Ali Pourahmad
30 یادداشت منتشر شدهتولید برق با بهره گیری از انرژی حاصله از نیروی گریز از مرکز و جاذبه برای به چرخش در آمدن سانتریفیوژ سیال آب
ژنراتور تولید برق با بهره گیری از انرژی حاصله از نیروی گریز از مرکز و جاذبه برای به چرخش در آمدن سانتریفیوژ سیال آب | تولید برق با استفاده از آب
در این یاداشت بطور کوتاه و خلاصه به بررسی "تولید برق از سانتریفیوژ سیال با استفاده از آب, جاذبه و نیروی گریز از مرکز" از سری اختراعات منتشر شده من میپردازیم.
لازم به اشاره میدانم, یاداشت زیر تنها مختصری از بخش "مقدمه مقاله اصلی" است, لذا در صورت علاقمندی می توانید توضیحات فنی جامع و کامل این اختراع را به تفصیل در بخش زبان فارسی وب سایت "سیاره علوم" www.sciencesplanet.com مطالعه و همچنین ویدیوی خلاصه فیلم این اختراع را مشاهده فرمائید. ضمن احترام, این یاداشت بعنوان بخشی از مقاله اختراعات تحت قانون "مالکیت معنوی" بوده و صرفا جهت اطلاع رسانی عموم است لذا هر گونه کپی برداری و استفاده غیر مجاز از توضیحات, تصاویر تخصصی و ایده های بازگو شده در این یاداشت ممنوع می باشد.
سیال آب غلظت بیشتری نسبت به سیال هوا دارد بنابراین آب تحت شرایط شارژ های محیطی به جریان در می آید و در این جریان حرکتی تغییر شکل مداوم نیز می یابد. سیال آب در دسته سیالات نیوتنی (Newtonian Fluids) قرار دارد زیرا اگر دما و فشار این نوع از سیال تغییر نکند، ویسکوزیته (مقاومت سیال نسبت به جاری شدن) سیال آب ثابت باقی می ماند و لزجت یا گرانروی آن تحت اعمال فشار نیرو تغییر نمی کند. از سوی دیگر, ویسکوزیته در یک سیال نیوتنی تنها به دما و فشار بستگی دارد و به نیرویی که به آن اعمال می شود وابسته نیست و این خاصیت سیالات نیوتونی به ما کمک می کند که بتوانیم علیرغم اعمال فشار حرکتی به سیال آب با مفروض قرار دادن دمایی مشخص, اما دارای یک ویسکوزیته ثابت باشیم تا ضمن جلوگیری از اتلاف انرژی حرکتی با استفاده از فیزیک خود گردان جاذبه و نیروی گریز از مرکز به یک سیکل حرکتی ممتد دست یابیم. در طراحی ایده سانتریفیوژ سیال آب من از طراحی چرخ آسیاب آبی نیز الهام گرفتم. در حقیقت سانتریفیوژ سیال آب به شکل چرخی دورانی و بزرگ است که نیروی گریز از مرکز ایجاد شده در آن، آب را به سمت بیرون درگ (کشش) می کند اما چون آب در سیلندر شیشه ای سانتریفیوژ محصور است بنابراین به سمت کشش قوسی (چرخشی) میل پیدا می کند. در زمان چرخش آب, نیرو و شتاب کوریولیس نیز بر جرم سیال آب وارد می شود و باعث می شود مولکول های نزدیک به بدنه بیرونی سیلندر با سرعت بیشتری حرکت کنند زیرا مولکول ها در دورترین فاصله از مرکز سیلندر قرار گرفته اند بنابراین، با سرعت بیشتری در محور بیرونی به حرکت چرخشی وادار می شوند.
در این ایده, سانتریفیوژ سیال آب را به شکل یک استوانه با دو نوار چرخ آسیابی در دو طرف آن طراحی کرده ام. دلیل استوانه ای بودن شکل این سانتریفیوژ این است که مانع تکانه زاویه ای به دلیل وجود منابع مختلف و به سبب حرکت هایی نظیر حرکت کاتوره ای شویم. هرچند حذف تمام حرکت های اضافی در این سانتریفیوژ کار بسیار مشکلی است اما با طراحی دو نوار چرخ آسیابی در دو طرف بدنه این سانتریفیوژ می توانیم تا حد خیلی زیادی حرکت های انحرافی سیال را در تقابل با اصطکاک مولکولی حذف و چرخش سانتریفیوژ به دور محور شافت را میسر کنیم. در حقیقت مولکول های آب درون سیلندر بر اثر چرخش سانتریفیوژ در معرض حرکت تصادفی ذرات غوطه ور در شاره مایع پس از برخورد با مولکول های سریع تر آب قرار می گیرند و حرکت براونی یا همان حرکت کاتوره ای در چنین سانتریفیوژی ایجاد می شود که مقداری انحراف مسیر تولید می نماید اما با قرار گیری دو نوار چرخ آسیابی در دو طرف بدنه استوانه ای, کشش نیروی گرانش زمین بطور مستقیم به حرکات مولکول ها وارد شده و ضمن تصحیح انحراف, آنها را در مسیر حرکت چرخشی سانتریفیوژ قرار می دهد که جزئیات آن در مقاله اصلی قابل مطالعه است.
برای حفظ تغییر شکل ممتد و غلبه بر نیروی اصطکاک مولکولی من از یک پد شناور (بالشتک) پلاستیکی که در درون خود دو وزنه فلزی مستطیلی شکل جای داده است استفاده کرده ام. در درون این بالشتک پلاستیکی مولکولهای هوا با جرم بالا فشرده سازی شده است تا پد قابلیت شناوری و تاب آوری لازم برای نگه داشتن وزنه ها بر روی سطح سیال (آب) را داشته باشد. علیرغم وزن سنگین پد شناور, اما بدلیل قانون ارشمیدس و چگالی کلی پد شناور که کمتر از چگالی آب درون سانتریفیوژ است عملا حجم زیادی از آب درون سیلندر شیشه ای به بالا رانده می شود. بعبارتی نیرویی که بخاطر سنگینی دو وزنه فلزی به پد شناور وارد می شود تنها معادل وزن جداره پد است اما نیرویی که پد شناور به سیال آب وارد می کند به اندازه حجمی از آب است که به خاطر فرو رفتن پد به سمت بالا آمده و این چگالی کمتر منجر می شود که ضمن حفظ وضعیت شار فشار سنگینی وزنه های پد به مولکولهای آب (در جهت ایجاد یک جریان فشار همسو با چرخش سانتریفیوژ), پد همچنان شناور روی آب باقی بماند.
با وارد آمدن فشار نیروی وزنه های پد شناور به یک سمت از جرم سیال در درون چمبر شیشه ای, سیال تغییر شکل داده و از سمت دیگر سعی می کند جرم خود را جابجا نموده و از دیوار استوانه شیشه ای بالا رود. این گرایش به بالا رفتن و جابجایی جرم باعث می شود سیال بر روی انتهای جداره سانتریفیوژ بغلطد. این همان جایی است که حرکت سیال در دورترین نقطه مکانی از محور مرکزی شافت قرار دارد یعنی جایی که سرعت حرکتی مولکولها در حداکثر بازه زمانی و مکانی است. این قابلیت تغییر فرم و شکل سیال (بدلیل فشار وارده توسط پد شناور) باعث میشود چرخ سانتریفیوژ تحت تاثیر فشار وارد شده در جهت بالا رفتن سیال آب از دیواره های سمت مخالف اهرم شناور, به چرخش در آید که در بخش توضیحات فنی این مقاله بر روی نشریه رسانه سیاره علوم , نحوه کار "Fluid Centrifuge" و ساختار تشکیل دهنده این دستگاه به تفصیل شرح داده شده است.
