مطالعات انجام شده در زمینه آب گرمکن های خورشیدی و کلکتورها ی خورشیدی صفحه تخت حاکی از آن است که معادلات انرژی به تنهایی نمی توانند ملاک کافی برای بدست آوردن راندمان آب گرمکن خورشیدی باشد. اما آنالیز قانون دوم حاوی اطلاعات مفیدتری راجع به راندمان سیستم می باشد. معادلات اگزرژی موضوع اصلی مورد بحث در این پایان نامه می باشد که اگزرژی در واقع انرژی در دسترسی است که بر مبنای شرایط داده شده در حالت سکون می باشد. در این پایان نامه ابتدا به آنالیز اگزرژی سیستم آب گرمکن خورشیدی پمپی به صورت جزء به جزء پرداخته شده است و راندمان اگزرژی برای بخش های مختلف سیستم بدست آمده است. با توجه به معادلات بدست آمده و معادله موازنه اگزرژی راندمان اگزرژی کلی سیستم بدست آمده است. در ادامه سیستم از دیدگاه انرژی بررسی شده و با توجه به معادلات انرژی و اگزرژی بدست آمده مدل سازی شده است. سپس بوسیله داده های آزمایشگاهی برای روزهای مختلف، بازده اگزرژی با توجه به معادلات بنیادی اگزرژی محاسبه شده و با بازده اگزرژی بدست آمده از حل مدل با هم مقایسه شده اند و به این صورت میزان دقت مدل مشخص شده است. در پایان میزان تغییرات بازده اگزرژی سیستم نسبت به تغییر پارامتر های موثر سیستم مشخص شده و همچنین دبی جرمی بهینه ورودی کلکتور در شرایط مختلف بهره برداری از سیستم پیشنهاد شده است.

در این پایان نامه، اثر پره های محدود شده بر انتقال حرارت جابجایی آزاد از سطوح دما ثابت قائم بررسی شده است. روش تداخل سنجی ماک- زندر(mach-zehnder interferometer) برای استخراج داده های تجربی به کار برده شده است. بررسی ها برای شش زاویه 0، 30، 60، 90، 120 و150 درجه پره های هدایت کننده برای اعداد رایلی متفاوت بین6 هزارو12هزار انجام شده است. در این بررسی ها اثر تغییرات عدد ریلی و زاویه پره های هدایت کننده بر میزان انتقال حرارت محلی و میانگین روی دیواره گرم درون محفظه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رایلی در هر زاویه از پره میزان انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین بررسی نحوه تغییرات عدد نوسلت محلی در فاصله بین هر دو پره نشان می دهد که یک کاهش و سپس یک افزایش در عدد نوسلت وجود دارد. با توجه به بررسی میزان انتقال حرارت بر حسب زاویه هدایت کننده مشاهده می گردد که برای زاویه پره هدایت کننده 60 درجه کمترین میزان انتقال حرارت وجود دارد. علاوه بر این به منظور تحلیل بهتر نتایج و مشاهده مسیر حرکت سیال در فضای بین دو دیواره که با استفاده از روش تداخل سنجی مقدور نمی باشد، از روش حل عددی برای استخراج بردارهای سرعت استفاده شده است.

هدف از تعیین عملکرد ترمودینامیکی موتور ، بررسی مشخصاتی است که به واسطه ی آنها می توان موتوری را برای کار در شرایط مطلوب انتخاب نمود و ضمن توجه به مسئله آلودگی هوا، در مصرف انرژی صرفه جویی کرد. برای این منظور برنامه کامپیوتری تهیه شده که عملکرد ترمودینامیکی چرخه قدرت موتورهای احتراق داخلی رفت و برگشتی تک سیلندر شامل مراحل تراکم، احتراق و انبساط مبتنی بر چرخه دوگانه در حالت پایدار را پیش بینی می کند. مشخصات هندسی موتور و نوع سوخت و شرایط ترمودینامیکی هوای تغذیه به عنوان پارامترهای ورودی به برنامه داده می شوند. انتقال حرارت از گاز های درون سیلندر به محیط اطراف آن از روابط تجربی محاسبه می گردد و در این مورد در کلیه محاسبات رابطه تجربی آناند مورد استفاده قرار گرفته است. در مرحله تراکم معادلات انرژی ، حالت ، انتقال حرارت و کار به صورت دیفرانسیلی نوشته شده و با استفاده از روش نیوتن - رافسون درجه حرارت و فشار انتهای گام محاسباتی محاسبه می گردند. در این مرحله ترکیب مخلوط نسوخته که شامل گازهای باقیمانده و هوای ورودی تازه است، با استفاده از روش مدل سازی احتراق دما پایین، محاسبه می شود. مرحله احتراق شامل دو قسمت است. در قسمت اول احتراق در حجم ثابت و در قسمت دوم احتراق در فشار ثابت روی می دهد که با استفاده از معادلات انرژی، حالت و بقاء جرم در قسمت اول و معادلات انرژی، حالت، بقاء جرم، انتقال حرارت و کار و نیز یک مدل آزاد سازی گرما برای محاسبه مقدار سوخت سوخته شده در هر گام محاسباتی در قسمت دوم، و بهره گیری از روش نیوتن – رافسون، دما و فشار در انتهای گام محاسباتی به دست می آیند. در مرحله احتراق ترکیب محصولات احتراق متشکل از ده ماده مختلف با استفاده از روش ضرایب لاگرانژی که یک روش کلی برای محاسبه ترکیبات تعادلی می باشد، تعیین می شوند. از زیر برنامه ضرایب لاگرانژی همچنین می توان برای بررسی محصولات تعادلی احتراق بیشتری سود جست. در مرحله انبساط نیز از معادلات انرژی ، حالت ، انتقال حرارت و کار با به کارگیری روش نیوتن - رافسون، درجه حرارت و فشار انتهای گام محاسباتی محاسبه می گردند. در ضمن حجم درون سیلندر در هر لحظه با توجه به جابه جایی پیستون و با استفاده از مشخصات هندسی موتور محاسبه می شود. در پایان پارامترهای اصلی عملکرد موتور نظیر راندمان حرارتی، راندمان حجمی، توان اندیکاتوری، مصرف سوخت ویژه و فشار موثر متوسط محاسبه می گردند. همچنین با استفاده از این برنامه منحنی تغییرات مقادیر فشار ، حجم و دما محتویات درون سیلندر برحسب زاویه لنگ به دست می آیند. این برنامه کامپیوتری قادر است عملکرد ترمودینامیکی موتور را برای سوخت های مختلف با فرمول کلی c_x h_y o_z n_w پیش بینی نماید. در محاسبات فعلی نتایج تئوری برای سوخت های بنزین ، دیزل و نیترومتان به ازای مقادیر مختلف نسبت هم ارزی ، نسبت تراکم ، نسبت گازهای باقیمانده و سرعت دورانی لنگ محاسبه و به صورت نمودارهایی ارائه گردیده است.

در این مقاله تاثیر یک سوخت بیودیزل با نام methyl palmitateوباز چرخش گازهای حاصل از احتراق (egr) بر کاهش آلاینده های خروجی موتورهای دیزل به صورت تحلیل عددی و استفاده از کد نویسی در نرم افزار matlab بررسی شده است. بیودیزل (منو الکیل استر) سوختی جدید و تجدید پذیر و پاک است که از منابع طبیعی و قابل تجدید مانند روغنهای گیاهی ساخته می شود. بیو دیزل باعث کاهش میزان ذرات معلق , هیدروکربن ها و منو اکسید کربن خارج شده از اگزوز اغلب موتورهای احتراق داخلی چهارزمانه می گردد . این امر عمدتا به خاطر وجود اکسیژن در فرمول سوخت بیودیزل می باشد که باعث احتراق کاملتر سوخت می شود. غلظت اکسیژن اتمی در داخل سیلندر بستگی به غلظت محلی اکسیژن موجود در سیلندر و همچنین دمای محلی داخل سیلندر دارد.شکل گیری no در دمای زیر 2000 درجه سانتیگراد تقریبا اتفاق نمی افتد. بنابراین هر تکنیکی که بتواند دمای داخل سیلندر را به دمای 2000 درجه سانتیگراد نگه دارد میتواند در کاهش به وجود آمدن موثر باشد. egr نیز صرفنظر از سوخت به کار رفته, باعث کاهش مواد سمی خروجی است. اساس کار در این روش باز گرداندن مقداری از گازهای سوخته شده در هر سیکل احتراق به همراه هوای تازه به سیکل بعدی احتراق است. گازهای حاصل از احتراق عموما شامل co2,n2 وبخارات آب هستند و هنگامی که قسمتی از آنها دوباره به محفظه بازگردانده می شود در نقش رقیق کننده مخلوط سوخت –هوا عمل می کنند و باعث کاهش غلظت اکسیژن در محفظه احتراق میشود. همچنین گرمای ویژه این گازها بسیار بالاتر از هوای تازه است ومقدار قابل توجه ای از گرمای تولید شده توسط احتراق صرف بالابردن دمای این گازهای اضافه میشود که در کل باعث کاهش دمای شعله آدیاباتیک و همچنین دمای سیلندر میشود. با کاهش دمای سیلندر مقدار nox تولیدی نیز کاهش می یابد . استفاده از در بارهای زیاد به دلیل اختلال در گسترش احتراق و افزایش دود و ذرات معلق مشکل است.در بار کم مقداری از هیدرو کربن های سوخته نشده دوباره به محفظه احتراق باز میگردند واحتمال سوختن دوباره آنها فراهم میشود ودر نتیجه بازدهی حرارتی سوخت بهتر میشود. هنگام استفاده از در حقیقت باید مصالحه ای بین کاهش و افزایش دوده برقرار کرد.طبق نتایج آزمایشات برای بالاتر از 50% مقدار گسیل ذرات معلق شدیدا افزایش پیدا میکند همچنین این دوده و دیگر ذرات در جداره سیلندر نیز رسوب میکنند و باعث خوردگی و فرسایش آن میشوند. پس در چنین مواقعی استفاده از یک تله دوده با بازدهی بالا شدیدا پیشنهاد میشود. بیودیزل باعث کاهش میزان ذرات معلق ,هیدروکربن ها و منو اکسید کربن خارج شده از اگزوز اغلب موتورهای احتراق داخلی چهار زمانه می گردد اما استفاده از بیودیزل در موتورهای استاندارد دیزلی ممکن است باعث افزایش میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن شود و ما سعی کرده ایم با باز چرخش گازهای حاصل از احتراق این مساله را حل کنیم و میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن را کاهش دهیم.پس در روش پیشنهادی ما از سوخت طبیعی بیودیزل در استفاده شده است که به جز کاهش اکسیدهای نیتروژن که با حاصل می شود بیودیزل باعث کاهش میزان ذرات معلق ,هیدروکربن ها و منو اکسید کربن خارج شده از اگزوز می گردد. در نتایج ارایه شده ابتدا برخی نتایج بدست آمده از برنامه به منظور اطمینان از صحت نتایج حاصل برنامه با نتایج معتبر مقایسه خواهد شد ،سپس نتایج حاصله برای سوخت c17h34o2 ارائه خواهد شد . مشاهده کردیم مقدار انتشار گاز مونواکسید کربن در حالت استفاده از این نوع سوخت بیودیزل نسبت به استفاده از سوخت c8h18 به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است.جرم مولکولی c8h18 ,114 وجرم مولکولی c17h34o2 , 270 میباشد پس نسبت سوخت به هوای 1.2 برای c8h18 معادل نسبت سوخت به هوای 0.5066 برای c17h34o2 از نظر مقایسه جرم یکسان این دو سوخت میباشد. در حالت دوم می بینیم که میزان انتشار گاز مونواکسید کربن حدودا 0.2 مول کاهش می یابد. با بکارگیری روش egr مشاهده شد که میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن کاهش می یابد و همچنین استفاده از سوخت بیودیزل c17h34o2 باعث کاهش انتشار مونواکسید کربن خروجی می شود.هر چه قدر که سهم egr بیشتر می شود میزان انتشار اکسید نیتروژن در موتورهای دیزل کاهش بیشتری می یابد.استفاده از سوخت بیودیزل گرچه باعث کاهش میزان ذرات معلق, هیدروکربن ها و مونواکسید کربن خروجی از اگزوز موتورهای دیزل میشود اما ممکن است باعث افزایش میزان اکسیدهای نیتروژن شود که ما این مساله را با استفاده از روش egr برطرف نمودیم.

خنک کاری به وسیله جت سیالات، کاربردهای متنوعی در فرایندهای مختلف ساخت و تولید، صنایع نظامی و سخت کاری قطعات صنعتی دقیق دارد. از سوی دیگر با افزودن نانوذرات به سیالات انتقال دهنده حرارت می توان سوسپانسیونی پایدار معروف به نانوسیال تولید نمود که تجربه نشان می دهد نانوذرات موجود در این نانوسیالات، نقش زیادی در افزایش نرخ انتقال حرارت دارند. در این پژوهش تجربی انتقال حرارت جابجایی (خنک کاری) توسط نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم در جریان های جت عمودی از بالا به پایین بر روی سطح خارجی پوسته نیمکره گرم شده با شار ثابت گرمایی بررسی شده است. جنس پوسته، آلومینیومی می باشد. فاصله بی بعد نازل تا محل برخورد جت به سطح 3/3h/d= ، نسبت قطر نیمکره به قطر جت 40d/d= و طول بیشترین مسیر طی شده بی بعد بر روی سطح نیمکره 31r/d= می باشد. آزمایش ها برای آب خالص و نانوسیال با درصدهای وزنی نامی 003/0 ، 03/0 ، 043/0، 08/0 و 11/0 و در رینولدزهای 000/10، 500/12، 000/15، 500/17 و 000/20 و در سه شار گرمایی نامی 600 و 900 و 1200 وات انجام پذیرفته است. در این آزمایش از یک هیتر برقی برای تأمین شار ثابت گرمایی و از یک حوضچه، سیستم لوله کشی و پمپاژ برای گردش سیال استفاده می گردد. همچنین سیال پس از خنک کردن سطح نیمکره، گرم شده و در یک مبدل حرارتی در مخلوط آب و یخ مجدداً خنک می گردد. نتایج نشان می دهد که نانوسیال با درصد وزنی 03/0 می تواند به طور میانگین انتقال حرارت و عدد نوسلت در ناحیه سکون را 25% و انتقال حرارت و عدد نوسلت متوسط در کل سطح نیمکره را تا 20% افزایش دهد. بیشترین افزایش عدد نوسلت در ناحیه سکون برای نانوسیال 03/0 درصد وزنی و در رینولدز 000/20 و به میزان 8/74% اتفاق افتاده است. عدد نوسلت مذکور برابر با 1/110 بوده است. بیشترین درصد افزایش عدد نوسلت متوسط نیز برای همین نانوسیال و مربوط به رینولدز 000/10 بوده که برابر با 1/29% می باشد. عدد نوسلت اخیر برابر با 6/11 می باشد. پس از نانوسیال 03/0 درصد وزنی، بیشترین نرخ افزایش انتقال حرارت را نانوسیال 043/0 درصد وزنی ایجاد کرده است.

در سیستم¬های حرارتی، ضریب انتقال حرارت با تغییر هندسه جریان، شرایط مرزی و یا با بهبود خواص ترموفیزیکی سیال و جنس مبدل حرارتی افزایش می¬یابد. افزودن ذرات جامد معلق به سیال (نانوسیال) یکی از روش¬های نوین جهت رسیدن به این منظور است. به همین دلیل در این پایان نامه سعی بر آن شده تا تأثیر نانوسیال آب – اکسید آلومینیوم و پروپیلن گلایکول – اکسید آلومینیوم بر ضریب انتقال حرارت بررسی شود. به همین منظور در ابتدا میکروکانال مورد نظر در نرم افزار گمبیت ساخته و مش زده شده و سپس با استفاده از نرم افزار فلوئنت 6،3،26 شرایط آزمایشگاهی با فرضیات لازم بر روی مدل اعمال شد. همه ی موارد بررسی شده برای شار حرارتی ثابت به مقدار w/m^2 345212 بر روی سطح پایینی میکروکانال و دمای سیال وروردی k69/294 می¬باشد.در مرحله¬ی اول برای صحت سنجی نتایج و اطمینان از درستی مدل، نتایج عددی با نتایج تجربی برای سیال آب مقایسه شد و معلوم شد که دمای متوسط سیال خروجی در دو حالت عددی و تجربی در حدود 95/0 تا 5/1 درجه سلسیوس با هم متفاوت می¬باشند و خطایی در حدود 2% تا 4% میان پاسخ¬ها وجود دارد که این میزان خطا با توجه به مقالات مرتبط قابل قبول می¬باشد. پس از اطمینان از درستی مدل مورد نظر در نرم افزار فلوئنت، به بررسی و تحلیل ضریب انتقال حرارت در جریان تک فازی آب - اکسید آلومینیوم و پروپیلن گلایکول - اکسید آلومینیوم در میکروکانال¬ مستطیل شکل پرداخته شد و مقایسه بین حالات مختلف نشان داد که ضریب انتقال حرارت برای نانوسیال با غلظت حجمی 5% بیشترین میزان افزایش را نسبت به درصدهای دیگر غلظت حجمی دارا می¬باشد. با توجه به نتایج مشخص شد که جریان آب با سرعت m/s 05/0 بعد از mm 11 و mm 2 از ورودی کانال به ترتیب به توسعه یافتگی حرارتی و هیدرودینامیکی می¬رسد. مقایسه¬ی بین نانو سیال و آب در سه سرعت متفاوت نشان داد که نسبت افزایش ضریب انتقال حرارت نانو سیال نسبت به آب در سرعت¬های کم بیشتر است. میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی برای نانوسیال آب – اکسید آلومینیوم با غلظت حجمی %5 نسبت به آب برای سه سرعتm/s 105/0، 08/0، 05/0 به ترتیب 07/9، 38/9، 16/10 درصد می¬باشد. به دلیل پایین بودن ضریب هدایت حرارتی پروپیلن گلایکول در سرعت¬های برابر مقدار ضریب انتقال حرارت نانو سیال آن نسبت به آب- اکسید آلومینیوم پایین¬تر می¬باشد اما به دلیل بالا بودن ویسکوزیته پروپیلن گلایکول (9 برابر آب) در رینولدزهای یکسان مقدار ضریب انتقال حرارت پروپیلن گلایکول – اکسیدآلومینیوم از نانو سیال آب – اکسید آلومینیوم بیشتر می¬باشد و در کل مقدار جذب حرارت توسط سیال از میکروکانال افزایش می¬یابد. نتایج حاصله به طور آشکار نشان می¬دهند که نانو سیال¬ها به بالا بردن عملکرد حرارتی میکروکانال¬ها کمک شایانی می¬کنند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.