دانلود تحقیق بررسی احتراق (آتش)

تحقیق بررسی احتراق (آتش) تحقیق بررسی احتراق (آتش) در 44 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	علوم انسانی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	117 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	44

تحقیق بررسی احتراق (آتش) در 44 صفحه ورد قابل ویرایش

احتراق

احتراق عبارت است از اکسیداسیون سریع مواد، همراه با آزاد شدن سریع انرژی.

یکی از تعاریف اکسیداسیون عبارت است از ترکیب شیمیایی یک ماده با اکسیژن. تعریف دیگر اکسیداسیون چنین است: واکنش شیمیایی که شامل اکسیژن باشد، به طوریکه یک یا تعداد بیشتری از مواد با اکسیژن ترکیب شوند.

افروزش

برای آغاز این فرآیند به یک منبع تولید گرما، مواد سوختی و هوا نیاز است. مواد از نظر قابلیت شعله وری متفاوت اند و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در این موضوع مؤثر است. مثلاً موادی که به شکل ورقه ای هستند، فوم ها و یا یک تکه پارچه خیلی ساده تر از بلوکهای ضخیم مواد جامد آتش می‌گیرند. طبق تعریف، آغاز فرآیند سوختن را افروزش می‌نامند. برای پایین آوردن قابلیت افروزش مواد در مقابل منابع کوچک تولید گرما می‌توان کارهایی انجام داد اما اینها لزوماً بر روی سرعت سوختن این مواد مؤثر نخواهد بود.

آتش (حریق)

ساده ترین تعریف احتراق، چیزی است که به آن آتش اطلاق می‌شود و عبارت است از ترکیب شیمیایی سریع مواد با اکسیژن که هم نور و هم گرما تولید می‌کند. شعله ور شدن (مشتعل شدن) و سوختن همراه با دود (سوختن سطحی) دو نوع احتراق هستند که ممکن است اتفاق بیفتند.

برای انجام شدن عمل احتراق باید یک اکسید کننده موجود باشد. تقریباً همه آتشها با اکسیژن موجود در اتمسفر به عنوان عامل اکسیدکننده انجام می‌گیرد، اما اکسیدکننده های دیگری نیز موجود است.

بیشتر این اکسیدکننده ها زمانی که در معرض حرارت، فشار یا هر دوی آنها قرار می‌گیرند  اکسیژن آزاد می‌کنند. علاوه بر آن اکسیدکننده های دیگری نیز وجود دارد مثل هالوژنها (فلوئور، کلر، برم و ید) که احتراق را تقویت می‌نماید، اما در اینجا فقط احتراق با اکسیژن هوا مورد بحث است.

سوختن و بیشتر انفجارها، نمونه هایی از واکنشهای شیمیایی هستند که از آنها به عنوان آتش (حریق) نام برده می‌شود و در واقع واکنشهای شیمیایی هستند که شامل اکسیداسیون سریع مواد است. با وجود این، سرعت این واکنشها ممکن است صدها یا هزاران مرتبه سریعتر از یک حریق باشد. به عبارت ساده تر، سوختن واکنش اکسیداسیونی است که به طور قابل توجهی سریعتر از حریق است، اما آهسته تر از انفجار است.

مثلث آتش

این تئوری به صورت یک مثلث ارائه گردیده است. به دلیل اینکه سه جزء (وجه) اصلی در آن وجود دارد و مثلث یک شکل بسته است که نمایانگر یک سیستم بسته می‌باشد. قسمتی از تئوری تأکید دارد که برای اینکه یک آتش موجود باشد بسته بودن سیستم الزامی‌است بدین معنی که اگر یکی از سه وجه مثلث در تماس با وجه بعدی نباشد وقوع حریق ممکن نیست. در شکل (1 ـ 1) مثلث آتش نشان داده شده است.

                              سوخت                      انرژی

                                                                   اکسیدکننده

شکل ( 1ـ 1) مثلث آتش

یک روش دیگر برای بیان تئوری مثلث آتش این است که بگوییم این سه فاکتور باید همزمان موجود باشد تا آتش وجود داشته باشد، همچنین شکل و مقدار مناسبی هم داشته باشند.

اگرچه اکسیژن هوا متداولترین اکسیدکننده هاست ولی اکسیژن به فرمهای دیگر نیز وجود دارد به علاوه هالوژنها نیز جزء اکسیدکننده ها محسوب می‌شوند. به همین ترتیب،
اگر چه گرما متداولترین فرم انرژی به عنوان منبع اشتعال است ولی باید توجه داشت که فرمهای دیگر انرژی (نورانی، شیمیایی، الکتریکی، مکانیکی و هسته ای) نیز می‌توانند شروع کنندة آتش باشند (در صورت وجود سوخت و اکسیدکننده).

به طور خلاصه، این تئوری می‌گوید؛ اگر سوخت، اکسیدکننده و انرژی به مقدار مناسب و شکل دلخواه به طور همزمان کنار یکدیگر آورده شوند، حریق (آتش) اتفاق خواهد افتاد. در مورد سوخت باید به این نکته توجه داشت که نه تنها سوخت باید موجود باشد، بلکه باید فرم صحیح و مناسبی نیز داشته باشد. در واقع سوخت باید به صورت بخار یا گازی شکل باشد تا سوختن اتفاق بیفتند و نیز سوخت باید به مقدار کافی در دسترس باشد، که در این صورت به آن سوخت قابل اشتعال می‌گویند (سوخت باید در محدودة شعله وری قرار داشته باشد).

تئوری اکسیژن مصرف شد در کالریمتر مخروطی

سرعت آزاد شدن انرژی (حرارت) از مهمترین پارامترهایی است که می‌تواند برای توصیف نمودن خصوصیات یک آتش سوزی به کار رود. در واقع این پارامتر تعیین کنندة اندازة بزرگی آتش و سرعت گسترش یا شدت آتش سوزی است. همچنین سرعت آزاد شدن حرارت، فاکتوری اساسی و تعیین کننده برای توضیح شعله وری مواد است.

با توجه به نوع محصولات و شرایط عمل احتراق، مقدار حرارت آزاد شده از اجسام مختلف متفاوت خواهد بود. زمانی که یک مقدار کم مادة سوختنی در یک بمب کالریمتر سوخته می‌شود چون اکسیژن کافی در دسترس است مطمئن هستیم که احتراق به طور کامل انجام می‌گیرد و از مبلمان از جنس پلی یورتان حدود (kj/g) 40 و از مبلمان چوبی حدود (kj/g) 20 انرژی آزاد می‌شود در صورتیکه، در یک آتش سوزی واقعی، احتراق به طور کامل انجام نمی‌گیرد (احتراق ناقص صورت می‌گیرد) و حرارت آزاد شده کمتر از مقدار تئوری (محاسبات براساس احتراق کامل) خواهد بود. این حرارت آزاد شده را گرمای مؤثر احتراق می‌نامند. بنابراین، با اندازه گیری سرعت از بین رفتن جرم جسم نمی‌توان سرعت آزاد شدن حرارت از سوختن واقعی را محاسبه کرد. در واقع نمی‌توان گرمای مؤثر احتراق را از این روش بدست آورد.

روش دیگر اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت این است که حرارت آزاد شده به طور مستقیم اندازه گیری شود، ولی چون همیشه در سیستم مقداری اتلاف حرارتی داریم از این طریق نیز نمی‌توان برای اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت استفاده کرد.

در دو دهة اخیری یک قانون جدید و کامل برای اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت پیشنهاد گردیده است که عبارت است از «اصل اکسیژن مصرف شده». به طور معمول می‌توان نشان داد برای تمام سوختهای معمول که در حریق با آنها مواجه هستیم گرمای احتراق بر واحد جرم اکسیژن مصرف شده تقریباً مقدار یکسانی دارد. این نتیجه بدان علت است که در فرآیند احتراق اینگونه مواد، محصولات احتراقی در واقع اکسید شدة پیوندهای کربن ـ کربن و کربن ـ هیدروژن است. نمونه ای از این مقادیر برای تعدادی از گازها، پلیمرهای مصنوعی و سوختهای طبیعی انتخاب شده است.

در سال 1982 مؤسسه بین المللی استاندارد و تکنولوژی (NIST) یک دستگاه جدید برای اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت، ارائه کرد. دستگاه فوق کالریمتر مخروطی نام دارد (به این علت به آن مخروطی می‌گویند که المان گرم کنندة آن به شکل مخروط ناقص است). این دستگاه تست حریق، اطلاعات استانداردی برای مواد موردنظر که در معرض انرژی تشعشعی کنترل شده و معین (شار حرارتی بین صفر تا  ) به طور افقی یا عمودی قرار گرفته اند، بدست می‌دهد.

اطلاعات بدست آمده از دستگاه به صورت زیر است:

الف) سرعت آزاد شدن انرژی (حرارت)

ب) زمان افروزش

ج) غلظت دودهای حاصله

د) گرمای مؤثر احتراق

ه)سرعت از بین رفتن جرم جسم

و) نسبت جرم منواکسیدکربن (CO) تولید شده از احتراق به جرم جسم

ز) نسبت جرم دی اکسیدکربن   تولید شده از احتراق به جرم جسم

از این اطلاعات برای موارد زیر استفاده می‌شود:

الف) ارزیابی مواد و محصولات (تعیین استاندارد حریق مواد)

ب) مدلسازی ریاضی در ابعاد واقعی

ج) اهداف طراحی

د) تحقیق و توسعه

گرمای احتراق بر واحد جرم اکسیژن مصرف شده، E 

احتراق

احتراق عبارت است از اکسیداسیون سریع مواد، همراه با آزاد شدن سریع انرژی.

یکی از تعاریف اکسیداسیون عبارت است از ترکیب شیمیایی یک ماده با اکسیژن. تعریف دیگر اکسیداسیون چنین است: واکنش شیمیایی که شامل اکسیژن باشد، به طوریکه یک یا تعداد بیشتری از مواد با اکسیژن ترکیب شوند.

افروزش

برای آغاز این فرآیند به یک منبع تولید گرما، مواد سوختی و هوا نیاز است. مواد از نظر قابلیت شعله وری متفاوت اند و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در این موضوع مؤثر است. مثلاً موادی که به شکل ورقه ای هستند، فوم ها و یا یک تکه پارچه خیلی ساده تر از بلوکهای ضخیم مواد جامد آتش می‌گیرند. طبق تعریف، آغاز فرآیند سوختن را افروزش می‌نامند. برای پایین آوردن قابلیت افروزش مواد در مقابل منابع کوچک تولید گرما می‌توان کارهایی انجام داد اما اینها لزوماً بر روی سرعت سوختن این مواد مؤثر نخواهد بود.

آتش (حریق)

ساده ترین تعریف احتراق، چیزی است که به آن آتش اطلاق می‌شود و عبارت است از ترکیب شیمیایی سریع مواد با اکسیژن که هم نور و هم گرما تولید می‌کند. شعله ور شدن (مشتعل شدن) و سوختن همراه با دود (سوختن سطحی) دو نوع احتراق هستند که ممکن است اتفاق بیفتند.

برای انجام شدن عمل احتراق باید یک اکسید کننده موجود باشد. تقریباً همه آتشها با اکسیژن موجود در اتمسفر به عنوان عامل اکسیدکننده انجام می‌گیرد، اما اکسیدکننده های دیگری نیز موجود است.

بیشتر این اکسیدکننده ها زمانی که در معرض حرارت، فشار یا هر دوی آنها قرار می‌گیرند  اکسیژن آزاد می‌کنند. علاوه بر آن اکسیدکننده های دیگری نیز وجود دارد مثل هالوژنها (فلوئور، کلر، برم و ید) که احتراق را تقویت می‌نماید، اما در اینجا فقط احتراق با اکسیژن هوا مورد بحث است.

سوختن و بیشتر انفجارها، نمونه هایی از واکنشهای شیمیایی هستند که از آنها به عنوان آتش (حریق) نام برده می‌شود و در واقع واکنشهای شیمیایی هستند که شامل اکسیداسیون سریع مواد است. با وجود این، سرعت این واکنشها ممکن است صدها یا هزاران مرتبه سریعتر از یک حریق باشد. به عبارت ساده تر، سوختن واکنش اکسیداسیونی است که به طور قابل توجهی سریعتر از حریق است، اما آهسته تر از انفجار است.

مثلث آتش

این تئوری به صورت یک مثلث ارائه گردیده است. به دلیل اینکه سه جزء (وجه) اصلی در آن وجود دارد و مثلث یک شکل بسته است که نمایانگر یک سیستم بسته می‌باشد. قسمتی از تئوری تأکید دارد که برای اینکه یک آتش موجود باشد بسته بودن سیستم الزامی‌است بدین معنی که اگر یکی از سه وجه مثلث در تماس با وجه بعدی نباشد وقوع حریق ممکن نیست. در شکل (1 ـ 1) مثلث آتش نشان داده شده است.

                              سوخت                      انرژی

                                                                   اکسیدکننده

شکل ( 1ـ 1) مثلث آتش

یک روش دیگر برای بیان تئوری مثلث آتش این است که بگوییم این سه فاکتور باید همزمان موجود باشد تا آتش وجود داشته باشد، همچنین شکل و مقدار مناسبی هم داشته باشند.

اگرچه اکسیژن هوا متداولترین اکسیدکننده هاست ولی اکسیژن به فرمهای دیگر نیز وجود دارد به علاوه هالوژنها نیز جزء اکسیدکننده ها محسوب می‌شوند. به همین ترتیب،
اگر چه گرما متداولترین فرم انرژی به عنوان منبع اشتعال است ولی باید توجه داشت که فرمهای دیگر انرژی (نورانی، شیمیایی، الکتریکی، مکانیکی و هسته ای) نیز می‌توانند شروع کنندة آتش باشند (در صورت وجود سوخت و اکسیدکننده).

به طور خلاصه، این تئوری می‌گوید؛ اگر سوخت، اکسیدکننده و انرژی به مقدار مناسب و شکل دلخواه به طور همزمان کنار یکدیگر آورده شوند، حریق (آتش) اتفاق خواهد افتاد. در مورد سوخت باید به این نکته توجه داشت که نه تنها سوخت باید موجود باشد، بلکه باید فرم صحیح و مناسبی نیز داشته باشد. در واقع سوخت باید به صورت بخار یا گازی شکل باشد تا سوختن اتفاق بیفتند و نیز سوخت باید به مقدار کافی در دسترس باشد، که در این صورت به آن سوخت قابل اشتعال می‌گویند (سوخت باید در محدودة شعله وری قرار داشته باشد).

تئوری اکسیژن مصرف شد در کالریمتر مخروطی

سرعت آزاد شدن انرژی (حرارت) از مهمترین پارامترهایی است که می‌تواند برای توصیف نمودن خصوصیات یک آتش سوزی به کار رود. در واقع این پارامتر تعیین کنندة اندازة بزرگی آتش و سرعت گسترش یا شدت آتش سوزی است. همچنین سرعت آزاد شدن حرارت، فاکتوری اساسی و تعیین کننده برای توضیح شعله وری مواد است.

با توجه به نوع محصولات و شرایط عمل احتراق، مقدار حرارت آزاد شده از اجسام مختلف متفاوت خواهد بود. زمانی که یک مقدار کم مادة سوختنی در یک بمب کالریمتر سوخته می‌شود چون اکسیژن کافی در دسترس است مطمئن هستیم که احتراق به طور کامل انجام می‌گیرد و از مبلمان از جنس پلی یورتان حدود (kj/g) 40 و از مبلمان چوبی حدود (kj/g) 20 انرژی آزاد می‌شود در صورتیکه، در یک آتش سوزی واقعی، احتراق به طور کامل انجام نمی‌گیرد (احتراق ناقص صورت می‌گیرد) و حرارت آزاد شده کمتر از مقدار تئوری (محاسبات براساس احتراق کامل) خواهد بود. این حرارت آزاد شده را گرمای مؤثر احتراق می‌نامند. بنابراین، با اندازه گیری سرعت از بین رفتن جرم جسم نمی‌توان سرعت آزاد شدن حرارت از سوختن واقعی را محاسبه کرد. در واقع نمی‌توان گرمای مؤثر احتراق را از این روش بدست آورد.

روش دیگر اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت این است که حرارت آزاد شده به طور مستقیم اندازه گیری شود، ولی چون همیشه در سیستم مقداری اتلاف حرارتی داریم از این طریق نیز نمی‌توان برای اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت استفاده کرد.

در دو دهة اخیری یک قانون جدید و کامل برای اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت پیشنهاد گردیده است که عبارت است از «اصل اکسیژن مصرف شده». به طور معمول می‌توان نشان داد برای تمام سوختهای معمول که در حریق با آنها مواجه هستیم گرمای احتراق بر واحد جرم اکسیژن مصرف شده تقریباً مقدار یکسانی دارد. این نتیجه بدان علت است که در فرآیند احتراق اینگونه مواد، محصولات احتراقی در واقع اکسید شدة پیوندهای کربن ـ کربن و کربن ـ هیدروژن است. نمونه ای از این مقادیر برای تعدادی از گازها، پلیمرهای مصنوعی و سوختهای طبیعی انتخاب شده است.

در سال 1982 مؤسسه بین المللی استاندارد و تکنولوژی (NIST) یک دستگاه جدید برای اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت، ارائه کرد. دستگاه فوق کالریمتر مخروطی نام دارد (به این علت به آن مخروطی می‌گویند که المان گرم کنندة آن به شکل مخروط ناقص است). این دستگاه تست حریق، اطلاعات استانداردی برای مواد موردنظر که در معرض انرژی تشعشعی کنترل شده و معین (شار حرارتی بین صفر تا  ) به طور افقی یا عمودی قرار گرفته اند، بدست می‌دهد.

اطلاعات بدست آمده از دستگاه به صورت زیر است:

الف) سرعت آزاد شدن انرژی (حرارت)

ب) زمان افروزش

ج) غلظت دودهای حاصله

د) گرمای مؤثر احتراق

ه)سرعت از بین رفتن جرم جسم

و) نسبت جرم منواکسیدکربن (CO) تولید شده از احتراق به جرم جسم

ز) نسبت جرم دی اکسیدکربن  تولید شده از احتراق به جرم جسم

از این اطلاعات برای موارد زیر استفاده می‌شود:

الف) ارزیابی مواد و محصولات (تعیین استاندارد حریق مواد)

ب) مدلسازی ریاضی در ابعاد واقعی

ج) اهداف طراحی

د) تحقیق و توسعه

گرمای احتراق بر واحد جرم اکسیژن مصرف شده، E

کالیبراسیون دستگاه

1 ـ کالیبراسیون دستگاه تجزیه کننده گاز اکسیژن

همانطور که در فصل دوم توضیح داده شد برای اندازه گیری سرعت آزادشدن حرارت (RHR) از «اصل اکسیژن مصرف شده» استفاده می‌شود. بنابراین چنین استنباط می‌شود که دستگاه تجزیه کننده گاز اکسیژن حساس ترین وسیله در محاسبات مربوط به سرعت آزادشدن حرارت است پس باید این وسیله با دقت بسیار زیادی کالیبره گردد. اگر کالیبراسیون به طور صحیح انجام شود این وسیله برای مدت زمان طولانی (آزمایش چندین نمونه) پایدار خواهد ماند. در واقع در ابتدای هر روز باید این وسیله کالیبره گردد.

برای این منظور وسیله فوق در دو نقطه مجزا (دو گاز متفاوت با درصد معین گاز اکسیژن) تنظیم و سپس کالیبره می‌گردد که یکی از آن نقاط نیتروژن خالص (درصد اکسیژن آن صفر است) و نقطه دیگر هوای محیط (95/20% گاز اکسیژن، زمانیکه هوای محیط عاری از بخار آب باشد) است. در ضمن دبی حجمی‌و فشار این گازها باید مطابق با شرایط گازی خروجی حاصل از احتراق در حین آزمایش نمونه ها باشد. در اینجا نکته حائز اهمیت این است که کالیبراسیون دقیق و صحیح این وسیله بستگی بسیار زیادی به گار کالیبراسیون دارد.

2 ـ کالیبراسیون دستگاه تجزیه کننده

برای این منظور از گاز کالیبراسیونی استفاده می‌شود که مخلوطی از گازهای منواکسیدکربن و دی اکسیدکربن است که با گاز نیتروژن بالانس گردیده است (درصد گاز و  با دقت بسیار زیادی مشخص است).

(توجه: گواهینامه کالیبراسیون روی سیلندر گاز موردنظر قرار دارد که بیان کننده درصد دقیق گازها در سیلندر است).

اگر این وسیله نیز با دقت کالیبره گردد، کالیبراسیون برای مدت زمان طولانی پایدار خواهد ماند فقط قبل از انجام هر آزمایش باید تنظیم روی صفر صورت گیرد که در هر زمانی این کار به طور دستی یا اتوماتیک می‌تواند صورت گیرد. تنظیم اتوماتیک هر 3 ساعت یکبار یا 12 ساعت یکبار انجام می‌شود. برای تنظیم 3 ساعته دکمه وسطی (سه دکمه ای که در زیر دستگاه تجزیه کننده  قرار دارد) و برای تنظیم 12 ساعته دکمه وسطی و دست راستی به طور همزمان فشار داده می‌شود.

توجه: برای تنظیم کردن روی صفر از هوای محیط استفاده می‌شود.

دانلود مقاله انواع احتراق و تاثیر هوای اضافی در آن

مقاله انواع احتراق و تاثیر هوای اضافی در آن مقاله انواع احتراق و تاثیر هوای اضافی در آن

دسته بندی	پژوهش
فرمت فایل	doc
حجم فایل	15 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	17

اثر هوای اضافی در احتراق

بخشهایی از متن:

احتراق

تعریف:

احتراق یک عمل ترکیب شیمیایی است که عناصر مختلف با اکسیژن انجام می دهند، گاه این احتراق محسوس و با شعله و دود همراه است و گاه بصورت نامحسوس، بهر حال در این فعل و انفعالات گرما تولید می شود که در حقیقت هدف اصلی ما از عمل  احتراق ایجاد این حرارت است، این عمل در نیروگاه ها در کوره دیگ بخار انجام می شود و سعی می شود نحوه این احتراق بقسمی باش که حداکثر راندمان حرارتی بدست آید با توجه به تجاربی که در طول سالیان متمادی بدست آمده و بکاربردن روشهای متفاوت در فهم چگونگی احتراق بهترین نتایج موقعی بدست می آید که این آزمایشات و تجربیات با اطلاعات درستی از تئوری اصول احتراق توام باشد. امروزه بدست آوردن حداکثر مقدار حرارت از سوخت بیش از گذشته مورد لوزم می باشد. و در نتیجه دیگ های بخار مدرن طوری طرح می شوند که بخوبی حرارت را جذب کنند تا راندمان دستگاه ها بالاتر رود. از نظر فعل و انفعالات شیمیائی احتراق در کوره دیگ بخار یک موضوع پیچیده ای است که خارج از بحث این فصل می باشد، ولی در اینجا اطلاعاتی از اصول اولیه و تغییرات شیمیایی در نتیجه ترکیب اکسیژن یا عناصر قابل احتراق سوخت منجمله کربن، ئیدروژن،  گوگرد که برای فهم احتراق سوخت ها لازم است ذرک می گردد.

تمام اجسام از موادی ساخته شده اند که بعنوان عناصر شیمیائی شناخته می شوند اگر این عناصر را به قسمتهای کوچکتری تقسیم نمائیم خاصیت خد را از دست نمی دهند و در صورت ادامه این عمل به یک ذره یا اتم آنها می رسیم، کربن آهن، اکسیژن، جیوه، گوگرد، طلا و مس نمونه هائی از عناصر شیمیائی هستند. ...

...

احتراق کامل

در احتراق کامل فرض می شود که مقدار معینی از عنصر با اکسیژن ترکیب می شود در عمل احتراق اکسیژن را از هوای محیط بدست می آورند که شامل 23% اکسیژن و 77% درصد ازت است اکسیژن و ازت با هم بحالت ترکیب نیستند و در احتراق براحتی از هم جدا شده و اکسیژن با سوخت ترکیب می شد و ازت بهمان حالت اولیه باقی می ماند. تجربه نشان می دهد که با مصرف مقداری از هوا که دقیقا شامل همان مقدار اکسیژن باشد که لازم داریم احتراق کامل بدست نخواهد آمد زیرا برای ترکیب اکسیژن با عناصر سوخت باید مولکول های اکسیژن با اتم سوخت درتماس واقعی فیزیکی باشند، اما علاوه بر مولکول های اکسیژن موجود چهار برابر بر آن مولکولهای ازت نیز در محیط موجودند که باحتراق کمک نمی کنند و سبب می شوند که مولکول های اکسیژن نتوانند بخوبی با اتم های سوخت تماس بگیرند، ضمنا همانطور که احتراق صورت می گیرد و عمل احتراق ادامه پیدا می کند از مقدار مولکول های آزاد اکسیژن کاسته شده و علاوه بر ازت مولکول های H2. SO2. CO2 نیز در محیط خواهیم داشت. در این شرایط تماس مولکول های اکسیژن با بقیه اتم های عناصر سوخت مشکل تر می شود بنابراین در عمل احتراق کامل موقعی صورت می گیرد که مقدار هوائی بیشتر از مقدار هوای تئوری مصرف کنیم، بهترین شرایط عمل پیدا کردن تعادل بین اتلاف واحدهای حرارتی که توسط هوای اضافه بیرون برده می شود می باشد. ...

...

دانلود مقاله تولید انرژی با توربین های گازی

مقاله تولید انرژی با توربین های گازی تولید انرژی با توربین های گازی

دسته بندی	پژوهش
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2825 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	153

تحقیق و پژوهش تولید انرژی با توربین های گازی

فهرست مطالب:

فصل اول – مقدمه ای بر توربین هایGE,MS5001-25MW-Frame5   

1-1مقدمه........................................

فصل دوم- مقدمه ای برخوردگی داغ

...............................................

2-1 خوردگی داغ......................................

2-2 واکنشهای مربوط به تشکیل مواد خورنده در فرایندهای احتراق   

2-2-1 گوگرد.....................................

2-2-2 سدیم......................................

2-2-3 وانادیوم..................................

2-3 تشکیل رسوب......................................

2-4 تأثیر ناخالصیها بر خوردگی داغ...................

2-4-1 اثر ترکیبات وانادیوم......................

2-4-2 اثر سولفات سدیم...........................

2-4-3 اثر کلرید.................................

2-4-4 اثر گوگرد.................................

2-5 روشهای مطالعه خوردگی داغ........................

2-5-1 روش مشعلی(Burner Rig Test) ...................

2-5-2 روش کوره ای (Furnace Test) ...................

2-5-3 روش بوته ای(Crucible Test) ...................  

2-5-4 روشهای جدید در بررسی آلیاژهای مقاوم به خوردگی داغ 

2-6 مکانیزم های خوردگی داغ..........................

2-6-1 مرحلۀ شروع خوردگی داغ.....................

2-6-2 مراحل پیشرفت خوردگی داغ...................

2-6-2-1 روشهای انحلال نمکی(Fluxing) ................

2-6-2-2 خوردگی ناشی از جزء رسوب.................

2-7 خوردگی نیکل تحت اثر یون سولفات

(Sulphate- Induced Corrosin of Nickel) ..........................

2-7-1 خوردگی نیکل ناشی از سولفات در اتمسفرهای اکسیژن حاویSO₃

2-7-2 خوردگی نیکل ناشی از سولفات ...............

2-8 خوردگی آلیاژهای پایه نیکل و کبالت ناشی از سولفات در حضور اکسیژن حاوی SO₃ ............................................

2-8-1-1 خوردگی آلیاژهای نیکل – کرم ناشی از یون سولفات در محیط اکسیژن حاویSO₃ ........................................

2-8-1-2 خوردگی آلیاژ "Co-Cr" در مقایسه با آلیاژ "Ni-Cr" در محیط یون سولفات در محیط اکسیژن حاوی SO₃ .................

2-8-1-3 خوردگی آلیاژهای(M=Ni,Cr,..)M-Al در محیط سولفات در حضور

 2-8-2 فلاکسینگ Al₂ O₃ Cr₂ O₃ .......................

2-8-3 تأثیرات MoO₃,WO₃ ........................

2-8-3 تأثیرات مخلوط سولفات......................

2-9 خوردگی داغ ناشی از وانادات......................

2-9-1 مثالهای از مطالعات ترموگراویمتریک ........

2-9-2 روش مشعلی.................................

2-9-3 خوردگی داغ ناشی از مخلوط سولفاتها و وانادتها  

2-9-4 کنترل ناشی از سولفات و وانادات............

2-10 خوردگی ناشی از نمکهای دیگر .....................

2-10-1 تأثیر کلرید..............................

3-1 پوششهای محافظ در برابر خوردگی داغ...............

3-2 تاریخچه بکارگیری پوشش های محافظ.............

3-2-1 پوشش های نفوذی............................

3-2-2 پوششهای آلومینیدی ساده....................

3-2-3 پوششهای آلومینیدی اصلاح شده................

3-3 تخریب پوششهای نفوذی.........................

3-3-1 تخریب پوششهای آلومینیدی ساده..............

3-3-2 تخریب پوششهای آلومینیدی اصلاح شده..........

4-1 مقدمه ای بر اکسیداسیون و سولفیداسیون ...........

4-2 محیطهای حاوی واکنشگرهای مخلوط...................

4-3 تأثیر مراحل آغازین فرآیند اکسیداسیون بر روند کلی

4-4 تشکیل لایه اکسید روی آلیاژهای دوتایی ............

4-4-1 اکسیداسیون انتخابی یک عامل آلیاژی ........

4-4-2 تشکیل همزمان اکسیدهای عامل آلیاژی در پوسته بیرونی

4-4-2-1 محلولهای جامد اکسید ....................

2-4-2-2 تشکیل متقابل اکسیدهای غیر محلول.........

4-4-3 رفتار اکسیداسیون آلیاژهای حاوی کرم، نیکل و کبالت  

4-4-3-1 فرایند اکسیداسیون آلیاژهایCo-Cr ........

4-4-3-2 فرایند اکسیداسیون آلیاژهای Ni-Cr ........

4-4-3-3 فرایند اکسیداسیون آلیاژهای Fe-Cr ........

4-5 مکانیزم اکسیداسیون آلیاژهای چند جزئی............

4-6 تأثیر بخار آب بر رفتار اکسیداسیون...............

4-7 واکنشهای سولفیداسیون ...........................

4-7-1 سولفید آلیاژهای دوتاییNi-Cr ,Co-Cr ,Fe-Cr ....

4-7-1-1 مکانیزم سولفیداسیون آلیاژهای Co –Cr ....

4-7-1-2 مکانیزم سولفیداسیون آلیاژهای Ni-Cr ,Fe-Cr .

4-7-1-3 تأثیر عنصر اضافی آلومینیوم بصورت عنصر سوم آلیاژی

4-7-1-3 تأثیر سولفیداسیون مقدماتی روی رفتار اسیداسیون بعدی  

4-8 روند سولفیداسیون دمای بالای فلزات در SO₂+O₂+SO₂ ..

4-8-1 دیاگرام های پایداری فاز اکسیژن – گوگرد ...

4-8-2 خوردگی نیکل در SO₂ .......................

4-8-2-1 مکانیزم واکنش در دماهای 500 و 600 درجه سانتی گراد

4-8-2-2 مکانیزم واکنش در بالای دمای 600 درجه سانتیگراد   

4-8-2-3 وابستگی واکنش سیستم Ni-SO₂ به دما .......

4-8-3 خوردگی نیکل در SO₃+SO₂+O₂ ................

4-8-4 خوردگی کبالت در SO₂+O₂+SO₂ ...............

4-8-5 خوردگی آهن در SO₂+O₂+SO₂ .................

4-8-6 خوردگی منگنز در SO₂ ......................

4-8-7 خوردگی کرم در SO₂ ........................

4-8-8 تأثیرات پوسته های اکسید های تشکیل شده اولیه بر رفتار بعدی قطعه در اتمسفر گازهای محتوی سولفور .................

4-8-8-1-نفوذ سولفور از میان پوسته های آلومینا(Al₂ O₃) و کرمیا (Cr₂O₃) ...............................................

4-8-9 مثالهایی از رفتار خوردگی درجه حرارت بالای آلیاژهای نیکل در محیط های حاویSO₂+O₂ , SO₂ .............................

4-8-9-1 رفتار واکنش آلیاژ Cr % 20-Ni در SO₂+O₂+SO₂

:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::

فصل اول

مقدمه ای بر توربین های

GE,MS5001-25MW-Frame5

واحد های نیروگاه گازی از نوع GE ,MS5001-25MW Frame 5 ساخت کشور آمریکا می باشند که هر واحد آن از اجزاء کمپرسور ، اتاق احتراق ، قطعات انتقال ، توربین ، اگزوز، گیربکس و ژنراتور تشکیل می گردند.

توربین گازی یکی از انواع مولد قدرت که بدلیل کاربرد وسیع آن در تولید انرژی در نیروگاههای زمینی و نیز عامل حرکت کشتیهای در حمل و نقل تجاری و نظامی در زندگی انسان اهمیت فراوان یافته است . توربین  گاز در حقیقت نوعی از موتورهای احتراق داخلی محسوب می شود .

در این دستگاه بعوض اینکه اعمال اصلی تراکم ،احتراق و انبساط در داخل عضو واحدی رخ می دهد بصورت متناوب و یکی بعد از دیگری در محفظه های خاصی صورت می گیرد . سه عضو اصلی هر نیروگاه عبارتند از : کمپرسور که جریان پیوسته ماده را فراهم میسازد ، اتاق احتراق که بر انرژی جنبشی گازهای در حال حرکت می افزاید و ماشین انبساط(توربین)که گاز در آن انبساط یافته و انرژی مکانیکی تولید می کند [1] .

هوای محیط مطابق شکل 1-1 بافشار جو از نقطه 1 وارد کمپرسور می شود و در طبقات مختلف آن متراکم و فشار آن بالا می رود ، تا به نقطه 2 برسد .

شکل 1-1 سیکل باز یک توربین گاز ساده]2[

هوای فشرده تولید شده آنگاه وارد اتاق احتراق یعنی جائیکه سوخت در آن محترق می گردد ، شده و در آنجا درجه حرارت گاز بالا می رود که باعث می شود حجم گاز با فشار ثابت افزایش یابد و گاز عامل کار برای توربین فراهم گردد . پس از انبساط گاز در توربین و تبدیل مقدار از انرژی گاز به کار مکانیکی روی شافت توربین ، گاز بداخل ناحیه اگزوز میرود و بالاخره بداخل هوای آزاد تخلیه می گردد .

پره هایی که روی روتور کمپرسور نصب شده اند هوا را تحت زاویه معینی بر می گردانند ، تغییر جهتی که به این طریق ایجاد می شود سرعت هوا را کم و فشار آنرا زیاد می کند . اگر سرعت هوا را تقریباً ثابت بماند ، ارتفاع طبقه بعدی می تواند کوچکتر باشد زیرا غلظت هوای فشرده زیاد می شود . هوا که وارد پروانه کمپرسور می شود با گردش پروانه هوا بسمت بیرون یعنی به سوی متفرق کننده (Diffuser) پرتاب می شود . متفرق کننده هوای خارج شده از کمپرسور را با تبدیل سرعت به فشار ، به انرژی (فشار) تبدیل می کند [2] .

در نیروگاههای گازی مقدار گازی مقدار کمی از هوایی وارد کمپرسور می شودبه مصرف احتراق می رسد و بیشترین مقدار آن در اطراف بیرونی شعله فروزان جریان یافته و برای خنک کردن اتاق احتراق پره های توربین و اگزوز استفاده می گردد .

...

فصل دوم

مروری بر

خوردگی داغ

2-1 خوردگی داغ

پدیده خوردگی داغ به نوعی از خوردگی اجزاء فلزی یا در حضور فیلم نمک مذاب یا خاکستر و غلیظ در درجه حرارت بالا در محیط اکسید کننده اطلاق می گردد . تخریب ناشی از این فرایند ، در برگیرنده پدیده هایی همچون اکسیداسیون و سولفیداسیون در دمای بالا خواهد بود .

پدیده تخریب مواد از طریق خوردگی داغ از دهه چهل میلادی مورد توجه بوده است . در همین راستا مطالعات زیادی پیرامون مکانیزمهای آن صورت گفته است . این پدیده خصوصاً در توربینهای گازی که با سوخت فسیلی ، گازوئیل ویا گاز کار می کنند بسیار جدی بوده و منجر به شکسته شدن پره ها ، ترک برداشتن قسمتهایی از آستر های محافظ و سایر قسمتها و اجزاء توربینهای گازی می شود .

پدیده خوردگی داغ در محیط های احتراق نظیرتوربینهای گازی دریایی ، هوایی وصنعتی ، بویلرهای با سوخت فسیلی و بویلرهای با سوخت ضایعات شهری ، وسائل ذخیره سازی انرژی خورشیدی، سلولهای سوخت ، کوره های عملیات حرارتی و کلیه مکانهایی که با سوخت فسیلی در دمای بالا در تماس می باشند و همچنین محیطهای حاوی نمک مذاب ، مشاهده شده اند . نوع سوخت موجود در محیطهای احتراق در ایجاد پدید خوردگی داغ دارای اهمیت خاصی می باشد . از آغاز کشف سوختهای فسیلی از آنها در تولید انرژی الکتریکی بدلیل پایین بودن نسبی قیمت به همراه توان حرارتی بالای آنها مورد توجه خاصی بوده است . اما به مرور زمان در جهت افزایش راندمان سوختهای فسیلی دمای کاری توربین ها افزایش یافته که مشکل خوردگی داغ از این جهت بیشتر مطرح می شود با توجه به اهمیت این موضوع از دهه شصت میلادی مطالعات تئوریک زیادی بر روی مکانیزم های خوردگی داغ انجام گرفت . ...

دانلود تحقیق بررسی احتراق (آتش)

بررسی احتراق (آتش) تحقیق بررسی احتراق (آتش) در 44 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	علوم انسانی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	117 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	44

بررسی احتراق (آتش)

احتراق

احتراق عبارت است از اکسیداسیون سریع مواد، همراه با آزاد شدن سریع انرژی.

یکی از تعاریف اکسیداسیون عبارت است از ترکیب شیمیایی یک ماده با اکسیژن. تعریف دیگر اکسیداسیون چنین است: واکنش شیمیایی که شامل اکسیژن باشد، به طوریکه یک یا تعداد بیشتری از مواد با اکسیژن ترکیب شوند.

افروزش

برای آغاز این فرآیند به یک منبع تولید گرما، مواد سوختی و هوا نیاز است. مواد از نظر قابلیت شعله وری متفاوت اند و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در این موضوع مؤثر است. مثلاً موادی که به شکل ورقه ای هستند، فوم ها و یا یک تکه پارچه خیلی ساده تر از بلوکهای ضخیم مواد جامد آتش می‌گیرند. طبق تعریف، آغاز فرآیند سوختن را افروزش می‌نامند. برای پایین آوردن قابلیت افروزش مواد در مقابل منابع کوچک تولید گرما می‌توان کارهایی انجام داد اما اینها لزوماً بر روی سرعت سوختن این مواد مؤثر نخواهد بود.

آتش (حریق)

ساده ترین تعریف احتراق، چیزی است که به آن آتش اطلاق می‌شود و عبارت است از ترکیب شیمیایی سریع مواد با اکسیژن که هم نور و هم گرما تولید می‌کند. شعله ور شدن (مشتعل شدن) و سوختن همراه با دود (سوختن سطحی) دو نوع احتراق هستند که ممکن است اتفاق بیفتند.

برای انجام شدن عمل احتراق باید یک اکسید کننده موجود باشد. تقریباً همه آتشها با اکسیژن موجود در اتمسفر به عنوان عامل اکسیدکننده انجام می‌گیرد، اما اکسیدکننده های دیگری نیز موجود است.

بیشتر این اکسیدکننده ها زمانی که در معرض حرارت، فشار یا هر دوی آنها قرار می‌گیرند  اکسیژن آزاد می‌کنند. علاوه بر آن اکسیدکننده های دیگری نیز وجود دارد مثل هالوژنها (فلوئور، کلر، برم و ید) که احتراق را تقویت می‌نماید، اما در اینجا فقط احتراق با اکسیژن هوا مورد بحث است.

سوختن و بیشتر انفجارها، نمونه هایی از واکنشهای شیمیایی هستند که از آنها به عنوان آتش (حریق) نام برده می‌شود و در واقع واکنشهای شیمیایی هستند که شامل اکسیداسیون سریع مواد است. با وجود این، سرعت این واکنشها ممکن است صدها یا هزاران مرتبه سریعتر از یک حریق باشد. به عبارت ساده تر، سوختن واکنش اکسیداسیونی است که به طور قابل توجهی سریعتر از حریق است، اما آهسته تر از انفجار است.

مثلث آتش

این تئوری به صورت یک مثلث ارائه گردیده است. به دلیل اینکه سه جزء (وجه) اصلی در آن وجود دارد و مثلث یک شکل بسته است که نمایانگر یک سیستم بسته می‌باشد. قسمتی از تئوری تأکید دارد که برای اینکه یک آتش موجود باشد بسته بودن سیستم الزامی‌است بدین معنی که اگر یکی از سه وجه مثلث در تماس با وجه بعدی نباشد وقوع حریق ممکن نیست. در شکل (1 ـ 1) مثلث آتش نشان داده شده است.

                              سوخت                      انرژی

                                                                   اکسیدکننده

شکل ( 1ـ 1) مثلث آتش

یک روش دیگر برای بیان تئوری مثلث آتش این است که بگوییم این سه فاکتور باید همزمان موجود باشد تا آتش وجود داشته باشد، همچنین شکل و مقدار مناسبی هم داشته باشند.

اگرچه اکسیژن هوا متداولترین اکسیدکننده هاست ولی اکسیژن به فرمهای دیگر نیز وجود دارد به علاوه هالوژنها نیز جزء اکسیدکننده ها محسوب می‌شوند. به همین ترتیب،
اگر چه گرما متداولترین فرم انرژی به عنوان منبع اشتعال است ولی باید توجه داشت که فرمهای دیگر انرژی (نورانی، شیمیایی، الکتریکی، مکانیکی و هسته ای) نیز می‌توانند شروع کنندة آتش باشند (در صورت وجود سوخت و اکسیدکننده).

به طور خلاصه، این تئوری می‌گوید؛ اگر سوخت، اکسیدکننده و انرژی به مقدار مناسب و شکل دلخواه به طور همزمان کنار یکدیگر آورده شوند، حریق (آتش) اتفاق خواهد افتاد. در مورد سوخت باید به این نکته توجه داشت که نه تنها سوخت باید موجود باشد، بلکه باید فرم صحیح و مناسبی نیز داشته باشد. در واقع سوخت باید به صورت بخار یا گازی شکل باشد تا سوختن اتفاق بیفتند و نیز سوخت باید به مقدار کافی در دسترس باشد، که در این صورت به آن سوخت قابل اشتعال می‌گویند (سوخت باید در محدودة شعله وری قرار داشته باشد).

محدودة شعله وری

محدودة شعله وری عبارت است از درصد سوخت به صورت گاز یا بخار در هوا، که بین بالاترین و پایین ترین حد شعله وری قرار دارد. بالاترین حد شعله وری ماکزیمم درصد سوخت به صورت گاز بخار در داخل هواست که بیشتر از این درصد، احتراق صورت نمی‌گیرد (در این حالت مخلوط را غنی می‌گویند). حد پایین شعله وری عبارت است از می‌نیمم درصد سوخت به صورت گاز یا بخار در  هوا، به طوریکه پایین تر از این درصد احتراق صورت نمی‌گیرد (در این حالت مخلوط را ضعیف می‌گویند).

درجه حرارت افروزش

انرژی مورد بحث در مثلث آتش به صورت زیر تعریف می‌شود.

مقدار انرژی لازم برای افزایش درجه حرارت سوخت که به درجه حرارت افروزش (اشتعال) برسد. درجه حرارت افروزش عبارت است از می‌نمیمم درجه حرارتی که سوخت می‌تواند داشته باشد قبل از اینکه مشعل شود.

پیشگیری و محافظت در برابر حریق

برای پیشگیری از حریق قبل از هر چیزی باید به این نکته توجه داشت که علت اصلی برای بسیاری از آتش سوزی ها وجود یک منبع کوچک تولید گرماست، بنابراین دور کردن منابع شناخته شده تولید آتش، از مواد قابل احتراق کاری ضروری است. در جاهایی که نمی‌توان چنین کاری را کرد، مانند افتادن ته سیگار نیم سوخته بر روی اثاث داخل ساختمان، مواد موجود باید سریعاً دچار آتش سوزی نشوند و جنس آنها طوری باشد که حتی در صورت دچار شدن به آن، آتش به سرعت گسترش نیابد.

اگر بتوان جلوی افروزش مواد را گرفت هیچ آتش سوزی اتفاق نمی‌افتد. پس یکی از اقدامات اساسی محافظت در مقابل آتش همین مسأله (افروزش مواد) است.

همچنین باید توجه داشت که کار کردن با مواد غیرقابل سوختن در تمام شرایط
امکان پذیر نیست و در عمل موجب محدودیت هایی می‌شود. اغلب کافی است که این مواد غیرقابل اشتعال بوده و یا در صورت مشعل شدن، استعداد آنها برای گسترش آتش محدود باشد. با انجام آزمایشهایی مثل سرعت آزاد شدن حرارت و ... می‌توان این موضوع را مورد بررسی قرار داد.

در ضمن دوده و بخارات سمی‌حاصل از احتراق بااهمیت تر از خود آتش در مسأله محافظت در مقابل آتش به حساب می‌آید. آلودگی اصلی از احتراق عمدتاً ناشی از گاز منواکسیدکربن (CO) است. با وجود این بعضی از مواد پلیمری، مواد سمی‌چون سیانید هیدروژن (HCN) و اسید کلریدریک (HCL) تولید می‌نماید. همچنین در حین احتراق، کندسوزکننده ها (مواد افزودنی برای کاهش خطر آتش سوزی) با عناصر پلیمری ترکیب شده و احتمالاً تولید محصولات سعی می‌نماید. آمار تلفات آتش سوزی ها نشانگر این مطلب است که اکثر تلفات نه بر اثر سوختگی، بلکه ناشی از اثر گازهای سمی‌و ناتوان کنندة حاصل از آتش سوزی بوده است. بنابراین تعیین نوع و مقدار این گازها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. وسایلی از مواد مصنوعی و پلیمری زیادی در آنها وجود دارد از این نظر بسیار بااهمیت است.

مقابله با آتش

معمولی ترین روش خاموش کردن آتش، خارج کردن وجه انرژی از مثلث آتش است. بهترین راه آن این است که گرما (انرژی) را، به وسیلة خنک کردن سوخت تا زیر درجه حرارت افروزش با استفاده از آب، از نزدیکی سوخت دور کنیم. راههای دیگری نیز برای خنک کردن آتش وجود دارد. در بعضی از مواقع، آب نمی‌تواند به عنوان یک عامل خاموش کنندة آتش به کار رود، مثل آتش (سیمهای الکتریکی باردار) یا آتشی که شامل موادی باشد که با آب واکنش دهد.

و برای خاموش کردن آتشهایی که شامل پلاستیکها است نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بعضی مواقع، گرمای جذب شده توسط پلاستیکها ممکن است باعث شود آنها به صورت مایع جاری درآیند. در این مواقع استفاده از قطره های ریز آب به صورت اسپری سریعاً مایع را سرد می‌کند و آن را به حالت جامد اولیه برمی‌گرداند، همچنین این آب باعث خاموش شدن آتش نیز می‌شود.

دومین روش خاموش کردن آتشها، براساس ضلع اکسیژن مثلث آتش است. کاربرد کف برای آتشهای مایع، یا استفاده از دی اکسیدکربن  برای آتشهای مواد قابل احتراق که از رسیدن اکسیژن اتمسفر به آتش جلوگیری می‌نماید، معمول است. استفاده از آب برای محصورکردن یک مایع درحال سوختن (مایع سوختنی باید غیرقابل حل در آب و وزن مخصوص بیشتری از آب داشته باشد) نیز می‌تواند مانع رسیدن اکسیژن به آتش شود. به طور کلی یک مایع یا جامد را می‌توان به هر طریقی پوشش داد که اکسیژن به آن نرسد. مثلاً انداختن شیء درحال سوختن، در آب و غرق شدن جسم در زیر آب باعث می‌شود سوخت سریعاً سرد شود و اکسیژن نیز به آن نرسد.

شرح دستگاه

دستگاه کالریمتر مخروطی از قسمتهای اصلی زیر تشکیل شده است.

1. 1.     هیتر (گرم کننده) الکتریکی به شکل مخروط ناقص (منبع انرژی تشعشعی سیستم) و ابزارآلات متصل شده به آن برای کنترل شدت جریان (کنترل درجه حرارت هیتر)
2. 3.     نگهدارنده تجزیه کننده (آنالیزور) اکسیژن و دیگر گازها
3. 5.     سیستم اندازه گیری غلظت دود
4. 6.     رادیومتر حرارتی (دستگاه اندازه گیری شار حرارتی)

2.     سیستم دودکش و کانال خروجی گازها

4.     جرقه زن الکتریکی و تایمر

1 ـ همان طور که اشاره شد هیتر به شکل مخروط ناقص درست شده است و این امر بدان علت است که در تست احتراق مشخص شده است که قابلیت تشعشعی (تابشی) آن در گسترة وسیعی قرار دارد. عامل فعال و گرم کنندة هیتر یک سیم مقاومت الکتریکی است که یک لایه از جسم نسوز (اکسید منیزیم)، آن را پوشانده و در نهایت در یک محافظ آلیاژی. مقاوم در درجه حرارتهای بالا، قرار گرفته است. این مجموعه در قسمت داخلی یک مخروط ناقص دوجدارة فولادی به صورت مارپیچ مطابق شکل (3 ـ 2) قرار گرفته است.

در ولتاژ 240 ولت که جریان الکتریکی مورد نیاز دستگاه است ماکزیمم بار حرارتی هیتر برابر kw5 است که این مقدار توان الکتریکی قادر است انرژی تا حد  را به وجود آورد. انرژی تشعشعی مورد نیاز با یک کنترل کننده الکترونیکی قابل تنظیم است. یک ترموکوپل که در تماس مستقیم با المان حرارتی است متصل به یک کنترل کننده است که این کنترل کننده قادر است درجه حرارت را در محدودة صفر تا   با خطای  یا بهتر در درجه حرارت موردنظر تنظیم نماید.

2 ـ سیستم دودکش و کانال خروجی گازها

ابعاد دودکش و کانال خروجی طوری طراحی شده است که قادر باشد کل گازهای حاصل از احتراق (جریان تا حد35) را به راحتی از محفظه احتراق خارج نماید.

مطابق شکل (3 ـ 3) این سیستم شامل کلاهک دودکش (هود)، کانالهای ارتباطی، فن، حلقه نمونه گیر گاز برای تجزیه کننده اکسیژن و دیگر گازها، صفحه سوراخدار همراه با دریافت کننده های فشار برای اندازه گیری اختلاف فشار گاز در دو طرف این صفحه و ترموکوپل برای تعیین دمای گازهای خروجی است.

همانطور که در شکل مشاهده می‌شود بعد از هود یک صفحه سوراخدار (قطر سوراخ آن mm57 است) قرار دارد که کار ان اختلاط کامل گازهای حاصل از احتراق است. بعد از آن به فاصله 685 میلیمتری از هود یک حلقه نمونه گیر گاز قرار دارد که این حلقه دارای دوازده سوراخ است و این امر بدان علت است که نمونه گاز گرفته شده از نظر ترکیب درصد نشان دهنده ترکیب کل گازهای خروجی حاصل از احتراق باشد. برای تعیین دبی جرمی‌گازهای خروجی مطابق معادله (2 ـ 37) احتیاج به درجه حرارت این گازهاست که برای این منظور از یک ترموکوپل استفاده می‌شود که بعد از فن قرار دارد و موقعیت آن باید طوری باشد که حداقل mm100 قبل از صفحه سوراخدار قرار داشته باشد. بعد از ترموکوپل صفحه سوراخدار برای ایجاد فشار قرار دارد (قطر سوراخ آن mm57 است). فاصله صفحه سوراخدار از فن باید حداقل mm350 باشد.

3 ـ نگهدارنده نمونه و ترازو

نگهدارنده نمونه به شکل مکعب مستطیلی است که وجه بالایی آن کاملاً باز است جنس آن از فولاد ضدزنگ است و در ته آن (بین نمونه مورد آزمایش و نگهدارنده) یک لایه عایق حرارتی از جنس پشم با دانسیته کم(65) قرار داده می‌شود که ضخامت این لایه حداقل باید mm13 باشد و این کار بدین علت است که ترازو از تشعشع انرژی حرارتی محفوظ بماند (نوسانات حرارتی باعث می‌شود که وسیلة توزین دقت کافی را نداشته باشد).

موقعیت نگهدارنده نسبت به مخروط ناقص طوری تنظیم می‌شود که فاصله بین
پایین ترین قسمت مخروط و سطح رویی نمونه mm25 باشد. همچنین در حین آزمایش سطح زیرین نمونه و جوانب آن به وسیله فویل آلومینیومی‌پوشیده می‌شود. طرز
قرار گرفتن نگهدارنده نمونه در محفظه احتراق در دو حالت افقی و عمودی به ترتیب در شکلهای (3 ـ 5) و (6ـ3) نشان داده شده است.