واحدهای آب شیرین کن تبخیری با افت فشار ناگهانی در میان مهمترین منابع تامین آب آشامیدنی و حتی آب های صنعتی و فرآیندی بویژه در حوزه خلیج فارس اهمیت ویژه ای دارند. این واحد ها که بسیار پیچیده و در عین حال کاربردی هستند, مقادیر عظیمی از آب دریا را با مصرف انرژی بالایی شیرین می کنند. قسمت عمده انرژی مورد نیاز این واحد ها از منابع سوخت های فسیلی مانند گاز طبیعی تامین می شوند که منابعی محدود و تجدید ناپذیرند.ساختار واحدهای ترکیبی همزایی واحدهای توان و واحدهای آب شیرین کن تبخیری با افت فشار ناگهانی به علت برهم کنش های فراوان و روابط گوناگون میان قسمت ها و تجهیزات مختلف بسیار پیچیده است. در این تحقیق ابتدا با ایجاد یک مدل رفتار فرآیند فرموله شده است. سپس روابط میان متغیرهای پارامتریک فرآیندی با آنالیز اگزرژی تعیین گشته است. با استفاده از نرم افزار deep مطالعات اقتصادی واحدهای آب شیرین کن تبخیری با افت فشار ناگهانی انجام پذیرفته است. در نهایت با علم ترمواکونومیک بهینه سازی های اقتصادی برای سایز های کوچک تا بزرگ واحدهای همزایی انجام شده است. بدین ترتیب در این تحقیق اهمیت یکسانی به کمیت و کیفیت انرژی داده شده است. سیستم ها را بر اساس مفهوم اگزرژی یا کار قابل بهره برداری تحلیل نموده ایم. نقاطی که در آنها عمده ترین اتلاف و تخریب اگزرژی رخ می دهد تعیین شده است و سیستم های همزایی در نهایت بصورت اقتصادی بهینه شده اند. نتایج بخوبی بیانگر بهبود کارایی سیستم های همزایی نسبت به واحد های منفرد تولید توان و واحدهای آب شیرین کن تبخیری با افت فشار ناگهانی هم از دیدگاه اگزرژی و هم از دیدگاه انرژی می باشند.

با توجه به روند رو به رشد مصرف انرژی در جهان و آثار آن بر محیط زیست، استفاده از روشها و سیستم های تولید توان که علاوه بر بازدهی بالا آلودگی کمتری نیز داشته باشند، در اولویت قرار گرفته اند. قابلیت پیل های سوختی دما بالا در ترکیب با سیکل های تولید توان سبب شده است که سیستم هیبریدی حاصل به عنوان پیشنهادی برای سیستم های حرارتی جدید مد نظر باشد. هدف این رساله بهینه سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی یک سیکل هیبریدی توربین گاز و پیل سوختی مرکب می باشد. جهت دستیابی به یک سیستم هیبریدی مرکب بهینه، ابتدا پیکربندی های مختلفی از سیستم های هیبریدی مستقیم مورد بررسی قرار گرفته و سپس سیستم بهینه با یک سیکل هیبریدی غیرمستقیم ترکیب می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در بررسی چهار نوع سیستم هیبریدی مستقیم، سیستم هیبریدی مستقیم با پیل سوختی تحت فشار دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر سیستم ها می باشد. آلایندگی پایین، نرخ بازگشت ناپذیری کمتر، هزینه های خرید و نصب پایین و قیمت برق تولیدی مناسب از مزایای سیستم هیبریدی مستقیم با پیل تحت فشار می باشد. مقایسه عملکرد سیستم های هیبریدی مستقیم، غیرمستقیم و مرکب نیز نشان می دهد که سیستم هیبریدی مستقیم با پیل تحت فشار دارای عملکرد بهتری نسبت به دو نوع سیستم دیگر می باشد. این سیستم دارای راندمان الکتریکی 51 درصد و راندمان کلی 64 درصد بوده و قیمت برق تولیدی در آن در حدود 5/18 سنت می باشد که مقدار آن نسبت به سایر سیستم های هیبریدی کمتر است. تنها مزیت سیستم هیبریدی غیرمستقیم بالا بودن گرمای بازیاب شده در آن می باشد که در حدود 72 درصد بالاتر از سیستم هیبریدی مستقیم است. توان تولیدی در سیستم هیبریدی مرکب در حدود 16 درصد بالاتر از سیستم هیبریدی مستقیم بوده و این تنها مزیت استفاده از این نوع سیستم های هیبریدی است.

هدف این رساله شبیه سازی طیف امپدانس الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسید جامد می باشد. به این منظور فرایندهای انتقال جرم در آند و کاتد با کوپل نمودن معادلات گذرای بقای اجزاء و معادلات الکتروشیمیایی مدلسازی شده و با اعمال تحریک متناوب بر مجموعه معادلات حاصله، امپدانس مربوط به انتقال جرم شبیه سازی شده است. جهت مدلسازی امپدانس مربوط به واکنش های الکتروشیمیایی درون آند از مدل خطوط انتقال استفاده گردیده است. مدل خطوط انتقال به نحو مناسبی جهت در نظر گرفتن مشخصات فیزیکی و میکروساختاری الکترود آند اصلاح شده است. همچنین امپدانس مربوط به فرایندهای الکتروشیمیایی درون الکترود کاتد توسط مدل تحلیلی موجود برای امپدانس کاتدهای پیل سوختی اکسید جامد مدلسازی گردیده است. معادلات غیر خطی حاکم بر سیستم با روش خطوط حل شده اند. نتایج حاصل از مدلسازی با نتایج آزمایشگاهی هماهنگ هستند. همچنین نشان داده شده است که مدل خطوط انتقال اصلاح شده قادر است تاثیر خواص میکروساختاری آند بر طیف امپدانس و بر عملکرد پیل را پیش بینی نماید. با مدلسازی طیف امپدانس می توان تاثیر هریک از فرایندهای موجود در پیل را بر طیف امپدانس و در نتیجه بر عملکرد پیل بررسی نمود. این بررسی در پیل مورد مطالعه نشان داده است که فرایند انتقال جرم در آند تاثیر به سزایی بر طیف امپدانس دارد و منجر به پیدایش کمانی با فرکانس آسودگی پایین (کمتر از 30 هرتز) می گردد. انتقال جرم در سمت کاتد در حالتیکه از هوا به عنوان اکسیدکننده استفاده شود تاثیری بر امپدانس پیل ندارد. به علاوه تاثیر فرایندهای الکتروشیمیایی درون الکترود آند در فرکانس های بالاتر از 1000 هرتز و تاثیر فرایندهای الکتروشیمیایی درون الکترود کاتد در محدوده 40 هرتز ظاهر گردیده اند. همچنین مقاومت به وجود آمده در اثر انتقال جرم درون آند و مقاومت به وجود آمده در اثر واکنش های الکتروشیمیایی درون آند بیشترین سهم را در افت های پیل دارند. با بررسی طیف امپدانس در شرایط عملکردی مختلف و در ساختارهای هندسی مختلف می توان به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد پیل پرداخت. به این منظور تاثیر پارامترهای مختلفی همچون دما، ترکیب اکسیدکننده ورودی به کاتد، ترکیب سوخت ورودی به آند، ضخامت الکترود، اندازه ذرات الکترود متخلخل و ضریب تخلخل الکترود بررسی شده و نتایج به دست آمده تحلیل گردیده اند. به این ترتیب مدل به دست آمده برای طراحی و بهینه سازی اجزاء پیل، بررسی ساختار و مواد آنها و همچنین بررسی پارامترهای موثر بر عملکرد پیل و بهینه نمودن آنها کاربرد خواهد داشت.

صنایع بزرگ نیاز به مقدار زیادی بخار آب، الکتریسیته، توان مکانیکی و آب سرد دارند. در چنین صنایعی معمولا قسمتی وجود دارد که با مصرف سوخت و آب، این نیازها را برطرف می کند. این بخش از سیستم شامل یک شبکه بخار است که می تواند دارای سطوح مختلفی از فشار و دما و همچنین جریان بخار با دبی مختلف باشد. در نتیجه این سیستم ها شامل پارامتر های مختلف می شوند و درجه آزادی های زیادی برای بهبود عملکردشان وجود دارد. در این پایان نامه به مدل سازی، بهینه سازی و بررسی قابلیت اطمینان در یک سیستم تولید همزمان توان و حرارت که دارای شبکه بخار با 4 سطح فشار است، می پردازیم. بیان عملکرد هر سیستم نیازمند شبیه سازی آن است. لذا در این پروژه با استفاده از مدل های ریاضیاتی و اقتصادی، اجزای سیستم شبیه سازی شده و سپس کل سیستم مدل می شود. با به کارگیری یک مدل هدف گذاری کار محوری، پتانسیل تولید همزمان تخمین زده می شود و دمای هریک از سطوح فشار تعیین می شود. مدل هدف گذاری به کار رفته در این پروژه دارای بالاترین دقت در میان مدل های موجود است، بنابراین نیازی به بهینه سازی دمای سطوح نیست. در مرحله بهینه سازی، ابتدا بهترین چیدمان برای توربین های بخار در نظر گرفته شده است و سپس با ترکیب مدل هدف گذاری و تابع هدف و استفاده از ابزار الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب ، فشار های بهینه ی سیستم تعیین می شود. اگرچه سیستم طراحی شده دارای بهترین عملکرد و کمترین هزینه است اما بخش قابل توجهی از هزینه ها به دلیل از کار افتادگی ناگهانی سیستم یا بخشی از آن است. به همین دلیل قابلیت اطمینان ساختار بهینه شده با به کارگیری روش مارکوف بدست می آید و با افزایش تعداد تجهیزات در سیستم بهینه، چگونگی بهبود قابلیت اطمینان نشان دادهمی شود. در نهایت، مجموع میزان سود و کاهش هزینه در سیستم بهینه برابر 6 میلیون دلار در سال بدست آمد و قابلیت اطمینان سیستم از 97 درصد به 9/99 درصد ارتقا یافت.

باد یکی از عواملی است که می تواند تاثیر منفی قابل ملاحظه ای بر عملکرد برج های خنک کن نیروگاهی داشته باشد. در پژوهش حاضر کاهش این تاثیر منفی به کمک استفاده از دیوارهای بادشکن به وسیله ی یک بررسی تجربی مورد تمرکز قرار گرفته است. جهت شبیه سازی شرایط کاری مدل در تونل باد با شرایط نمونه ی اصلی در واقعیت، ابتدا یک داده برداری میدانی از برج خنک کن نیروگاه منتظر قائم صورت پذیرفته و سپس شرایط کاری مدل با توجه به داده های اندازگیری شده از نمونه و گروه های بی بعد حاکم بر پدیده تنظیم شده است. در گام بعدی تغییرات دبی هوای عبوری از مدل و فشار داخل آن در سرعت های مختلف وزش باد و در شرایط عدم حضور دیوار بادشکن اندازگیری شد. نتایج حاصل از این اندازگیری به عنوان معیاری برای سنجش عملکرد دیوارهای بادشکن قرار گرفت. سپس با نصب دیوارهای بادشکن در ابعاد و زوایای مختلف بهبود عملکرد برج نسبت به حالت معیار سنجیده شد. در ادامه تغییر عملکرد دیوار های بادشکن با تغییر زاویه ی وزش باد مورد آزمایش قرار گرفت و تاثیر افزایش تعداد دیوارهای بادشکن بر بهبود عملکرد آن ها در زوایای مختلف وزش باد بررسی شد.

در سیستم مورد استفاده در این مطالعه از ترکیب پکیج chp، کلکتورهای لوله خلا و چیلر جذبی استفاده شده تا نیازهای گرمایشی، سرمایشی و الکتریکی مربوط به یک ساختمان در تهران را تامین نماید. دود خروجی از پکیج chp به همراه انرژی خورشیدی برای تامین نیازهای گرمایشی ساختمان و چیلر جذبی استفاده می¬شود. در تحقیقات پیشین بیشتر از کلکتورهای فوتوولتائیک برای تامین برق ساختمان استفاده شده، در این تحقیق به دلیل قیمت بالای کلکتورهای فوتوولتائیک از پکیج¬های chp برای تولید برق استفاده شده است که هم ارزانتر است و هم می¬توان از انرژی موجود در دود خروجی آن استفاده کرد.در طراحی یک سیستم تولید همزمان به همراه کلکتورهای خورشیدی، پارامترهای زیادی مطرح می¬شود که تاثیر مستقیم و غیرمستقیم در طراحی می¬گذارند. خود این پارامترها متاثر از نیازمندی¬های دنیای امروز از قبیل میزان نیاز به توان و یا حرارات تولیدی در مصارف گوناگون، تاثیر آن بر اقتصاد و میزان کاهش مصرف انرژی و ... هستند. این سیستم در نرم افزار trnsys مدل-سازی و پارامترهای موثر بر سیستم تولید همزمان خورشیدی با کمک نتایج به دست آمده از نرم افزار تحلیل شده است، سپس این پارامترها به کمک لینک trnopt و نرم¬افزار genopt بهینه¬سازی شده¬اند. اهداف انجام این پایان¬نامه عبارتند از: 1-تحلیل ترمواکونومیکی سیستم¬های تولید همزمان توان، سرمایش و گرمایش 2-بهینه¬سازی ترمودینامیکی این سیکل

هدف از این پایان نامه بررسی تاثیر هندسه قسمت عقب خودرو بر ضرایب پسا و برآ می باشد. برای این منظور از نرم افزار فلوئنت جهت مدل سازی عددی جریان حول خودرو به صورت پایا استفاده شده است. مدل سازی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی برای هندسه های هاچ بک و صندوق دار انجام شده و نتایج با یکدیگر مقایسه شده است. سپس تاثیر اضافه شدن اسپویلر به این دو هندسه مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل هاچ بک، اسپویلر در محل اتصال سقف به شیشه عقب قرار داده شده است و در مدل صندوق دار علاوه بر این مورد، تاثیر اضافه شدن اسپویلر بر لبه صندوق نیز مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از افزودن اسپویلر، از بین بردن ناحیه مکش ایجاد شده توسط سیال بر روی سطوح پشت خودرو و در نتیجه از بین بردن "پسای القایی" است. نتایج به دست آمده در حالت دو بعدی حاکی از آن است که با افزودن اسپویلر، ضریب پسا افزایش می یابد در حالی که در حالت سه بعدی، اسپویلر موجب کاهش این ضریب می گردد. این تفاوت به دلیل دیده نشدن "پسای القایی" در حالت دو بعدی است. تفاوت نتایج مدل دو بعدی و سه بعدی در خودرو بر خلاف تشابه رفتاری مدل دو بعدی و سه بعدی در بال ها و سطوح تولیدکننده برآ می باشد.

جریان های چندفاز از پرکاربردترین موضوعات مورد بررسی در پژوهش های دانشگاهی و پروژه های صنعتی می باشد. از معروف ترین جریان های دوفاز می توان به دوفاز حرکت قطره اشاره کرد. این جریان در بسیاری از صنایع مانند داروسازی و شیمیایی کاربرد دارد. در این پژوهش به بررسی و شبیه سازی عددی حرکت و شکست قطرات مخلوط ناپذیر در سیال پیوسته در اتصالات t شکل متقارن با مانع و بدون مانع در مقیاس میکرومتر پرداخته شده است. از جمله کاربردهای حرکت و شکست قطره در میکروکانال ها، می توان به اختلاط واکنش دهنده های شیمیایی، محافظت تجهیزات آزمایشگاهی در برابر مواد شیمیایی خورنده به صورتی که مواد شیمیایی خورنده را به شکل قطره درون سیال پیوسته انتقال داده شود، تقسیم مواد دارویی و شیمیایی با ارزش به وسیله ی اتصالات t شکل متوالی و غیره را می توان اشاره کرد. از این رو دست یابی به یک فرآیند مناسب برای حرکت قطره یکی از مسائل مهم قابل بررسی در صنعت است. در فرآیند شکست قطره دستیابی به سیستمی که قابلیت تولید قطرات با نسبت شکست پایین (تولید قطرات بسیار کوچک) در مدت زمان کم باشد، از اهمیت بالایی برخوردار است. زیرا امروزه برای تولید این قطرات از اتصالات t شکل متوالی استفاده می شود که زمان شکست بسیار بالایی دارد و همچنین قطرات را با نسبت های شکست مساوی تولید می کند. از این رو ارائه یک سیستم پیشنهادی برای این مقصود می تواند بسیار مفید باشد. لذا یک هندسه برای شکست قطرات پیشنهاد گردید تا علاوه بر کاهش زمان شکست، قابلیت تولید قطرات با نسبت شکست پایین را نیز داشته باشد، که به اصطلاح "اتصال t شکل با مانع" نامیده می شود. برای شبیه سازی عددی مدل vof مناسب است؛ زیرا در این مدل دو فاز قابل تفکیک بوده و در یکدیگر نفوذ نمی کنند، و همچنین پروفیل سطح را به خوبی شبیه سازی می نماید. نتایج نشان دادند که اتصال t شکل با مانع برای شکست قطره دارای قابلیت تولید قطرات با نسبت شکست پایین در مدت زمان کوتاه است و نتایج بدست آمده تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی داشت که به نوعی بیانگر مناسب بودن مدل vof و دقت کار انجام شده برای مسئله مورد نظر می باشد.