آزمایش دیگ مارست (توضیحات، روابط و مراحل انجام کار)
آزمایش دیگ مارست (Marcet) آزمایش رایجی است که در دوره‌های ترمودینامیک و مهندسی (درس آزمایشگاه ترمودینامیک در رشته مهندسی مکانیک) برای درک رفتار بخار آب در فشارها و دماهای مختلف انجام می‌شود. این آزمایش به نام مخترع آن، مهندس فرانسوی به نام یوجین مارست نام‌گذاری شده است. در ادامه این مقاله آموزشی توضیحات، روابط و مراحل انجام کار به زبان ساده بررسی شدند.
بویلر مارست شامل یک مخزن تحت‌فشار استوانه‌ای و یک بخاری است که توسط یک لوله عایق حرارتی به هم متصل می‌شوند. آب در ظرف تحت‌فشار قرار می‌گیرد و با بخاری گرم می‌شود تا به دما و فشار موردنظر برسد. سپس بخار تولید شده اجازه انبساط داده و دما و فشار آن در مراحل مختلف اندازه‌گیری می‌شود. این آزمایش به دانشجویان و محققان اجازه می‌دهد تا رابطه بین فشار، دما و خواص آب و بخار مانند حجم، چگالی و گرمای ویژه را مشاهده کنند.
یکی از مزایای کلیدی انجام آزمون دیگ مارست این است که امکان استفاده عملی از مفاهیم نظری آموخته شده در کلاس را فراهم می‌کند. علاوه بر این، به دانشجویان و محققان کمک می‌کند تا تفکر انتقادی و مهارت‌های حل مسئله را توسعه دهند.
اگر علاقه‌مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد آزمایش دیگ بخار مارست هستید یا نیاز به انجام این آزمایش برای یک دوره آموزشی یا پروژه تحقیقاتی دارید، دسترسی به یک سیستم دیگ بخار قابل‌اعتماد و دقیق ضروری است. اطمینان حاصل کنید که یک دیگ باکیفیت بالا را از یک سازنده قابل‌اعتماد انتخاب کرده و از روش‌های ایمنی مناسب برای اطمینان از یک آزمایش موفق و ایمن پیروی کنید.
یکی از فرمول‌های مهم ترمودینامیکی که در آزمایش دیگ مارست استفاده می‌شود، قانون گاز ایده‌آل است که به‌عنوان معادله گاز عمومی نیز شناخته می‌شود. قانون گاز ایده‌آل رفتار یک گاز ایده‌آل فرضی را توصیف می‌کند و می‌توان از آن برای محاسبه فشار، حجم، دما و تعداد مول‌های گاز در شرایط مختلف استفاده کرد. قانون گاز ایده‌آل با فرمول نشان داده می‌شود:
PV = nRT
که:
P = فشار گاز
V = حجم گاز
n = تعداد مول های گاز
R = ثابت گاز جهانی
T = دمای گاز
در آزمایش دیگ مارست، قانون گاز ایده‌آل می‌تواند برای محاسبه فشار، حجم و دمای بخار تولید شده هنگام گرم‌شدن آب تا دما و فشار خاص در یک سیستم بسته استفاده شود. با اندازه‌گیری این متغیرها در مراحل مختلف، دانشجویان و محققین می‌توانند رابطه فشار، دما و خواص آب و بخار را مشاهده کنند. این آزمایش بینش‌هایی در مورد رفتار گازها ارائه می‌دهد و به توسعه تفکر انتقادی و مهارت‌های حل مسئله کمک می‌کند.
یکی از فرمول‌های مهم مورداستفاده در آزمایش بویلر مارست معادله کلازیوس – کلاپیرون است. معادله کلازیوس – کلاپیرون رابطه بین فشار بخار یک مایع و دمای آن را توصیف می‌کند و می‌توان از آن برای تعیین آنتالپی تبخیر مایع استفاده کرد. معادله کلازیوس – کلاپیرون با فرمول نشان داده می‌شود:
ln(P2/P1) = (ΔHvap/R) x (1/T1 – 1/T2)
جایی که:
P1 و P2 به ترتیب فشار بخار مایع در دماهای T1 و T2 هستند.
ΔHvap آنتالپی تبخیر مایع است. R ثابت گاز جهانی است.
در آزمایش دیگ مارست می‌توان از معادله کلازیوس – کلاپیرون برای محاسبه آنتالپی تبخیر آب با اندازه‌گیری فشار بخار آب در دماهای مختلف استفاده کرد. با اعمال این فرمول، دانشجویان و محققین می‌توانند رابطه بین دما، فشار و خواص آب و بخار را مشاهده کنند. این آزمایش بینش‌هایی را در مورد رفتار مایعات ارائه می‌دهد و به توسعه تفکر انتقادی و مهارت‌های حل مسئله کمک می‌کند.
آزمایش دیگ مارست آزمایشی است که برای بررسی رابطه بین فشار و دمای یک بخار اشباع در تعادل با آب در تمام دماها استفاده می‌شود. این آزمایش معمولاً در یک محیط آزمایشگاهی با استفاده از دیگ مارست انجام می‌شود که دستگاهی ساده متشکل از یک ظرف استوانه‌ای است که مجهز به بخاری، فشارسنج، دماسنج و شیر اطمینان است.
در اینجا مراحل کلی درگیر در انجام آزمایش دیگ بخار مارست آمده است:
- دیگ مارست تا حد معینی با آب مقطر پر می‌شود و شیر بسته می‌شود.
- هیتر روشن می‌شود و فشارسنج و دماسنج ثابت می‌شوند.
- دریچه کمی باز می‌شود تا بخار خارج شود تا زمانی که دیگ کاملاً از هوا خارج شود.
- دریچه بسته است و حرارت به آب موجود در دیگ اعمال می‌شود تا زمانی که بجوشد و بخار اشباع تولید کند.
- فشار و دمای بخار با افزایش دما و فشار بخار در فواصل زمانی معین اندازه‌گیری و ثبت می‌شود.
- آزمایش چندین بار در دماهای شروع مختلف تکرار می‌شود تا مجموعه‌ای از نقاط داده به دست آید.
- سپس داده‌های جمع‌آوری‌شده برای رسم نمودار فشار در برابر دما برای نشان‌دادن رابطه بین دو متغیر برای بخار اشباع استفاده می‌شود.
در طول آزمایش، باید مراقب بود که دیگ بخار بیش از حد گرم نشود و خوانش فشار و دما دقیق باشد. شیر اطمینان باید برای جلوگیری از فشار بیش از حد در دیگ تنظیم شود و آزمایش باید زیر نظر یک مربی یا مهندس واجد شرایط انجام شود.
کاربرد های انرژی زمین گرمایی
کانال اطلاع رسانی تیم علمی و آموزشی دایا (کلیک کنید)
دیدگاهتان را بنویسید