هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر شرایط محیطی بر عملکرد برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف به کمک روش تجربی است. در داخل برج از پکینگ چوبی مسطح با سطح مقطع 9/0 متر مربع در شش ردیف افقی با فاصله های برابر، استفاده شده است. به منظور بررسی تاثیر شرایط محیطی بر عملکرد برج، دمای هوای ورودی به برج 24، 31 و 41 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی آن از 30 تا 80 درصد تغییر داده شده است. آب گرم به منظور خنک شدن در دمای ثابت 45 درجه سانتیگراد از قسمت فوقانی وارد برج می-شود. دبی جرمی آب ورودی به برج از 100 تا 620 کیلوگرم بر ساعت تغییر داده شده است و با ثابت نگه داشتن دبی جرمی هوا در 220 کیلوگرم بر ساعت، نه نسبت نرخ دبی آب ورودی به دبی هوای ورودی به برج از0.4 تا 2.8 بدست آمده است. نتایج نشان داده است که افزایش دمای هوای ورودی به برج و رطوبت نسبی آن بر پارامترهای عملکردی برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف تاثیرگذار بوده است. نتایج نشان می دهد با افزایش دمای حباب خشک هوای ورودی به برج و رطوبت آن، دمای آب خروجی از برج افزایش و رنج خنک شوندگی آب کاهش می یابد. با افزایش دمای هوای ورودی به برج از 24 تا 41 درجه سانتیگراد و با افزایش رطوبت نسبی آن از 30 تا 80 درصد به ترتیب در نسبت دبی 4/0 و 8/2 دمای آب خروجی از برج به مقدار 24 تا 4/31 درصد و 24 تا 31 درصد افزایش یافته است. در حالیکه رنج حنک شوندگی آب به ترتیب به میزان 9/26 تا 2/51 و 6/31 تا 8/50 درصد کاهش یافته است. همچنین با افزایش دمای حباب خشک هوای ورودی به برج و رطوبت آن، دمای اپرچ کاهش خواهد یافت. بطوریکه با افزایش 70 درصدی دمای هوا و با افزایش رطوبت نسبی آن از 30 تا 80 درصد در نسبت دبی 4/0 و 8/2 دمای اپرچ به ترتیب به میزان 5/57 تا 1/97 درصد و 8/42 تا 79 درصد کاهش خواهد یافت. نتایج بدست آمده همچنین نشان داده است که با افزایش دمای حباب خشک هوا و افزایش رطوبت آن، حرارت دفع شده از آب کاهش می یابد. بطوریکه با افزایش مشابه دمای هوا و رطوبت آن در نسبت دبی 4/0 مقدار 9/23 تا 2/51 درصد و در نسبت دبی 8/2 مقدار 6/31 تا 8/50 درصد کاهش در حرارت دفع شده از آب مشاهده شده است. همچنین با افزایش دمای هوا از 24 تا 41 درجه سانتیگراد و افزایش رطوبت نسبی هوا از 30 تا 80 درصد، در نسبت دبی 4/0 نرخ آب تبخیر شده 6/12 تا 7/94 درصد کاهش پیدا کرده است که در نسبت دبی 8/2 میزان کاهش بین 7/11 تا 3/62 درصد بوده است

چکیده در مکانیک سیالات یکی از مطرح ترین مسائل مهندسی حل معادلات حاکم بر سیال است. در اغلب موارد حل تحلیلی این گونه معادلات جز در موارد خاصی وجود ندارند. در طول زمان حل های متفاوتی در جهت حل این مشکل ارائه شده است، مسئله انتقال حرارت در کانال ها معمولا به صورت اضافه کردن بفل و یا با ایجاد موج روی صفحات بررسی شده است. برای این پروژه از روش محاسبات دینامیکی سیال برای مدل سازی استفاده شده است. بنابراین ابتدا هندسه سیستم در نرم افزار پیش تحلیل گر ساخته و مش بندی می شود سپس به نرم افزار حل کننده فرستاده می شود و با استفاده از معادلات ناویر استوکس نتایج به دست می آیند. در پژوهش حاضر به بررسی انتقال حرارت و تغییر عدد ناسلت در یک کانال با دو صفحه v شکل و کانال با یک صفحه صاف و یک صفحه v شکل با زوایای دندانه 90، 120، 150 و 180 درجه به روش تفکیکی ضمنی با الگوریتم سیمپل به صورت عددی پرداخته شده است. برای صحت نتایج، روش حل با مقایسه نتایج حاصل در شرایط ساده شده مسئله اعتبار سنجی شده است. کانتور های دما در شرایط مختلف نشان می دهند که در زاویه دندانه 90 درجه، عدد ناسلت در شرایط یکسان نسبت به سایر زوایای بررسی شده بیشتر بوده و در نتیجه انتقال حرارت با این زاویه دندانه بهتر انجام شده است. کلمات کلیدی: کانال v شکل، انتقال حرارت، عدد ناسلت، روش عددی.

هدف از این مطالعه شبیه سازی عددی عملکرد سیستم دودکش خورشیدی و بررسی تاثیر لایه گیاهی بر خصوصیات جریان هوا در عدد رایلی 11^10 به منظور افزایش بهره وری اقتصادی است. نتایج نشان می دهد با افزایش شار حرارتی تابشی از 600 در ساعت 9 صبح تا 850 در ساعت 12 ظهر، سرعت جریان هوا در خروجی کلکتور 33 درصد و اختلاف دمای ایجاد شده در همان مقطع 10 درصد افزایش می یابد. همچنین حضور لایه گیاهی در کف کلکتور با ارتفاع های 0/3 تا 0/9 متر باعث کاهش سرعت در خروجی کلکتور در حدود 2/8 تا 3 درصد و افزایش اختلاف دمای ایجاد شده در همان مقطع در حدود 2 تا 3 درصد می شود.

هدف از این مطالعه، محاسبه جریان و انتقال حرارت جابجایی اجباری آرام نانوسیال در درون یک لوله مستقیم با سطح مقطع بادامکی به کمک روش عددی و به صورت سه بعدی است. محدوده عدد رینولدز 750 تا 1500 و شرایط مرزی دمای دیواره ثابت و عدم لغزش است. نانو ذره مورد استفاده اکسید تیتانیوم و غلظت آن 1.2 و 2 درصد حجمی انتخاب شده است. نتایج نشان می دهد عدد ناسلت نانوسیال اکسید تیتانیوم با دو غلظت 1.2 و2 درصد حجمی به ترتیب حدود 6 و 12 درصد نسبت به سیال پایه آب افزایش نشان می دهد. همچنین افت فشار میانگین در طول لوله در دو غلظت 1.2 و2 درصد حجمی نانوذرات به ترتیب حدود 14 و 29 درصد بیش از سیال پایه آب می باشد. همچنین عدد ناسلت میانگین و افت فشار در طول لوله دایروی و بادامکی با قطر هیدرولیکی یکسان مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که انتقال حرارت و افت فشار لوله بادامکی به ترتیب حدود 12 و 6 درصد بیشتر و کمتر از لوله دایروی است.

به دلیل استفاده کاربردی و تئوری های متعدد جریان عبوری بر روی اجسام چندگانه این رشته از تحقیقات یکی از موضوعات مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این پژوهش جریان نانوسیال آب اکسید الومینیوم و آب اکسید مس در کسر حجمی کمتر از 4 درصد و اندازه نانو ذرات 30 نانومتر و 100 نانومتر بر روی سیلندر بیضی شکل مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج عددی به دست آمده، اضافه کردن نانو ذرات al2o3 و cuo به سیال پایه آب باعث بهبود خواص انتقال حرارت می شود. هم چنین تاثیر افزایش نانو ذرات و اندازه نانو ذرات و جنس نانو ذرات و افزایش عدد پکله بر ضریب انتقال حرارت در نانوسیالات مختلف مورد بررسی قرار گرفت. به دلیل اهمیت خصوصیات هیدرودینامیکی سیال در توان پمپاژ، ضریب درگ جریان نانوسیال نیز مورد بررسی قرار گرفت. ضریب درگ با توجه به متغیر بودن عدد پرانتل نانوسیالات و در نتیجه سرعت جریان در عدد پکله ثابت، رفتار متفاوتی با اضافه کردن نانو ذرات به سیال پایه از خود نشان می دهد.

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر نانو ذرات فلزی بر عملکرد تکنولوژی تولید بخار مسفقیم در نیروگاه های خورشیدی به کمک روش عددی است. با افزودن ذرات نانو در سیال عبوری از جاذب های خورشیدی، دمای سیال عبوری از لوله جاذب، کیفیت بخار سیال، ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال، عدد ناسلت و دیگر پارامترهای مهم در انتقال حرارت در تمام طول لوله جاذب نیروگاه خورشیدی با طرح الگوریتم حل عددی محاسبه شده است، همچنین به کمک آن فرآیند جوشش مورد مطالعه قرار گرفته است. طول لوله جاذب 310 متر و قطر آن 10 سانتیمتر انتخاب شده است. همچنین شار حرارتی خورشید در محدوده 100 تا 1000 وات بر مترمربع انتخاب شده است. دبی جرمی سیال عبوری نیز 2 کیلوگرم بر ثانیه در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که اضافه شدن ذرات نانو با غلطت 05/0 درصد با توجه به ساختار و جنس آنها، ناحیه دوفاز را تا حدود نیم متر جلو انداختند، همچنین ضریب انتقال حرارت را تا 15 درصد افزایش داد. همچنین با تغییر غلظت نانو ذره مس از 02/0 درصد تا 2/0 درصد، مشاهده شد که ضریب انتقال حرارت تا 5/12 درصد افزایش می یابد. پس از اعمال دبی جرمی متغیر از 1 کیلوگرم بر ثانیه تا 4 کیلوگرم بر ثانیه مشاهده شد سیال 130 سانتی متر دیرتر به حالت دوفاز وارد می شود و میزان بخارات خروجی از انتهای لوله جاذب 62 درصد کمتر می شود، بنابراین دبی بالا مطلوب چرخه سیال در مزرعه خورشیدی نیست.

هدف از این مطالعه، بهینه سازی هندسه لوله بادامکی از دید چند تابع هدف با استفاده از الگوریتم ژنتیک است. متغیرهای طراحی شامل قطرهای لوله بادامکی ( d1و d2) و فاصله بین دو قطر (l) است. توابع هدف، بیشینه سازی نسبت عدد ناسلت به ضریب درگ و کمینه کردن محیط بادامک می باشد. شبیه سازی جریان حول لوله بادامکی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده است. سپس با استفاده از شبکه عصبی از نوع دسته بندی گروهی داده های عددی (gmdh) معادله ای برای نسبت عدد ناسلت به ضریب درگ برحسب متغیرهای طراحی به دست آمده است. در نهایت توابع هدف با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه بهینه شده اند. نقاط بهینه از لحاظ بیشینه عملکردحرارتی-هیدرولیکی و کمینه محیط بادامک در یک نمودار پارتو ارائه شده است.

در مطالعه حاضر انتقال حرارت از دو استوانه بادامکی شکل کنار هم در جریان آشفته به کمک روش عددی بررسی شده است. جریان دوبعدی و غیر قابل تراکم با خواص ثابت درنظر گرفته شده است. قطر معادل استوانه ها برابر 27.6 میلیمتر می باشد. محدوده عدد رینولدز بر اساس قطرمعادل 42000 تا 80000 است. همچنین نسبت فاصله بین دو استوانه به قطرمعادل از 0.2 تا 3 انتخاب شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رینولدز تا 80000 مقدار عدد ناسلت هردو استوانه تقریباً دو برابر می شود. بهترین عملکرد هیدرولیکی- حرارتی در محدوده رینولدز مطالعه در فاصله 0.4 تا 1 است. در نتیجه فاصله بهینه بین استوانه ها در این فاصله می باشد. ضریب درگ هر دو استوانه بادامکی با افزایش عدد رینولدز کاهش می یابد بطوریکه برای استوانه بادامکی اوّل حدود 11 تا 17 درصد و برای استوانه بادامکی دوّم حدود 12 تا 18 درصد می باشد. با افزایش نسبت فاصله بین دو استوانه به قطرمعادل از محدوده 0.2 تا 3 عدد ناسلت هر دو استوانه بادامکی حدود 1 تا 12 درصد افزایش یافته است. همچنین در محدوده رینولدز مطالعه ضریب درگ استوانه بادامکی حدود 50 تا 70 درصد از استوانه دایروی کمتراست. همچنین عملکرد هیدرولیکی- حرارتی استوانه بادامکی نیز تقریباً دو و نیم برابر استوانه دایروی می باشد.

در این پژوهش انتقال حرارت جابجایی اجباری دریک کانال محیط متخلخل حاوی بلوک-های جامد با مقطع مربعی و توزیع تصادفی برای سیال هوا با عدد پرانتل 74/0 بررسی شده است. بلوک های جامد تحت شرایط مرزی دما ثابت و شار ثابت قرار دارند. معادلات حاکم بر جریان سیال با فرض دوبعدی و غیر قابل تراکم بودن مستقیما و تمام میدان به روش حجم کنترل گسسته سازی و به روش عددی توسط نرم افزار فلوئنت حل شده اند. بلوک های جامد به گونه ای در کانال به طور تصادفی قرار گرفته اند که ضریب تخلخل های 7/0، 75/0 و 8/0 حاصل گردد و نسبت ظاهری (نسبت اندازه طول بلوک ها به ارتفاع کانال) در سه حالت 05/0، 1/0 و 2/0 در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی مستقیم عددی برای کانال متخلخل در مقایسه با نتایج متوسط حجمی برای افت فشار بی بعد در راستای طولی نشان می دهند که با افزایش نسبت ظاهری و افزایش ضریب تخلخل، میزان اختلاف در دو روش ذکر شده افزایش می یابد. هم چنین با افزایش ضریب تخلخل و افزایش نسبت ظاهری ضرایب برآ و پسا کاهش می یابند. عدد ناسلت متوسط در هر دو حالت بلوک ها در دمای ثابت و شار ثابت با افزایش ضریب تخلخل و نسبت ظاهری افزایش می یابد.

در این مطالعه جریان و انتقال حرارت از دسته لوله بادامکی با دو چیدمان خطی و مثلثی و دو گام طولی 5/1 و 2 در محدود اعداد رینولدز 13000≤reeq≤21000 به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد در هر دوچیدمان ضریب درگ برای لوله های ستون دوم کمترین و برای لوله های ستون اول بیشترین مقدار را دارد. همچنین انتقال حرارت از لوله های اولین ستون مشابه لوله منفرد و با حرکت در راستای جریان انتقال حرارت در ستون های داخلی افزایش می یابد. همچنین عمکلرد حرارتی هیدرولیکی دسته لوله بادامکی تقریباً پنج برابر دسته لوله دایروی با قطر معادل است.

تحلیل اگزرژی، یک ابزار قدرتمند در طراحی، بهینه سازی و افزایش کارآیی سیستم های انرژی است. این نوع تحلیل می تواند در شناخت منبع اصلی بازگشت ناپذیری و هم چنین کاهش تولید آنتروپی در فرآیندهای مختلف، نقش بسیار موثری داشته باشد. در واقع اگزرژی مبین کیفیت انرژی است .تحلیل جریان اگزرژی در نیروگاه ها و نیز پمپ های حرارتی زمین گرمایی کمک شایانی به مهندسان و تحلیل گران برای افزایش بازده وکاهش تلفات انرژی که از دیدگاه اقتصادی کاملاً قابل توجه می باشد، می کند. ما در این پایان نامه کوشیده ایم تا آنالیز اگزرژی اجزای اصلی یک پمپ حرارتی زمین گرمایی را انجام داده و روابط حاکم بر آن را به دست آوریم. در فصل اوّل مقدمه ای بر انرژی زمین گرمایی و جایگاه ایران در این خصوص، انواع کاربردها، مزایا و معایب کاربرد نیروگاهی داشته و انواع این نیروگاه ها را مورد بررسی قرار داده ایم. در فصل دوّم مروری بر کارهای انجام شده در این زمینه و دیگر بخش های مرتبط داشته ایم. در فصل سوم توجه خود را بر کاربرد حرارتی این نوع انرژی تجدیدپذیر معطوف داشته و به معرفی پمپ های حرارتی زمین گرمایی نصب شده در کشور عزیزمان ایران پرداخته ایم. سپس مبانی تحلیل اگزرژی را شرح داده و روابط مربوطه را بیان کرده ایم. در نهایت در فصل چهارم به صورت مهندسی معکوس ، روابط اتلاف اگزرژی و بازدهی اگزرژی اجزای اصلی یک پمپ حرارتی زمین گرمایی را به دست آورده و به عنوان مثال بر روی یک سیستم نمونه اعمال نموده ایم. سپس نتیجه گیری و پیشنهاد ارائه شده اند.

در این مطالعه اثر نانوسیال دی اکسید تیتانیوم- آب در نواحی مختلف بر انتقال حرارت جابجایی و ضریب اصطکاک در جریان مغشوش در حالت شار حرارتی ثابت بصورت سه بعدی و عددی بررسی شده است. هندسه، کانال موجی شکل می باشد وصفحاتی بر روی آن مونتاژ شده است که باعث تشکیل دو ناحیه می شود. محدوده عدد رینولدز40000>re>3739 است و همچنین محدوده درصد حجمی نانو سیال صفر تا سه درصد می باشند. در این مطالعه همچنین اثر تغییر شکل هندسه که شامل تغییر زاویه موج(?)، تغییر ارتفاع موج(a)، تغییر گام موج(s) و تغییر ارتفاع بین دو موج (h) بر ضریب انتقال حرارت، عدد ناسلت، افت فشار و ضریب اصطکاک بررسی شده است. نتایج نشان داد که رفتار زاویه موج های مختلف بر ضریب انتقال حرارت جابجایی و ضریب اصطکاک متفاوت است.

هدف از این مطالعه تاثیر نوار مارپیچ و نانوذرات بر عملکرد هیدرولیکی حرارتی یک لوله بیضوی به کمک روش عددی است.از نانوسیال اکسید آلومینیوم/آب و نوار مارپیچ با نسبت پیچشهای مختلف در جریان آرام استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که با استفاده همزمان از نانوسیال و نوار مارپیچ انتقال حرارت در مبدلها بهبود چشم گیری پیدا می کند. مضاف بر این با کاهش نسبت پیچش و افزایش کسر حجمی نانوسیال عملکرد هیدرولیکی حرارتی افزایش می یابد.

با قرار دادن لوله های کوچکتر در بالادست لوله های بزرگتر یک دسته لوله مربعی، کنترل گردابه جریان عبوری از روی لوله ها و همچنین تاثیر آن بر نیروی درگ، افت فشار و انتقال حرارت بررسی شده است. با تغییر اندازه قطر هیدرولیکی لوله های کوچکتر و همچنین کاهش 25 درصد فاصله طولی و عرضی بین لوله ها، نه ساختار متفاوت دسته لوله حاصل شده است که مقایسه آنها با یکدیگر و با دسته لوله ای با قطر هیدرولیکی یکسان صورت گرفته است. جریان مغشوش، ناپایا و تراکم ناپذیر و محدوده رینولدز 6000 تا 35000 می باشد. از روش حجم محدود و نرم افزار فلوئنت برای حل معادلات ناویر - استوکس و انرژی بهره گرفته شده است.