امروزه بحث انرژی ، بهینه سازی مصرف و آلودگیهای ناشی از آن به یکی از حیاتی ترین مشکلات بشر تبدیل شده است . شاهد هستیم که به طرق گوناگون بخش عظیمی از انرژی را به راحتی هدر می دهیم. فن آوری لوله های گرمایی ، علی الخصوص در این زمینه می تواند راهگشای بسیاری از مشکلات و گشودن دریچه های تازه به بحث بازیافت انرژی باشد. با توجه به سابقه زیاد لوله های گرمایی در کاربردهای صنعتی و تجاری جهان ، ساخت و استفاده از آنها به پیشرفت های قابل توجهی دست یافته است. اگر چه در کشورهای صنعتی ، کاربردهای این فن آوری به میزان قابل توجهی شناخته شده اما متأسفانه در ایران ، هنوز آن طور که شایسته است رویکرد جدی به این مقوله وجود ندارد. هم اکنون عمده ترین بخش تولید انرژی در کشور ما نیروگاههای حرارتی هستند. با توجه به پایان پذیر بودن منابعی که برای تأمین سوخت این مراکز مورد استفاده قرار می گیرند ، متوجه خواهیم شد که بازیافت انرژی تلف شده حاصل از این سوخت ها می تواند کمک عظیمی به حفظ این سرمایه های ملی باشد. بازیافت انرژی با استفاده از ساده ترین نوع فن آوری لوله های گرمایی ( ترموسیفون ) ، براحتی قابل وصول است و در عمل کارایی بیشتری از روشهای موجود را نشان خواهد داد. در کار حاضر، مدل‍‍ی فرض‍‍ی از یک ترموس‍‍یفون با جریان جوششی ارائه شده که تحت شرایط چرخش طبیعی عمل می کند و به شدت تحت تأثیر حرارت ورودی به اواپراتور است ، ترموسیفون دوفازی حلقه بسته استفاده شده در این تحقیق برای سیال کاری آب با نرم افزار ees مدل سازی شده و همچنین برای ابعاد هندسی مختلف لوله ها تحلیل شده است که طرز عملکردشان و قابل انعطاف بودنشان آنها را هم برای سرمایش الکترونیکی و هم برای کاربردهای متفاوتی در ارتباط با منابع آنتالپی پائین در دسترس می سازد. بطور ساده اصول عملیاتی ترموسیفون بر پای? جریان سرد کننده دوفازی مایع-بخار می باشد ، به همین جهت به ورودی انرژی خارجی نیازی ندارد. و ساختار ساد? دستگاه باعث پایین آمدن هزینه های ساخت می شود و تحت شرایط مناسبی می تواند دمای قطعه مورد نظر جهت خنک کاری را در دمای جوش سیال عامل بطور ثابت نگه دارد. پس از معرفی و مدلسازی طرح پیشنهادی با استفاده از اصول اولی? ترمودینامیک ، پیش بینی افت فشار مدلهای مختلف جریان آورده شده و معادلات بقای انرژی و افت فشار برای مدل مذکور ارائه می گردد (قانون اول ). سپس تحلیل اگزرژی مدل صورت گرفته است (قانون دوم) . در بخش بعدی به بررسی نتایج و نمودارهای بدست آمده از شبیه سازی مدل با نرم افزار ees پرداخته می شود. ازجمله مهمترین نتایج بدست آمده این است که ، افزایش تدریجی ناحیه سطح مقطع دیگ بخار در طول سطح جوشش می تواند شدت افت فشار را در مقطع دیگ بصورت چشمگیر کاهش دهد. همچنین تحلیل اگزرژی مدل نشان می دهد که بیشترین مقدار شدت افت اگزرژی مربوط به تبخیرکننده می باشد و فرآیند های برگشت مایع و صعود بخار کمترین شدت افت اگزرژی را دارند. دلیل این افت نیز می تواند انرژی صرف شده برای غلبه بر اصطکاک و پمپاژ سیال باشد.

در این پایاننامه مطالعه تجربی بر روی مشخصه های یک ترموسیفون دوفازی و بسته ی تخت جدید صورت می گیرد. این ترموسیفون به شکل محفظه ای مستطیلی بوده که قسمت رویی آن (یعنی بخش اواپراتور) می تواند در نقش صفحه ی جاذب یک کلکتور صفحه تخت خورشیدی ایفای نقش نماید. کلکتورهای خورشیدی معمول در بازار از چندین ترموسیفون لوله گرد تشکیل شده اند که به موازات هم قرار گرفته و در مجموع صفحه ی جاذب را تشکیل می دهند. یکی از معایب این کلکتورها فضاهای خالی و مرده ای است که بین ترموسیفون ها ایجاد می شوند که باعث به هدر رفتن تابش خورشیدی است. انگیزه ی اصلی کار حاضر برطرف کردن آن مشکل، بصورت یکپارچه کردن صفحه ی جاذب و از بین بردن فضاهای خالی به منظور بهبود بازدهی آنها می باشد. سیستم ترموسیفونی صفحه تخت به این منظور طراحی شده و مخزن ذخیره آب به عنوان کندانسور، به قسمت پشت آن متصل گردید. برای اندازه گیری دمای قسمت های مختلف سیستم از 8 عدد ترموکوپل نوعk و یک دیتالاگر برای ثبت دما استفاده شد. در تمامی حالت ها بازده بالای 60% برای این سیستم بدست آمد. در ادامه علاوه بر آب خالص به عنوان سیال عامل، از نانو سیال نیز استفاده شد، و تاثیر آن بر روی بازدهی ترموسیفون بررسی گردید. نتایج نشان داد که با این عمل حداکثر 8 % بازده سیستم بهبود می یابد.

با توجه به اشتیاق جامعه امروز جهت استفاده از انرژی های تجدید پذیر برای سیستم های سرمایشی و گرمایشی، استفاده از تکنولوژی های که قابلیت بهره برداری از این انرژی های تجدید پذیر را به عنوان منبع گرمایی دارند، همچنان یکی از چالش های مهم روز به شمار می روند. با وجود افزایش قیمت حامل های انرژی، سیستم های تراکم بخار متداول با مبرد های کلرو فلورکربن ها و یا hcfc ها همچنان از نظر زیست محیطی دارای کاستی های بسیاری می باشند. با توجه به کارایی مناسب سیستم های تبرید و تهویه جذب سطحی و قابلیتی که در استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر دما پایین به ارمغان آورده اند، در دهه های اخیر مورد توجه قرار گرفته و بحث روز محققین دانشگاهی و صنعتی واقع شدهاند. استفاده از سیستم های جذب سطحی با منبع گرمایی دما پایین همچون انرژی خورشیدی و یا مقادیر عظیم گرمای هدر رفت موجود در صنایع مزایای بسیاری داشته و می تواند چالش های ناشی از تقلیل لایه ازون و نگرانی جهانی از گرم شدن کره زمین را مرتفع سازد. اما واقعیتی که مانع از رقابتی شدن سیستم های تبرید جذب سطحی در بازار شده است؛ ظرفیت سرمایش و ضریب عملکرد پایین این سیستم ها می باشد. در این پایان نامه سعی داریم عوامل موثر در بهبود عملکرد سیستم های جذب سطحی را شناسایی کنیم. بر این اساس، با استفاده از دو نوع جاذب متفاوت، سیستم تبرید جذب سطحی را مورد ارزیابی قرار داده ایم. نخست از جاذب سیلیکاژل (نوع rd)، برای سنجش میزان اعتبار مدل ریاضی بکار برده شده در تحلیل ترمودینامیکی سیستم تبرید جذب سطحی استفاده نموده و سپس عملکرد سیستم تبرید جذب سطحی را با جاذب zeolite13x/cacl2مورد بررسی قرار می دهیم. نتایج ارزیابی نه نتها افزایش ضریب عملکرد سیستم جذب سطحی را نمایان می کند، بلکه نشان می دهد که ظرفیت سرمایشی سیستم تبرید جذب سطحی با جاذب zeolite 13x/cacl2، در مقایسه با سیستم های جذب سطحی با جاذب های اصلاح شده، حداقل 96/34 درصد افزایش می یابد.

مدلی براساس روش حجم محدود برای مطالعه جریان صلیبی سیال تراکم ناپذیر و همراه با انتقال گرما از روی استوانه توسعه داده شده است . فرض می شود که استوانه در سیالی با جریان یکنواخت قرار گرفته و جریان آزاد سیال بدون آشفتگی است . برای پیوند معادلات پیوستگی و مومنتوم ، تکنیک ضریب تراکم پذیری مصنوعی اعمال شده است . در روش حجم محدود پیشنهادی و صریح ، برای گسسته سازی مشتقات زمانی و مکانین طرحهای جدیدی بکار رفته اند. مشتقات زمانی معادلات حاکم با طرح جدید گسسته شده از مرتبه سوم و با الگوی زمانروی حل می شوند. در گسسته سازی جملات لزجت و رسانش سیال ، با یک طرح جدید به جای طرحهای مرسوم ، ساده سازی قابل ملاحظه ای صورت گرفته است . این طرح شبیه اختلاف مرکزی در گسسته سازی عبارتهای همرفت است ، با این تفاوت که در مرز دو سلول مجاور به جای میانگین گیری متغیرهای وابسته ، از میانگین مشتق اول آنها استفاده می شود. نتایج حاصله تطابق خوبی با نتایج موجود تجربی و عددی دارد . روش حجم محدود پیشنهادی توانائی آشکار نمودن رفتارهای جزئی سیال در محدوده وسیعی از اعداد رینولدز را داراست.