسی‌های انجام‌گرفته در مورد اثرات بازدارنده‌ها و ترکیبات مختلف در سینتیک تشکیل ‌و تجزیه هیدرات :
گنجی و همکاران (۲۰۰۶)، اثرات سورفکتنت‌های آنیونی سدیم دو دکیل سولفات (SDS) و سولفونات آلکیـل بنـزن خطی (LABS)؛ سورفکتنت کاتیونی کتیل تری متیل آمونیوم بروماید (CTAB) و سورفکتنت غیر‌یونی(ENP^[58]) بر روی تشکیل، تجزیه و ظرفیت ذخیره سازی هیدرات متان را بررسی کردند. گنجی و همکاران (۲۰۰۷)، روش‌هایی از کـاهش نـرخ تجزیـه هیدرات متان تشکیل شده در حضور سدیم دو دکیل سولفات(SDS) را بررسی نمودند. تلاقت (۲۰۰۹)، اثـر انـواع معـادلات حالـت برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات گازی در حضور و عدم حضور بازدارنده‌ها را مقایسه نمودند. تلاقت (۲۰۰۹)، بازدارنده‌های سینتیکی در حضور پلی اتـیلن اکسـید(PEO) و پـروپیلن اکسـید(PPO) بـرای تشـکیل هیـدرات گـازی را برای عملکرد بهتر بهبود بخشیدند. حیـدریان و همکاران (۲۰۰۹)، به انجام یک کار آزمایشگاهی سیستماتیک برای تعیین اثرات سینرژیک^[۵۹] بین متانول و پلی وینیـل متیـل اتر به عنوان یک مهارکننده با دوز کم و کشف یک بازدارنده جدید پرداختند.
فخاریان وهمکاران (۲۰۱۱)، اثـرات بیولـوژیکی حلالیت نشاسته سیب زمینی در آب بر روی نرخ تشکیل هیدرات متان، ثبات و ذخیره‌سـازی آن‌ به مطالعه پرداختند. مختـاری و پورعبـدالله (۲۰۱۱)، متانول را به‌عنوان یک بازدارنده هیدرات موجود در نفت خام ارزیابی نمود. کشاورز مروجی و همکاران (۲۰۱۲)، اثـر وجود نانو ذرات بر انحلال متان در آب، به منظور افزایش گاز ذخیره‌شده در هیدرات را بررسـی‌نمودند.

مدل های سینتیکی ارائه شده برای فرایند تشکیل و تجزیه هیدرات:
سرشار و همکاران (۲۰۱۰)، به مطالعه تجربی و تئوری سینتیک تشکیل هیدرات متان و مخلوط آن‌ در یک راکتـور جریان برگشتی و توسعه یک مدل ریاضی برای فرایند تشکیل هیدرات بر پایه تبلـور، انتقـال جـرم و ایـده‌هـای ترمودینـامیکی پرداختند. زارع نژاد و متحدین(۲۰۱۱)، یک مدل فیزیکی برای توصیف هسته زایی ثانویه و کاربرد آن‌ برای تخمین سینتیک تبلور تشکیل هیدرات کربن دی اکسید ارائه کردند. رحیم پور و همکاران (۲۰۱۱)، در مورد تنظیم نقطـه‌ی شـبنم آب بـرای جلوگیری از تشکیل هیدرات با شبیه سازی و بهینه سازی واحد تعدیل نقطه شبنم در پالایشـگاه گـاز بحـث و بررسـی کردنـد.
زارع نژاد و ورامینیان (۲۰۱۱)، یک مدل تعمیم یافته سینتیکی میکروسکوپی بر اساس تغییـرات زمـان پتانسـیل شـیمیایی واکنش برای توصیف فرایند تشکیل هیدرات گازی در سیستم همدما- هم حجم ارائه کردند. محبی و همکاران (۲۰۱۲)، بـه بررسی سینتیک تشکیل هیدرات متان در فرایند هم فشار و هم حجم در یک راکتور آشفته پرداختند.
مطالعه ساختارهای مولکولی
مولکول‌های آب در حضور یک گاز سبک می‌توانند ساختار بلوری حفره داری را تشکیل دهند که در آنها مولکـول‌هـای گاز به دام افتاده‌اند. با توجه به این ساختار قفسی، هیدرات‌ها جزء طبقه‌ی خارجی‌اند که Clathrates نامیده می‌شـوند. شـبکه بلوری به دلیل پیوند هیدروژنی بین مولکول‌های آب صورت می‌گیرد، این شبکه توسط مولکـول‌هـای گـازی کـه خـود را تحـت نیروهای واندروالسی در حفره های شبکه بلور نگه داشته‌اند، پایدار شده است. دو ساختار متفاوت شبکه بلوری به نام ساختارهای I و II وجود دارد. یکی از ساختارهای جدید هیدرات، ساختار H می‌باشد. در ایـن سـاختارها مولکـول‌هـای آب، تشـکیل چنـد وجهی‌هایی را می‌دهند. در این زمینه در ایران نیز تحقیقاتی‌صورت‌گرفته است که به‌صورت زیر بیان می‌شود:
در ابتدا عرفان نیا و همکاران (۲۰۱۰)، کـاربرد شـبیه سـازی دینامیـک مولکـولی (MD) در مطالعـه‌ی سـاختار I هیدرات متان+اتان را بررسی کردند. در این مقالـه اثـرات متـان بـه همـراه اتـان بـه عنـوان مولکـول مهمـان بـر روی پایـداری ترمودینامیکی ساختار I با ارزیابی خواص ترمودینامیکی شـرح داده شـده اسـت. پـس از آن‌ عرفـان نیـا و مـدرس (۲۰۱۱)، شبیه سازی دینامیـک مولکـولی (MD) سـاختار H هیـدرات بـا دو مولکـول مهمـان را بررسـی کردنـد. در ایـن مقالـه اثـرات متان+ LMGS^[60] مولکول‌های مهمان دوتایی بـر روی پایـداری ترمودینـامیکی بـرای سـاختار H هیـدرات بـا ارزیـابی خـواص ترمودینامیکی شرح داده شده است. همچنین صادقی فر و همکاران (۲۰۱۲)، روش ولف^[۶۱] را برای هیدرات گازی نوع I متان و کربن دی اکسید به کار بردند. روش ولف برای محاسبه‌ی تعاملات کولمبیک^[۶۲] در شبیه‌سازی ساختار نوع I هیدرات متان و کربن دی اکسید پیشنهاد شده است.
خواص فیزیکی – حرارتی

در این رابطه فاصله نفوذ کرده در تندباد، سرعت طراحی تندباد، گرادیان تندباد می­باشند.

1. 1. سرعت طراحی تندباد نیز باید به صورت زیر باشد.

(۳-۹)

در این رابطه، سرعت مرجع تندباد، فاکتور نفوذ پروفیل تندباد می­باشند.
۳-۸- بارگذاری سازه بال مطابق با استاندارد FAR 25
در این قسمت به بررسی انواع بارگذاری سازه در شرایط مختلف پروازی، پرداخته می­ شود. در تحلیل و طراحی سازه می­بایست تمامی موارد بارگذاری­های داده شده در استانداردهای مختلف لحاظ شود. در این قسمت سعی شده بر اساس استانداردهای هوایی، بارگذاری­های مهم سازه که در فرایند طراحی موثر هستند استخراج شود. بنابراین لازم به ذکر است که رویکرد استانداردی در این قسمت مبنای کار قرار داده شده است. مهمترین استاندارد هوایی در مورد هواپیماهای مسافربری، استاندارد ^[۶۷]FAR 25 است، بارهای لازم برای طراحی و تحلیل در این استاندارد به صورت عمومی مشخص شده است.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۳-۸-۱- کلیات
در این قسمت به کلیات بارگذاری و ملاحظات سازه­ای پرداخته می­ شود. تعاریف و الزامات کلی نیز در این قسمت گنجانده شده است.
بارگذاری
ا. الزامات استحکامی سازه در قالب بارهای حدی (ماکزیمم بار مورد انتظار در شرایط کاری) و بار نهایی (حاصلضرب بار حدی در ضریب اطمینان) مشخص می­شوند. مگر در موارد خاص، بار در نظر گرفته شده، بار حدی است.
ب. به جز در موارد خاص، بارهای ناشی از هوا، زمین و آب بایستی با نیروهای اینرسی در تعادل قرار گیرند. توزیع این نوع از بارها بایستی به شکل کاملا منطقی صورت گیرد به نحوی که به اندازه کافی به شرایط واقعی نزدیک باشد. روش های تعیین شدت و توزیع بار باید با اندازه ­گیری بارهای پروازی صحت­سنجی شوند مگر اینکه نشان داده شود، روش مورد استفاده برای تعیین بار قابل اطمینان است.
پ. در صورتی که تغییر فرم سازه به صورت قابل توجهی توزیع بار داخلی و خارجی را تغییر دهد، برای تعیین بار باید این تغییر فرم در نظر گرفته شود.
ضریب اطمینان
مگر در مواردی که از قبل مشخص شده باشد، باید ضریب اطمینان ۵/۱ برای بارهای حدی در طراحی سازه در نظر گرفته شود. در صورتی که شرایط بارگذاری بر حسب بار نهایی گزارش شود، نیاز به در نظر گرفتن ضریب اطمینان نیست. (مگر در مواردی که از قبل پیشنهاد شده باشد.)
استحکام و تغییر فرم
ا. طراحی سازه باید به نحوی باشد تا اجزا هواپیما بدون اینکه تغییر شکل دائمی مخرب در آن­ها رخ دهد بارهای حدی را تحمل کنند. در زیر بار حدی، تغییر شکل نباید در عملکرد مطمئن سازه خللی ایجاد کند.
ب. سازه باید قادر باشد بار نهایی را بدون شکست برای حد اقل ۳ ثانیه تحمل کند. اگرچه زمانی که استحکام سازه با تست­های دینامیکی که بارگذاری واقعی را شبیه سازی می­ کنند مورد آزمایش قرار می­گیرد، محدودیت ۳ ثانیه اعمال نمی­ شود. تست­های استاتیکی انجام شده با بارهای نهایی باید شامل تغییر شکل و جابجایی­های نهایی ناشی از بارها باشند. هنگامی که روش­های تحلیلی برای نشان دادن برآوردن الزامات سازه در برابر بار نهایی استفاده می­ شود، باید نشان داده شود که:

1. 1. اثرات تغییر فرم قابل توجه نیست.

1. 1. تغییر فرم­های مورد نظر به صورت کامل در تحلیل در نظر گرفته شده است

1. 1. روش و فرضیات استفاده شده در تحلیل برای پوشش اثرات تغییر فرمها کافی بوده است.

ج. هنگامی که انعطاف­پذیری سازه به نحوی باشد که در صورت اعمال تغییر در بارها، احتمال پیدایش تنش­های زمانمند^[۶۸] که به شکلی قابل توجه بیشتر از تنش­های ناشی از بارهای استاتیکی هستند، وجود داشته باشد اثرات این تغییر بارها بایستی درنظر گرفته شود.
د. هواپیما باید به گونه ­ای طراحی شود که هر گونه ارتعاش و بافتینگ^[۶۹] که ممکن است در شرایطی مشابه با شرایط کاری تا ( )، که شامل واماندگی^[۷۰] و انحراف­های ناخواسته احتمالی فراتر از مرزهای بافتینگ است را تحمل کند. این امر باید با تحلیل، تست­های پروازی و یا تست­های لازم دیگر نشان داده شود.
ه. هواپیما باید به گونه ­ای طراحی شود که قادر باشد هر نیروی سازه­ای ناشی از ارتعاشات سازه­ای بر اثر هر خرابی، سوء عملکرد و شرایط ناسازگار در سیستم کنترلی هواپیما را تحمل کند. این امر باید در شرایط بار حدی و تا ^[۷۱] بررسی شود.
اثبات کارآیی سازه
ا. برآوردن الزامات استحکامی و تغییر فرم که در زیرقسمت C استاندارد FAR 25 برای هر شرایط بحرانی آورده شده باید نشان داده شود. تحلیل سازه­ای ممکن است تنها در شرایطی قابل پذیرش باشد که قابلیت اطمینان روش و مطابقت با تجربه نشان داده شود. کارفرما ممکن است تست بار نهایی را در صورت کافی ندانستن تست بار حدی لازم بداند.
ب. هنگامی که بار استاتیک برای نشان دادن ارضای الزامات استحکام و تغییر فرم برای سازه هوایی بکار برده می­ شود، ضرایب تصحیح مقتضی مواد باید در نتایج تست اعمال شود مگر اینکه سازه و یا متعلقات آن که تست شده داری ویژگی­هایی باشند که تعداد المان­ها که استحکام نهایی سازه را تشکیل می­ دهند در صورت خرابی، بار را به سایر قسمت ­ها منتقل کند.
پنج دسته کلی بارگذاری در این استاندارد مشخص شده که باید در فرایند تحلیل و طراحی لحاظ شوند. در زیر به شرح این بارگذاری­ها پرداخته می­ شود.
۳-۸-۲- بارهای پروازی
این بارها در شرایط پرواز به سازه هواپیما که بال نیز یکی از این اجزا است، وارد می­ شود. این بارگذاری شامل موارد زیر است.

1. 1. بارهای مانور متقارن

1. 1. بارهای ناشی از وسایل افزاینده برآ

1. 1. بارهای ناشی از سوخت و روغن

1. بارهای ناشی از اغتشاش جریان و تندباد