حفریاتی كه در سنگ­ها ایجاد می‌شود، با توجه به هدف آن‌ها از ابعاد مختلفی برخوردار بوده و از ابعاد كم تا ابعاد قابل مقایسه با سازه­های بتنی عظیم تغییر می­كند. از حفریات سطحی می­توان به عنوان فضایی برای استخراج معادن، ایجاد ساختمان­ها، و تكیه­گاه و سرریز سدها، كارخانه­ها، نیروگاه­ها و نیز مسیر لوله­ها، كانال­ها و راه آهن، استفاده نمود.
هنگام طراحی شیب­ها در سنگ، به عنوان یك قانون كلی، همیشه بایستی در بدو امر، به جستجوی گسیختگی‏های بالقوه­ای كه از سوی شرایط ساختاری نامساعد كنترل می­شوند، پرداخت. حالت‌های عمومی ریزش در شیب‌های سنگی عبارتند از ریزش صفحه­ای، ریزش گوه­ای، ریزش واژگونی و ریزش دایره­ای. اگر ریزش در خاك و یا سنگ‌های با تعداد دسته درزه‌های بالا و فاصله‌داری كم باشد، شكل پس از ریزش عموما منحنی و یا اصطلاحا قاشقی است. در سنگ‌های با فاصله‌داری بیشتر بسته به موقعیت قرار‌گیری درزه‌های اصلی، عموما ریزش‌ها به سه حالت گوه‌ای، صفحه‌ای و واژگونی عمل می‌كنند]1[.
ریزش غالب در دیواره شمالی معدن چغارت از نوع واژگونی می­باشد که این نوع ریزش به‌علت وجود پارامتر‌های مجهول بسیار در تحلیل و تنوع رفتاری بالا، پیشرفت چشم‌گیری در تحلیل آن‌ها به وجود نیامده است. در این فصل به بررسی ریزش واژگونی و خصوصیات آن

 پرداخته می­شود.

1-2- ریزش واژگونی
ریزش واژگونی یکی از ناپایداری­های خطرناک در شیب­های سنگی است. از نقطه نظر مکانیزم، ریزش­های واژگونی اصلی در سه کلاس خمشی، بلوکی و بلوکی-خمشی طبقه بندی می­شوند. اگر توده­سنگ دارای ناپیوستگی­های پرشیب و در خلاف جهت  سطح شیبدار و هم امتداد با این سطح  باشد، شبیه ستون­های سنگی که بر روی یکدیگر قرار گرفته­اند عمل می­کند و دارای پتانسیل ریزش  واژگونی خواهد بود.
وقتی ستون­های سنگی بوسیله یک سری ناپیوستگی با شیب به سمت داخل سطح شکل بگیرند و دسته درزه دیگری تقربیا عمود بر ناپیوستگی قبلی نیز وجود داشته باشد که ارتفاع ستون­ها را قطع کند، منطقه مستعد گونه­ای از ریزش واژگونی به نام واژگونی بلوکی خواهد بود. ستون­های کوچک پایین شیب بوسیله­ی باری که از سمت ستون­های بزرگتر بالایی بر آن­ها اعمال می­شود به جلو رانده  می­شوند و این لغزش در پایین شیب اجازه می­دهد واژگونی به سمت بال ادامه یابد. پایه­ی ریزش عموما شامل سطحی است که هر چه به قله نزدیک می­شود ارتفاع آن افزوده می­شود. شرایط هندسی در این نوع ریزش در ماسه سنگ و بازالت های ستونی جاییکه ستون­های متعامد به خوبی شکل می­گیرند، قابل رویت است[1].
شکل  1- 1. واژگونی بلوکی[1]
وقتی ستون­های پیوسته سنگ که توسط ناپیوستگی­­های پرشیب ایجاد شده اند، در اثر خمش می­شکنند و به سمت جلو خمیده می­شوند، نوعی از واژگونی به نام واژگونی خمشی تعریف می­شود. شرایط هندسی معمول این ریزش در لایه بندی باریک اسلیت­ها و شیل­ها قابل رویت است. صفحه پایه­ی ریزش در این نوع واژگونی به خوبی قابل تشخیص نیست. لغزش، حفاری و فرسایش پایین دامنه اجازه می­دهد پروسه واژگونی آغاز شود و در ادامه به سمت داخل توده سنگ پیشروی کند.
شکل 1-2.  واژگونی خمشی[1]
واژگونی بلوکی-خمشی، نوع دیگری از ریزش وازگونی است و از  ستون­هایی که ظاهرا پیوسته­اند اما توسط درزه­های متقاطع معدودی به بلوک­های مجزا تقسیم شده­اند، شکل گرفته است . در این حالت ریزش در اثر جابجایی است که برروی درزه های متقاطع رخ می­دهد و بنابراین ترک کششی که در نوع خمشی وجود داشت، کمتر موثر خواهد بود. این نوع واژگونی بیشتر در طبیعت مشاهده میشود[1].

پرداختن به موضوع فلر از دو جهت کلی دارای اهمیت می باشد. اول آنکه گازهای ارسالی به فلر، گازهای با ارزش اقتصادی قابل توجهی می باشد و نکته دوم تاثیرات مخرب زیست محیطی ناشی از احتراق گازهای مذکور است [1] . کشور عزیزمان ایران با داشتن مخازن عظیم نفت و گاز و همچنین تاسیسات گسترده در بخش های بالادستی، میان دستی و پائین دستی مقادیر قابل توجهی از گازهای با ارزش را در فلرها به گازهای مخرب برای محیط زیست تبدیل می نماید. اگرچه اقدامات گسترده ای با هدف کاهش تلفات این سرمایه ملی در کشور به عمل آمده است اما هنوز ضرورت ارائه راهکارهای مناسب در این زمینه وجود داشته که در طرحی جامع قابل بررسی است. از این رو مدیریت تولید و کاهش گازهای فلر بستر مناسبی برای انجام فعالیت های علمی، تحقیقاتی و کاربردی نه تنها در سطح کشور بلکه در کل دنیا می باشد.
-2-1  تعریف مسئله
بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش آلاینده های زیست محیطی یکی از دغدغه های اساسی صنایع، خصوصا صنایع نفت، گاز و پتروشیمی است و تاکنون روش های گوناگونی چه در مرحله طراحی اولیه و چه در مرحله اصلاح واحدهای موجود، بررسی و مورد استفاده قرار گرفته اند. یکی از مهمترین مسائل مربوط به محیط زیست در این صنایع، دفع مناسب گازهای هیدروکربنی زائد موجود در واحدها و مجتمع های

 صنعتی است. از متداولترین روش های موجود، رهاسازی و سوزاندن این گازهاست. روش

ها و تجهیزات متفاوتی جهت انجام این کار موجود می باشد، که بنا به ماهیت های متفاوت این مواد می توان از آنها استفاده نمود.  متداولترین نوع این تجهیزات، فلرهاهستند.  فلرها تجهیزات مناسبی برای دفع ایمن گازهای زائد توسط احتراق و رهاسازی آنها در محیط می باشند [2] .
فلر دودکش یا لوله عمود امتداد یافته ای است که به عنوان یکی از قسمت های ضروری در چاه های نفت، پالایشگاه ها، پتروشیمی ها ، کارخانه های مواد شیمیایی، زباله سوزها و سایر واحدهای فرآیندی جهت سوزاندن گازها و مایعات زائد، قابل اشتعال و سمی تخلیه شده، بکار میرود و می تواند از بروز خطرات آتش سوزی ها، انفجار و صدمه دیدن کارکنان جلوگیری نماید. در واقع فلر مواد قابل اشتعال، سمی و بخارات خورنده را به ترکیبات کم ضررتر تبدیل می نماید و از عمده ترین روش های ایمن سازی دستگاه های صنعتی در مقابل ازدیاد فشار می باشد.[3] و [4].
فلر دهی فرآیند سوختن و احتراقی است که در آن مواد آلی و گازهای اضافی سوختنی قبل از آنکه مشکلی برای تاسیسات بوجود آورند از کلیه قسمت های واحد توسط شبکه ای از خطوط لوله به منطقه ای با فاصله مناسب از واحدهای عملیاتی ارسال شده و بصورت کنترل شده ای سوزانده می شوند.  فلرها همواره حین فعالیت گرما و صدا تولید می کنند.  میزان و نوع گازهای انتشار یافته از فلر به محیط زیست تابع راندمان احتراق و نوع گازهای ارسالی به فلر می باشد [5].
سیستم فلر بطور کلی در سه حالت مختلف از شرایط عملیاتی واحد، گازهای دریافتی را میسوزاند:
1) شرایط عادی کارخانه: در این حالت گازهای آزاد شده از برخی فرایندها به همراه گازهای تخلیه در فلر سوزانده شده و معمولاً احتراقی بدون دود، صدا و نور به دنبال دارد. محصولات احتراق در این شرایط اغلب بخار آب، دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد میباشد. در این شرایط امکان بازیافت برخی از گازها پس از فشرده سازی مجدد به عنوان سوخت وجود دارد.
2) شرایط آشفتگی واحد: این شرایط در هنگام راه اندازی یا توقف کامل کارخانه بوجود آمده و حجم گازهای ارسالی به فلر بیش از شرایط عادی میباشد.
3)شرایط اضطراری واحد: در مواقعی که حوادثی نظیر نقص فنی دستگاه یا قطع جریان برق اتفاق میافتد، مقداری از گازها به صورت ناخواسته به فلر ارسال میشود. از آنجا که در این حالت تنظیم نسبت سوخت و هوا نامناسب میباشد لذا شعله های سیاه و پر دود ایجاد می گردد. شرایط اضطراری ممکن است بدلایل مختلفی اتفاق افتد که برخی از آنها عبارتند از :[1]

• تغییر در خوراک ورودی
• نقص فنی تجهیزات
• تعمیر و نگهداری نامناسب
• اشتباهات انسانی
• انحراف از رویه بهره برداری
• قطع جریان برق
• بهره برداری بیش از ظرفیت طراحی

اگرچه هر فرآیند شیمیایی نظیر فرایندهای پالایشگاهی و پتروشیمیایی بدلایل مختلف جهت رعایت ایمنی شاغلین و تجهیزات ملزم به استفاده از سیستم فلر می باشند اما می توان راهکارهایی را ارایه نمود تا میزان جریان ارسالی به فلر به حداقل برسد. راهکارهای دستیابی به کاهش فلرینگ در هر یک از سه قسمت اصلی سیستم فلر بصورت زیر قابل ارائه و اجرا می باشند:
1)بخش فرآیند: کاهش تولید گازهای فلر از طریق بهبود شرایط فرآیندی و جلوگیری از نشتی در تجهیزات و اتصالات
2)شبکه جمع آوری: بازیابی و استفاده مجدد از گازهای فلر تولیدی بر اساس مشخصات آن
3)سیستم فلر: اصلاح سیستم فلر شامل تجهیزات، عملکرد آنها و سیستم های کنترلی و نظارتی
در ایران، ناکافی بودن پروژه های کاهش، جمع آوری و بازیافت گازهای ارسالی به فلر، باعث سوزاندن بیهوده گاز می گردد. روش ها و راهکارهایی که تا به امروز جهت کاهش و یا بازیابی گازهای ارسالی به فلر ارائه شده عمدتا بر روی اصلاح واحدهای تولید کننده گازهای ارسالی به فلر معطوف گشته اند. اما می توان به کمک طراحی یک سیستم خاص فشرده سازی گاز، میزان فلرینگ یک واحد صنعتی نظیر یک پالایشگاه یا پتروشیمی را به طور چشمگیری کاهش داده و از این طریق گازهایی که تاکنون سوزانده می شدند را جمع آوری و سپس به عنوان خوراک واحدهای فرآیندی نظیر واحد گازمایع و یا به عنوان سوخت گازی برای سیستم هایی همچون توربین های گاز، دیگ های بخار، مبدل های بازیافت حرارتی، کوره ها، هیتر ها و یا سیستم های تولید همزمان تبدیل نمود. پیرو این فرآیند آلودگی ناشی از سوختن گازها نیز به طور محسوسی کاهش خواهد یافت.
به عنوان نمونه، هدف اصلی یک پالایشگاه، تبدیل نفت خام به محصولات مفید نظیر بنزین، دیزل،نفت سفید و غیره می باشد. این مهم از طریق فرآیندهای مختلف جداسازی و فرآیندهای تبدیل شیمیایی انجام می پذیرد.  تمامی این فرآیندها بگونه ای طراحی شده اند که در شرایط مشخصی از دبی،دما، فشار و ترکیب انجام پذیر باشند. انحراف از شرایط طراحی باعث ایجاد وضعیت نامناسب در فرآیند شده تا حدی که جریانات گازی فرآیندها، به دلیل عمل نمودن شیرهای اطمینان، به سیستم فلر
پالایشگاه تخلیه می شوند.
مطابق با طرح مفهومی نشان داده شده در شکل 1، جریان های گازی از واحدهای فرآیندی مختلف از طریق سیستم سوخت گازی پالایشگاه جهت تصفیه مجدد جمع آوری می گردند، در حالیکه از طریق سیستم تراکمی بازیابی، گازهای ارسالی به فلر از واحدهای مختلف، به سیستم سوخت گازی پالایشگاه بازگردانده می شوند.
شکل 1 – طرح مفهومی کلی از بازیابی، تصفیه و استفاده مجدد از گازهای ارسالی به فلر از واحدهای مختلف یک کارخانه فرآیندی مانند پالایشگاه، جهت مصارف گوناگون موجود در واحدها
هنگامی که پالایشگاه در تعادل ایده آل باشد، گازهای فرآیندی واحدهای مختلف بوسیله هدر سیستم سوخت گازی پالایشگاه جمع آوری شده و تصفیه می گردند، و سپس جهت استفاده به عنوان سوخت مجددا به فرآیندها بازگردانده می شوند، همانگونه که بوسیله قسمت های تیره در شکل 1 نشان داده شده است گازها تنها زمانی به هدر گازهای فلر ارسال می شوند که سیستم سوخت گازی نتواند آنها را مستقیما دریافت نماید، و این گازها تنها زمانی در فلرها سوزانده خواهند شد که سیستم بازیابی گاز فلر و سیستم سوخت گازی نتوانند این گازها را بازیابی، تصفیه و استفاده مجدد نمایند.
حالت ایده آل آنست که هیچ گونه فلری در پالایشگاه وجود نداشته باشد زیرا باعث اتلاف هیدروکربن ها و گازهایی می گردد که ارزش اقتصادی بالایی دارند. اما واقعیت آن است که نصب تجهیزات بازیاقت در شرایطی که حجم گازهای ارسالی به فلر مقدار قابل توجهی می گردد )شرایط اضطراری( و همچنین نوسانات بسیار زیاد ترکیب و دبی جریان گازهای ارسالی به فلر، بسیار دشوار می باشد.

ای بر فلوئنت… 46
3-2-3.. هندسه مسئله. 49
3-2-4 شبکه بندی.. 51
3-2-5.. حل مستقل از شبکه و حساسیت بازه زمانی.. 57
3-3. معادلات حاکم در این تحقیق.. 61
3-3-1.. شرایط مرزی و اولیه. 62
3-4. اعتبار سنجی.. 63
3-5. بررسی نتایج.. 66
3-5-1.. بررسی اثر تعداد پره ها 66
3-5-2  بررسی اثر ارتفاع پره ها 70
3-5-3.. بررسی اثر ضخامت پره ها 74
3-5-4  بررسی اثر جدا نمودن ماده تغییر فاز دهنده توسط پره ها 78
3-5-5.. بررسی اثر تغییرات جنس مبدل.. 82
3-5-6… بررسی اثر تغییرات دمای سیال  86
:
4-1. نتیجه‌گیری.. 92
4-2. پیشنهادات برای ادامه کار 93

1 مواد تغییر فاز دهنده (PCM) چیست؟
(Phase Change Material) PCM به مواد تغییرفاز دهنده گفته میشود. این مواد تركیبات آلی یا معدنی هستند كه قابلیت جذب و ذخیره پنهان مقادیر زیادی از انرژی گرمایی را درون خود دارند. ذخیره انرژی گرمایی در این مواد، در طی فرآیند تغییر فاز (تغییر حالت از جامد به مایع یا بالعكس) اتفاق میافتد. این مواد به هنگام تغییر فاز از جامد به مایع یا از مایع به جامد، این گرما را از محیط جذب نموده و یا به محیط پس می دهند. ماده تغییر فازدهنده قابلیت آن را دارد كه این انرژی نهفته گرمایی را بدون هیچگونه تغییری حتی پس از هزاران چرخه تغییر فاز، درون خود حفظ نماید. این مواد در صورت استفاده در ساختمان، از طریق چرخه های متوالی ذوب و انجماد در تغییرات شدید دمای هوا (مثلا بین شب وروز)، مقادیر زیادی گرما را با محیط تبادل نموده و از این طریق دمای هوای متعادل تری را برای فضای داخل ساختمان تامین می نمایند]1[.
1-2 تاریخچه استفاده از مواد تغییر فازدهنده:

 اولین گزارشها مبنی بر كاربرد این مواد در ساختمان از 1940 به صورت نوظهور مطرح شد. سپس استفاده از این مواد در ساختمان از دهه 1980 به صورت گسترده مورد مطالعه قرار گرفته و امروزه استفاده از آنها در صنعت ساختمان از جایگاه ویژه ای برخوردار شده است. این مواد را میتوان در ساختمان و در اجزایی مجزا برای كاربردهای گرمایش و سرمایش به كار برد از جمله كركره ، دیوار رو به خورشید، تخته گچ، سیستمهای گرمایش كف و تخته های سقفی . همچنین بعد از جنگ جهانی دوم برای ساختن نخستین ذخیره کننده در خانه خورشیدی به عنوان PCM از این مواد استفاده شد.
1-3 چگونگی عملكرد مواد تغییر فاز دهنده:
مواد در طبیعت در سه فاز مایع، جامد و گاز وجود دارند. در صورتی كه ماده ای از یك فاز به فاز دیگر تغییر حالت دهد، مقداری گرما را كه گرمای نهان نامیده میشود، جذب یا آزاد مینماید. به عنوان مثال، یك ماده جامد پس از گرم شدن و رسیدن به نقطه ذوب خود، به جذب حجم بالایی از انرژی (كه گرمای نهان ذوب نامیده میشود) پرداخته و حالت خود را از جامد به مایع تغییر میدهد. مواد تغییر فاز دهنده این خاصیت را دارند كه حالت خود را در یك دامنه دمایی مشخص تغییر دهند، به این مفهوم كه طی فرآیند تغییر حالت، دمای خود را برای طول مدت تغییر حالت حفظ مینمایند. در واقع، روش كار این مواد برای ذخیرة انرژی گرمایی به این صورت است كه طی فرایند گرم شدن محیط، به صورت موازی با محیط گرم میشوند تا زمانی كه به دمای ذوب خود (تغییر فاز) برسند]2[.
پس از رسیدن به این دما علیرغم اینكه دمای محیط همچنان به روند افزایشی خود ادامه میدهد، دمای این مواد و البته محیط اطراف آن به دلیل اینكه در حال تغییر فاز است، ثابت مانده و در برابر افزایش دما مقاومت مینماید. در واقع، طی این بازه زمانی كه معمولاً چند ساعت نیز به طول می انجامد، ماده تغییر فازدهنده مقادیر زیادی از گرمای محیط را به خود جذب مینماید، ولی آن را صرف افزایش دمای خود نمیكند، بلكه این گرمای جذب شده را صرف تغییر فاز خود از جامد به مایع نموده و طی فرایند تغییر فاز، دمای خود و محیط اطراف خود را ثابت نگاه میدارد. این روند تغییرات دمایی و جذب انرژی گرمایی در شكل1-1 بخوبی قابل مشاهده است]3[. در منطقه مربع شكل سفید رنگ، فرآیند تغییر فاز در حال شكل گرفتن بوده و در همین منطقه است
كه انرژی گرمایی جذب شده توسط ماده درون  آن ذخیره می شود.
شكل 1-1 : نمودار عملكرد ماده تغییر فازدهنده
1-4 خصوصیات مواد تغییر فازدهنده
موادتغییر فازدهنده استفاده شده در طراحی سیستم های ذخیره حرارتی، باید دارای خصوصیات زیر باشند]4[:
الف. خواص حرارتی: دمای تغییر فاز مناسب،گرمای نهان تغییر فاز بالا،انتقال حرارت خوب؛
ب. خواص فیزیکی: تعادل فاز مطلوب، چگالی بالا،تغیرحجم کم، فشار بخار پایین،تغییر فاز تجدید پذیر؛
ج. خواص سینتکی: عدم فوق تبرد، نرخ تبلورکافی؛
د. خواص شیمیایی: پایداری شیمیایی بلند مدت،سازگاری با مواد ساختاری سیستم، عدم سمیت، عدم خطر احتراق؛
ه. خواص اقتصادی: در دسترس بودن، قیمت مناسب، قابلیت بازیافت.
یکی از مشکلات تغییر فاز تجدید پذیر، جدایی فاز است. جدایی فازی زمانی اتفاق می افتد که فازهای دارای ترکیبهای گوناگون به صورتی ماکروسکوپی ازهم جدا شوند. فوق تبرید نیز اثری است که در آن دما به صورت قابل توجهی به زیر دمای ذوب می رسد تازمانی که ماده شروع به انجماد وآزادسازی گرما کند (شکل 1-2). اگر به این دما نرسیم، ماده تغییر فاز منجمد نشده و تنهاگرمای محسوس را ذخیره می کند]5[.
شکل 1-2 :تغییر دما طی فرایند ذوب و انجماد 
همانطور که قبلا گفته شد،ماده تغییر فاز دهنده انرژی را به صورت گرمای نهان ذوب ذخیره می کند. این مواد به میزان 5 الی 14 برابر موادی مانند سنگ یا آب که به صورت محسوس می توانند انرژی را در خود ذخیره کنند،ذخیره می کنند.
انتخاب نوع PCM بستگی به کاربرد و دمای طراحی سیستم دارد.دمای عملکرد سیستم جهت گرمایش یا سرمایش بایستی متناسب با دمای تغییر فاز PCM باشد. ظرفیت بالای ذخیره سازی انرژی حرارتی سبب میسر شدن ساخت ذخیره کننده های کوچک گردیده است و این ویژگی باعث کاربردی تر شدن این سیستم ها در مراکز صنعتی و تجاری که با محدودیت ابعادی مواجه هستند،شده است]6[. هر چه گرمای نهان ذوب وچگالی PCM بالاتر باشد ابعاد سیستم ذخیره کننده کوچک تر خواهد شد که این امر خود کمتر شدن تغییرات حجم به هنگام تغییر فاز با فشار بخار پایین را به دنبال دارد و نگرانی ها در مورد بروز مشکلات زیست محیطی را کاهش می دهد.
1-5  انواع مختلف مواد تغییر فاز دهنده
بلان زالبا و همکاران]7,8[، دو روش برای دسته بندی PCM ها ارائه دادند .روش اول،دسته بندی بر اساس، ساختمان ماده تغییر فاز دهنده و روش دوم دسته بندی بر اساس دمای تغییر فاز می باشد .در روش اول PCM  ها از لحاظ ساختمانی به دو دسته مواد دارای ترکیبات آلی، غیر آلی و آلیاژی تقسیم می شوند.  PCM های آلی نیز خود به دو دسته پارافینی و غیرپارافینی طبقه بندی می شوند. در قیاس PCM های پارافینی و غیر پارافینی می توان به گرمای نهان ذوب بالا،تغییر حجم کوچک هنگام ذوب، فشار بخار پایین در حالت مذاب غیرخورنده و نسبتا ارزان بودن اشاره کرد. از آن جایی که سطوح احاطه شده بوسیله پارافین به عنوان یک سطح با شار حرارتی بالا رفتار می کنند، بنابراین کاربرد این مواد پارافینی به علت هدایت حرارتی کم PCM ها،موجب افزایش بازده این مواد می شود.یکی از مهم ترین معایب این دسته از PCM ها، عدم سازگاری با مخازن پلاستیکی و بالا بودن نسبی قابلیت اشتعال آن است.
پارافین های آلی،که بیشتر به اسید های چرب معروف هستند، فراوان ترین PCM ها با خواص بسیار متغیر هستند. بر خلاف پارافین ها که دارای تشابه خواص هستند، هر کدام از این مواد دارای ویژگی های منحصر به فرد خود می باشند. از جمله می توان به بالا بودن گرمای نهان ذوب،سطح سمی بودن متغیر و عدم تعادل در دمای بالا اشاره کرد. مشکل این نوع مواد بالا بودن هزینه آنها در قیاس با پارافین هاست تا دو برابر و نیم است، همچنین اسیدها دارای خورندگی نسبی هستند.
PCM های غیرآلی نیز که بیشتر از مواد آلی معمولی هستند،موادی هستند که دارای ترکیبات کربن در ساختار خود نیستند.کاربرد این مواد در خنک کاری های شدید پدیده هائیست که تغییرات دمائی منظمی ندارند. از مشکلات عمومی PCM های غیر آلی، بیش از حد سرد شدن و بی ثباتی دمائی آنها می باشد. به هنگام انجماد باید مشکل بیش از حد سرد شدن PCM به طور کامل بررسی و حل گردد. ژانگ و همکاران]9,10,11[ با ترکیب کردن این مواد با مواد افزودنی هسته ای که دارای ساختمان کریستالی بوده و قابلیت حل بالایی را در PCM دارد،درصدد رفع این مشکل برآمدند.
همانطور که در قبل اشاره شد،دیگر دسته بندی که بر اساس دمای تغییر فاز می باشد،PCM  ها را به سه دسته:یوتکتیک، هیدارت نمک ها و مواد آلی تقسیم می کند. یوتکتیک ها نمک های محلول در آب هستند که دمای تغییر فاز آنها کمتر از صفر درجه سلسیوس است. هیدارت نمک ها یا نمک های هیدارته شده، نمک هایی هستند که دمای تغییر فاز آنها بالای صفر درجه سلسیوس و در محدوده 20-40 درجه سلسیوس است.هیدارت نمک ها از مهم ترین گروه PCM ها هستند که به طور گسترده برای سیستم های ذخیره انرژی گرمایی نهان استفاده می شوند . از ویژگی های مطلوب می توان به گرمای نهان ذوب بالا،هدایت گرمایی نسبتا بالا، خورندگی کم،کم بودن میزان سمی بودن،تغییر حجم کم در هنگام ذوب،سازگاری با مخازن پلاستیکی و همچنین ارزان بودن آنها اشاره کرد]12[.
مشکل اصلی این نوع PCM ها از آنجایی که دارای نرخ هسته گذاری پایین هستند می بایست فوق تبرید شوند و به همین دلیل انرژی به جای تخلیه در دمای ذوب،در دمای پایین تری تخلیه می شود و نتیجتا پدیده نامطلوب فوق تبرید شدن رخ می دهد. همچنین یکی دیگر از معایب این مواد،ذوب شدن آن به صورت نامتجانس است یعنی هنگامی که نمک کاملا در آب هیدراسیون در نقطه ذوب حل نشود.
برای کاربردهای تجاری و صنعتی، PCM ها باید داخل یک پوشش آب بندی شده قرار گیرند.دمای کاری رایج ترین PCM ها بین 40- تا 117+ درجه سانتیگراد است.این مواد را می توان مطابق شکل 1-3 به صورت لوله با پوششی از جنس پلی اتیلن بسته بندی نمود تا بتوان با به کار بردن آن در مخزن جاذب انرژی حرارتی،حرارت را به سیال موجود در سیستم (آب یا هوا) منتقل کرد. مطابق شکل 1-3 بایستی بین بسته های PCM فاصله باشد تا سیال مذکور به راحتی در فواصل آنها جریان یابد و تبادل انرژی حرارتی انجام شود.
شکل 1-3 : مخزن جاذب انرژی محتوی PCM
1-6  فرایند تغییر فاز
تغییر فاز می تواند به فرم های زیر صورت می گیرد: جامد- جامد، جامد- مایع، جامد-گاز، مایع-گاز و بالعکس. در تبدیل جامد-جامد،گرما هنگام تغییر حالت بلورین ماده، ذخیره می شود. درتغییر فازجامد-جامد، مایع یا گازی تولید نشده و نیاز به حبس داخل کپسولی نیست، اما به رغم تمامی این مزایا، تعداد کمی از این مواد تغییر فاز دهنده جامد-جامد شناخته شده می باشند.
تبدیل جامد- مایع گرمای نهان کمتری نسبت به مایع-گاز دارد اما با تغییرکمتری درحجم همراه است (در حدود10 % یا کمتر) بنابراین جهت استفاده در سیستم های ذخیره انرژی گرمایی، مقرون به صرفه ترمی باشند. بنابراین کلیه سیستم های ذخیره انرژی نهان می بایست دست كم دارای سه جزء زیر باشند]13[:

1. ماده ی تغییر فازدهنده مناسب که ذوب آن در محدوده مطلوب باشد.
2. سطح مبدل حرارتی مناسب
3. محفظه نگهدارنده سازگار با ماده ی تغییر فازدهنده

دمای ماده تغییر فازدهنده در طول فرآیند ذوب وانجماد تقریباً ثابت می ماند.انتقال حرارت بالا بدون تغییرمحسوس دما باعث شده تا مواد تغییر فازدهنده به عنوان یک منبع قابل توجه برای ذخیره گرمایی در فرایندهای عملی مطرح است.
در سال 1938، ابهت دسته بندی مفیدی برای مواد ذخیره ساز انرژی گرمایی ارائه داد که درشکل 1-4 آورده شده است]14[.

(( … و تَصریفِ الرّیاحِ آیاتٌ لقومٍ یَعقلونَ ))
«…و در چرخش بادها برای مردمی که می اندیشند، نشانه هایی است.»
نیاز روزافزون بشر به مصرف انرژی از یک سو و لزوم حفظ و حراست از محیط زندگی در برابر تبعات ناشی از سوختهای فسیلی از سوی دیگر، موجب شده است تا منابع انرژی پاک بیش از هر زمان دیگر مورد توجه قرار گیرند. سیستم های انرژی تجدیدپذیر شاخص ترین منابع انرژی پاک را شامل می شوند. تبعات آلودگی های زیست محیطی ناشی از انرژی های فسیلی، امروزه چنان گسترده شده است که بشر از طرفی حسرت اقدامات گذشته و توسعه ناپایدار و ناهمگون بنا شده در آن را می خورد و در پی چاره ای برای گریز از این شرایط است؛ اما

 از سویی هچنان ناگزیر به ادامه روند چنین توسعه ای می باشد چرا که تغییر فرهنگ در استفاده از فناوری چه در بخش تولید و چه در مصرف نیازمند گذر زمان و صرف هزینه های فراوان است. از این رو سرمایه گذاری های فراوان و روزافزونی به ویژه در کشورهای توسعه یافته جهت مطالعه در زمینه رشد و گسترش بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر از یک سو در بخش تولید (در مقیاس بالا و بُعد نیروگاهی) و از سمت دیگر، فرهنگ سازی در بخش مصرف، چه در زمینه استفاده از انرژی های مقیاس مستقل و پاک و چه در زمینه بهبود الگوی مصرف انجام پذیرفته است]1 .[

1-2- انرژی تجدیدپذیر
بر خلاف سوختهای فسیلی، منابع انرژی های تجدیدپذیر دائما ایجاد می گردد و می توانند پایدار بمانند. چند منبع انرژی تجدیدپذیر که بیشتر از آنها استفاده می گردد، عبارتند از: انرژی زیست توده(مانند چوب و ضایعات آن، زباله جامد شهری، بایوگاز، اتانول، بیودیزل و ..)، انرژی با قدرت بالا(مانند پتانسل آب، موج اقیانوس و …)، انرژی خورشیدی و انرژی باد.
استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر موضوع جدیدی نیست. بیش از 150 سال پیش استفاده از انرژی آتش به عنوان نمونه ای از انرژی زیست توده بیش از 90 درصد کل انرژی های مصرفی را به خود اختصاص داده بود. ما امروزه، بازهم به دنبال یافتن راههایی برای استفاده ازانرژی  تجدیدپذیر هستیم.
در سال2006، نزدیک 18% کل انرژی مصرفی جهان از انرژی های تجدیدپذیر تامین می گشت. همچنین 13% آن نیز از انرژی های زیست توده بوده که عمدتا برای مصارف گرم کردن می باشد و تنها 3% انرژی از نوع هیدروالکتریسیته می باشد. انرژی های تجدیدپذیر (شامل: انرژی با قدرت بالا جزئی، انرژی باد و انرژی خورشیدی و …) نیز 2.4 درصد را به خود اختصاص داده است. سهم انرژی های تجدیدپذیر از تولید برق حدود 18 درصد است که حدود 15 درصد مربوط به توربین های آبی بوده و مابقی از سایر انرژی های تجدیدپذیر تولید می گردد. سیاست اروپا در مورد تولید برق از انرژی های تجدیدپذیر در پیشبرد اهداف کلان خود حدود 20 درصد می باشد.
در تابستان سال 2010 میلادی، دولتهای عضو کمسیسون انرژی اروپا طرح ها و برنامه های خود را ارائه کردند. استفاده از انرژی تجدیدپذیر در بعضی کشورها جزو اهداف توسعه ملی آنها بود. در دانمارک، سیاست و اهداف دراز مدتشان رسیدن به میزان تولید برق 30 درصدی از منابع تجدیدپذیر تا سال 2020 میلادی می باشد.
درحالی که بسیاری از پروژه های انرژی تجدیدپذیر و تولید آن در مقیاس بزرگتر برای مناطق دور افتاده و محروم و روستایی نیز مناسب می باشد، برای توسعه منابع انسانی هم کاربرد دارد. برخی از فن آوری های انرژی تجدیدپذیر به جهت انتقادهایی که به آنها وارد می گردد،  هنوز در بازار انرژی نیاز به رشد دارد. لذا نگرانی های تغییرآب و هوا، افزایش قیمت نفت و نگاه ویژه دولت ها به این نوع انرژی ها باعث گردیده تا قوانین مربوط به انرژی های تجدیدپذیرتدوین وسیاست دولتها به سمت صنعت انرژی های تجدیدپذیر در شرایط بحران اقتصادی 2009 میلادی در جهان حرکت کند.
تولید انرژی های تجدیدپذیر نسبت به تولید انرژی از سوختهای فسیلی بسیارگرانتر است. همچنین منابع این نوع انرژی، معمولاً در مناطق دور افتاده وجود دارد و ساخت خطوط انتقال انرژی به شهرها که مصرف کننده آن می باشند، بسیار هزینه بر است. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، توسط این واقعیت که همیشه در دسترس نیستند، محدود می گردد. به عنوان مثال در روز ابری انرژی خورشیدی کاهش می یابد، در روز آرام انرژی باد کاهش می یابد و در زمان خشکسالی میزان آب جهت تولید انرژی آبی کاهش می یابد]10[.

امروزه عملیات انفجار در توده­سنگ­های سخت امری اجتناب­ناپذیر در بسیاری از پروژه­های معدنی و عمرانی محسوب می­شود و در صورت عدم دقت در طراحی آن می­تواند خسارات جانی و مالی زیادی را به تمامی پروژه­های عمرانی یا معدنی وارد آورد.
نتیجه یک عملیات آتشباری به پارامترهای متعددی مانند خصوصیات مکانیکی­سنگ توده‌سنگ ( مقاومت فشاری تک محوری و سه محوری، مقاومت برشی، مقاومت کششی و مدول ارتجاعی توده سنگ و…)، خصوصیات دینامیکی سنگ، میزان و نوع ناپیوستگی‌ها، مشخصات الگوی انفجار ( قطر چال، طول چال، ضخامت بار سنگ، فاصله ردیفی چال‌ها، ارتفاع گل‌گذاری، طول اضافه حفاری و …)، نوع مواد منفجره، نحوه خرج‌گذاری، ترتیب انفجار چال‌ها، میزان تاخیرها و … بستگی دارد. در ابتدا بایستی مفهوم قابلیت انفجار بیان گردد. هنگامی که در دو توده­سنگ مختلف با هندسه انفجار و انرژی ماده منفجره­ی مشابه ، انفجار صورت می­گیرد، درجه­های مختلفی از خردایش در آنها ملاحظه می­شود. علت این است که توده­سنگ­ها بطور ذاتی مقاومت متفاوتی در برابر خرد شدن بوسیله انفجار دارند. این خاصیت را قابلیت انفجار می­نامند. این مشخصه به نظر می­رسد که نوعی خاصیت ذاتی سنگ، مانند سختی است و فاکتورهای زیادی بر روی آن تاثیر می­گذارند.

 پارامترهای موثر بر قابلیت انفجار به سه گروه کلی (1) خصوصیات ماده­سنگ (2) خصوصیات توده­سنگ (3) مشخصات طراحی تقسیم شده­اند.

خواص فیزیکی و ژئومکانیکی توده­سنگ، از مهمترین پارامترهای موثر درطراحی الگوی حفاری و آتشباری هستند. این پارامترها را می­توان در دو گروه جای داد؛ گروه اول شامل خواص ماده­سنگ نظیر مقاومت، سختی، مدول الاستیسیته، چگالی سنگ و غیره. این پارامترها به ساخت ماده­سنگ، پیوستگی درونی و ترکیب و توزیع کانی­های تشکیل­دهنده سنگ بستگی دارند. گروه دوم شامل ساختار ناپیوستگی­ها مانند جهت­داری، فاصله­داری و تداوم ناپیوستگی­ها و غیره می­شود.
قابلیت انفجار رابطه مستقیمی با خردایش و نتایج حاصل از آتشباری دارد، بطوری که با داشتن قابلیت انفجار می­توان آتشباری در معادن و در نتیجه خردایش مطلوب را طراحی نمود. برای محاسبه قابلیت انفجار روابط زیادی ارائه شده­اند که اساس و اعتبارسنجی آنها با استفاده از داده­های واقعی آتشباری انجام گرفته است. در صورتی که داده­های واقعی آتشباری در دسترس نباشد و یا معدن در مرحله­ی طراحی اولیه قرار داشته باشد بایستی از روابطی که بطور غیرمستقیم قابلیت انفجار را محاسبه می­کنند، استفاده کرد. از جمله مهمترین این روابط میتوان به روابط کوز-رام و رابطه سوئبرک اشاره نمود.
1-2-      پیشینه تحقیق
روش­های مختلفی برای ارزیابی قابلیت انفجار سنگ­ها با استفاده از طبقه­بندی مهندسی سنگ­ها صورت گرفته است. مطالعات و تحقیقات جدی در مورد ارائه روش از سال 1954 انجام شد. در این زمینه می­توان به روش فرانکل[3] اشاره نمود[1]، روش اخیر به دلیل تاثیر پارامترهای قابل کنترل طراحی نظیر عمق چال، ارتفاع خرج، قطر خرج و غیره و لحاظ نکردن پارامترهای توده­سنگ، دارای دقت پایینی است. در سال 1954 هینو[4] پیشنهاد کرد که قابلیت انفجار (که آن را ضریب انفجار نامید) با نسبت مقاومت فشاری به مقاومت کششی توده­سنگ برابر است[1]. این روش نیز به دلیل لحاظ کردن پارامترهای اندک و در نظر نگرفتن پارامترهای مربوط به توده­سنگ از دقت پایینی برخوردار است. پس از آن مطالعات زیادی نظیر افرادی مانند هینین و دیماک[5] درسال 1976، آشبی[6] در سال 1977  و بورکوئیز[7] در سال 1981 انجام گرفت[1]، که این مطالعات نیز به دلیل لحاظ کردن پارامترهای اندکی از خصوصیات سنگ و توده­سنگ از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار نبودند. در سال 1982 راکشیف[8] قابلیت انفجار، مقاومت شکست در برابر انفجار، را تابعی از چگالی سنگ، سرعت موج طولی ضریب پواسون، مدول الاستیک، مقاومت فشاری و مقاومت کششی توده­سنگ، متوسط واحد ساختار طبیعی و ضریبی به نمایندگی از خصوصیات و درجه بازشدگی درزه بیان کرد و با تاثیر دادن آنها روش­های قبلی را تکمیل کرد[1]. پس از آن در سال 1986 توسط لیلی[9] اندیس قابلیت انفجار معرفی شد که پرکاربردترین روش موجود هست[2]. ولی این روش بسیار کلی و دارای معایب زیادی است. برای رهایی از این مشکل، لو و لاتهام[10] در سال 1998 شاخص قابلیت انفجار را معرفی کردند، که نسبت به سایر روش­ها تعداد پارامترهای بیشتری در آن در نظر گرفته شده و دقیق­تر هست[3]. جیانگ هان وهمکاران در سال 2000 از روش شبکه عصبی جهت طبقه­بندی قابلیت انفجار توده سنگ استفاده کردند. این روش به دلیل داشتن دقت پایین مورد اعتماد نیست[3]. در سال 2006 مومیوند با یافتن عامل جدید موثر بر قابلیت انفجار سنگ­ها به نام اندازه دهانه ناپیوستگی­ها، روش جدیدی تحت عنوان شاخص خردایش سنگ ارائه داد[4]. به دلیل استفاده از مرزهای تیز بین رتبه دو کلاس مجاور، همپوشانی در مرزهای کلاس­های طبقه­بندی­های ارائه شده، عدم قطعیت ذهنی به داده­هایی که نزدیک به مرز جدایی دو کلاس و زیاد بودن دامنه امتیازهای کلاس­های طبقه­بندی­های ارائه شده در روش ارائه شده توسط لاتهام و همچنین مومیوند، دشتکی و یار احمدی در سال 2005 یک طبقه­بندی جدید بر اساس BRMR را به منظور تعیین قابلیت انفجار توده­سنگ‌ها و میزان خردایش آن‌ها ارائه نمودند. در این طبقه­بندی‌، علاوه بر عواملی که در طبقه­بندی RMR قید شده است‌، عواملی که در طبقه­بندی پیشنهادی لو و لاتهام ذکر گردیده است‌، گنجانده شده است[5].عظیمی و اصانلو در سال 2010 روشی را مبتنی بر فازی سازی روش ارائه شده توسط لاتهام ارائه کردند[6] که به دلیل عدم قطعیت روش منطق فازی مورد اعتماد نیست. یاراحمدی و همكاران سال 2014 در یك طرح تحقیقاتی ضمن طبقه بندی قابلیت انفجار بلوك ایران مركزی ویژگی های دینامیكی توده سنگ مثل سرعت موج طولی را در محاسبه دانه بندی خردایش ناشی از انفجار و محاسبه خرج ویژه دخیل نمودند.
1-3-     هدف تحقیق
تعیین قابلیت انفجار در فضاهای زیرزمینی بخصوص در روش­های استخراج تخریبی از مهمترین پارامترهای تعیین­كننده قابلیت تخریب در این روش­ها است. در این تحقیق به منظور تعیین قابلیت تخریب بروش طبقات فرعی در معدن سنگ آهن زیر زمینی 12 سه چاهون می­بایست قابلیت انفجار مورد بررسی قرار می­گرفت. از طرفی اغلب تحقیقات و تجربیات ثبت شده در خصوص قابلیت انفجار، در معادن سطحی بوده است و لذا در اینجا بر اساس داده های ژئومكانیكی معدن 11 سه چاهون به عنوان نزدیك­ترین معدن به معدن 12 سه چاهون قابلیت انفجار بروش كوزـ رام و سوئبرک مورد محاسبه قرار می­گیرد.
1-4-     ساختار تحقیق
در فصل دوم این تحقیق قابلیت انفجار مورد بررسی قرار می­گیرد كه شامل پارامترهای موثر از سیستم توده­سنگ، سیستم انفجار و شرایط انفجار است. در فصل سوم روش­های تخریبی بخصوص روش تخریب طبقات فرعی مورد بحث قرار می­گیرند. در فصل چهارم نحوه­ی تخمین خردایش معرفی شده و سپس در فصل پنجم معدن مورد مطالعه معرفی و قابلیت انفجار آن محاسبه می­شود.