ساخت سیم داغ گذرا در دانشگاه علم و صنعت

کد خبر: ۴۸۳۰۴۰

تاریخ: ۲۰ اسفند ۱۳۹۳ - ۲۱:۵۳

پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ایران موفق به ساخت یک وسیله آزمایشگاهی فوق حساس موسوم به «سیم داغ گذرا» شدند که می تواند با سه تا چهار درصد خطا میزان هدایت حرارتی سیالات را اندازه گیری کند.

به گزارش ایرنا، اندازه گیری هدایت حرارتی سیالاتی از قبیل مایعات یا گازهای خنک کننده، از موضوعات مورد توجه در بسیاری از آزمایشگاه های تحقیقاتی و صنعتی است.

ساخت پردازشگرهای پرقدرت و حساس که گرمای زیادی تولید می کنند و نیز تحقیقات انجام شده برای کوچکتر و کارآمدتر کردن وسایل برودتی یا حرارتی نیاز مبرمی به وسایل آزمایشگاهی بسیار دقیق را ایجاد کرده است و در راستای رفع همین نیاز پژوهشگران دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه علم و صنعت ایران پس از یکسال تلاش موفق به ساخت یکی از حساسترین وسایل آزمایشگاهی در زمینه انتقال حرارت شدند.

سرپرست این پروژه با تاکید بر اهمیت این وسیله برای آزمایشگاه های تحقیقاتی در صنایعی از قبیل نفت و خودروسازی اظهار داشت: سیم داغ گذرا از گذشته یک وسیله تحقیقاتی مهم به شمار می رود و با این وجود تنها چند نمونه خارجی از آن در مراکز تحقیقاتی کشور یافت می شود.

دکتر سلمان موحدی راد افزود: علاوه بر این با توسعه تحقیقات بر روی نانوسیالات و خواص حیرت آور حرارتی آنها نیاز به این وسیله نیز رو به افزایش است.

سیم داغ گذرا چگونه کار می کند؟

اندازه گیری میزان هدایت حرارتی سیالات با استفاده از روش های مختلف و دستگاه های گاها پیچیده انجام می پذیرد اما مشهورترین این روش ها تنها نیاز به یک سیم بسیار نازک دارد؛ سیم بسیار نازکی که با به کارگیری دانشی گرانبها می تواند با دقتی شگرف میزان هدایت حرارتی سیالات را به عنوان یکی از مهمترین خواص این مواد مشخص کند.

موحدی راد درباره نحوه عملکرد این وسیله آزمایشگاهی گفت: جریان الکتریکی از یک سیم بسیار نازک با مقامت التریکی مشخص عبور کرده و آن را گرم می کند، دمای این سیم در اثر تبادل حرارت با جریان سیال تغییر می کند و این تغییر دما روی مقاومت سیم تاثیر می گذارد که این تاثیر با کمک مدارهای الکترونیکی تحلیل شده و بدین ترتیب میزان هدایت حرارتی سیال اندازه گیری می شود.

وی تاکید کرد: ر چند طرز کار این وسیله به نظر ساده می رسد اما برای حل چالش های عملی موجود در این فناوری نیاز به دانش گسترده ای هست.

یک سیم کوچک با مشکلاتی بزرگ

انتقال حرارت از چند راه مختلف صورت می گیرد که هدایت حرارتی تنها یکی از این راه هاست و بنا به گفته متخصصان اساسی ترین چالش های پیش روی پژوهشگران ممزوج شدن این راه ها با یکدیگر در سیالات است به گونه ای که تفکیک میزان انتقال حرارت از روش هدایت به سختی امکانپذیر است.

استادیار دانشگاه علم و صنعت ایران در این باره توضیح داد: مشکل اینجاست که به محض گرم شدن سیال، مولکولها به صورت توده ای شروع به حرکت کرده و گرما را با خود منتقل می کنند در حالیکه این نوع از انتقال حرارت که به آن انتقال حرارت جابجایی گفته می شود مد نظر نیست بلکه ما می خواهیم میزان گرمای منتقل شده ناشی از ارتعاش ذرات را اندازه بگیریم به همین دلیل سیم داغ باید قادر باشد به سرعت و قبل از آنکه جریان توده ای شکل بگیرد پاسخ حرارتی سیال را ثبت کند.

وی ادامه داد: از آنجایی که چنین شرایطی در سیال یک حالت گذرا است و وضعیت مولکولها به سرعت در مرحله ابتدایی انتقال حرارت تغییر کرده و جریان های توده ای در سیال شکل می گیرند به این شیوه اندازه گیری روش «سیم داغ گذرا» گفته می شود.

سرعت در عملکرد هر چند می تواند به حل یکی از چالش های محققان بیانجامد اما این تنها چالش در طراحی، ساخت و استفاده از سیم داغ گذرا نیست بلکه دقت علاوه بر سرعت مولفه دیگری است که در این فناوری تا حد بسیار زیادی اهمیت دارد.

موحدی راد در این باره بیان داشت: غیر دقیق بودن قطعات و وجود اختلالات بسیار کوچک محیطی از قبیل لرزش و حتی امواج الکترومغناطیس دستگاههای مانند تلفن همراه می توانند به شدت بر عملکرد دستگاه تاثیر بگذارند که باید مقابله با این عوامل در طراحی نیز تا حدودی مورد توجه قرار گیرند.

سرپرست پروژه ساخت «سیم داغ گذرا» با مناسب ارزیابی کردن عملکرد دستگاه ساخته شده در دانشگاه علم و صنعت ایران به آزمایش های انجام شده برای کیفیت سنجی عملکرد این دستگاه اشاره کرده و گفت: برای تست عملکرد این دستگاه از آب به عنوان ماده ای که اطلاعات دقیق آن در دسترس بود استفاده شد و سیم داغ گذرای ساخته شده توانست تنها با خطایی معادل 3 تا 4 درصد میزان هدایت حرارتی آب را اندازه بگیرد.