در این پایان نامه اثرات افزودن نانوذرات آلومینا، دی اکسید تیتانیم و اکسید مس روی افت فشار روغن توربوکمپرسور مورد بررسی قرار می گیرد. آزمایش تحت شار حرارتی ثابت و رژیم جریان آرام با محدوده رینولدز 900-300 انجام می شود. افت فشار نانوسیال با استفاده از فشارسنج دیفرانسیلی 9107- pm قرائت می شود. در این تحقیق تأثیر افزودنی های ذکر شده در درصدهای حجمی مختلف بر روی افت فشار روغن توربوکمپرسور بررسی می شود و نتایج حاصل با هم مقایسه می گردند. هم چنین اثرات تغییر دبی جریان و عدد رینولدز همراه با تغییرات درصد حجمی نانوذرات بررسی می شود. نتایج آزمایشگاهی بیانگر افزایش افت فشار نانوسیال با افزایش درصد حجمی نانوذرات و عدد رینولدز می باشد. در اعداد رینولدز و درصدهای حجمی پایین رشد افت فشار چندان زیاد نمی باشد و رشد زیاد افت فشار در درصدهای حجمی و اعداد رینولدز بالا می باشد. شاخص عملکرد نانوسیال با افزایش عدد رینولدز افزایش پیدا می کند ولی در اکثر درصدهای حجمی نانوذرات، با افزایش درصد حجمی نانوذرات کاهش می یابد. بیشترین افزایش افت فشار نانوسیال نسبت به روغن خالص را نانوسیال روغن- آلومینا دارا می باشد. کم ترین افزایش افت فشار نانوسیال نسبت به روغن خالص مربوط به نانوسیال روغن- دی اکسید تیتانیم می باشد. در بین سه نمونه نانوسیال، فقط برای نمونه روغن – آلومینا شاخص عملکرد کوچک تر از یک مشاهده می شود. بالاترین شاخص عملکرد مربوط به نانوسیال روغن – اکسید مس می باشد.

بدون شک در آینده ای نه چندان دور، انرژی خورشیدی به دلیل سازگاری با محیط زیست به فراگیرترین منبع انرژی مورد استفاده بشر تبدیل خواهد شد. استفاده از انرژی حرارتی خورشید در سیستم های مبتنی بر به کارگیری کلکتورهای خورشیدی، از اهمیت خاصی برخوردارند. در کلکتورهای خورشیدی، معمولاً از سطوح جاذبی با پوشش های انتخابی طیفی استفاده کرده که دارای ضریب جذب خورشیدی (?) بالا و ضریب نشر حرارتی (?) پایینی هستند. لذا، سطوح جاذب به عنوان مهم ترین جزء یک کلکتور خورشیدی در سیستم های گرمایش خورشیدی به حساب می آیند. هدف اصلی، بالا بردن میزان جذب انرژی حرارتی خورشیدی و بنابراین افزایش راندمان کلکتور خواهد بود. از این رو، ضرایب جذب و نشر سطوح جاذب دارای اهمیت ویژه ای هستند. سطوح جاذب انتخابی را می-توان با استفاده از برخی مواد و یا با ترکیب آنها به روش های گوناگونی ساخت. شیوه های متداول ساخت بر مبنای پوشش دهی سطح صورت می گیرند به طوری که اصولاً ضریب جذب خورشیدی به لایه ی جاذب سیاه و ضریب نشر حرارتی به زیرلایه ی پوشش مربوط می شوند. در این پژوهش، مواد مختلفی به روش های رسوب دهی الکتریکی، تبدیل شیمیایی (نظیر تبدیل کروماتی)، آندکاری، رنگ-کاری و کندوپاش برطبق فرمول های مشخص و شرایط عملیاتی موجود نیز پوشش دهی می شوند. در حالی که، موادی نظیر فولاد زنگ نزن 316، مس و آلومینیم به عنوان ماده پایه ی نمونه ها به کار برده شده اند. نمونه ها سطح جاذب انتخابی از نوع زوج های جاذب - انعکاسگر در نظر گرفته می شوند. مطابق نتایج حاصل از اندازه گیری انجام شده بر روی خواص طیفی یا نوری نمونه های جاذب ساخته شده؛ می توان گفت که تعداد زیادی از این سطوح، ضریب جذب خورشیدی بالایی در حدود 85/0 و ضریب نشر حرارتی پایینی در حدود 10/0 را در ?100 به خود اختصاص می دهند. به طور کلی، اغلب آنها از راندمان تبدیل فوتوترمال (?) و ضریب انتخابگری (?/?) نسبتاً بالایی برخوردار می باشند. همچنین، مورفولوژی یا ریزساختار سطحی به همراه درصد نسبی عناصر موجود در پوشش ها؛ و نیز تصویر مقطع عرضی به منظور تعیین ضخامت تقریبی فیلم های تشکیل شده در برخی از نمونه های تهیه شده، توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به آشکارساز طیف نمایی تفکیک انرژی (eds) مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفتند.

در این مطالعه، با استفاده از یک مدل جایگزین مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی داده های آزمایشگاهی یک کلکتور خورشیدی از نوع لوله تخلیه با لوله گرمایی شبیه سازی شد. در این آزمایش ها، هدف تغییر نوع سیال عامل، درصد پرشدگی و هم چنین غلظت نانو سیال برای به دست آوردن بیشترین بازدهی سیستم بوده است. آب دو بار تقطیر، اتانول، نانو سیال های اکسید آلومینیوم و مس پایه آب به عنوان سیال عامل استفاده شده اند. شبکههای mlp سه لایه و دو لایه برای تعیین بهینه تابع آموزش شبکه، تعداد نورون ها و نوع تابع انتقال در هر لایه، آموزش داده شد؛ در نهایت یک شبکه سه لایه با ساختار 1 :3 :4، تابع آموزش trainbr و تابع های انتقال logsig و tansig و purelin در لایه های مخفی برای شبیه سازی فرآیند ذکر شده مورد استفاده قرار گرفت. مقدار میانگین مربعات خطا داده های آزمایشی برابر با 00964/0 و نیز برازش بین نتایج شبکه عصبی و مقادیر آزمایشگاهی این داده ها برابر با 99772/0 به دست آمد. هم چنین در این مطالعه با بهره گیری از الگوریتم ژنتیک و مدل شبیه سازی شده مقدار بهینه غلظت نانو سیال به دست آمد؛ سپس آزمایش ها در این مقدار بهینه و شرایط محیطی نزدیک به قبل تکرار شد. این شرایط بهینه، بازدهی کلکتور را برای نانو سیال های اکسید آلومینیوم و مس پایه آب به ترتیب به 94/91 و 92 درصد رساند.

با توجه به اهمیت بحث تصفیه و حذف فلزات سنگین از پساب صنایع مختلف و کاربرد روزافزون جاذب های جامد، در این مطالعه، سنتز و اصلاح سطح ماده متخلخل سیلیکاتیmcm-41 با گروه های آمین، همچون آمینو پروپیل تری متوکسی سیلان (aptms) و n-(3-تری متوکسی سیلیل - پروپیل) دی اتیلن تری آمین (tmspdeta) انجام شده است. جاذب ها به وسیله آنالیزهای ftir، xrd و bet تعیین مشخصات شده اند. قابلیت جذب جاذب ها به منظور حذف فلزات سنگین سرب، نیکل، آهن، روی و کروم از پساب صنعتی باطری سازی و هم چنین در مقیاس آزمایشگاهی، حذف یون های سرب و نیکل از محلول آبی بررسی شده اند. با مطالعه توانایی این دو جاذب برای حذف یون های فلزی سمی نشان داده شده که در مقایسه با m-tmspdeta، m-aptms قابلیت جذب کمتری را به علت محتوای گروه های آمینه دارد. تأثیر شرایط آزمایشگاهی مختلف همچون زمان تماس، غلظت جاذب، غلظت اولیه محلول فلزی و ph در سیستم ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. شرایط بهینه آزمایشگاهی برای جذب فلزات سرب و نیکل توسط جاذب m-tmspdeta در دمای 25 درجه سانتیگراد، زمان 2 ساعت و ph برابر 6 به دست آمده است. داده های سینتیکی با مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و دواکسپونانسیلی برازش شده است، که از بین مدل های به کار گرفته شده؛ مدل دواکسپونانسیلی از دو مدل دیگر بهتر بوده است. سه مدل ایزوترم فرندلیچ، لانگمویر و دوبینین-رادکویچ برای توصیف داده های تعادلی فلزات انتخابی بررسی شده است، که مدل لانگمویر تطابق بهتری نسبت به دو مدل دیگر با داده های تعادلی فلزات انتخابی دارد. در شرایط بهینه، ماکزیمم ظرفیت جذب فلزات انتخابی توسط جاذب m-tmspdeta برطبق ایزوترم لانگمویر برای یون سرب mg/g 58/823 و برای یون نیکل mg/g 20/921 به دست آمده است.

در این پروژه حرکت سیال نیوتنی بر روی دو استوانه پشت سرهم در یک محدوده عدد رینولدز در پنج حالت از تغییر قطر به کمک تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی های انجام شده بر اساس تغییر قطر استوانه جلویی و استوانه عقبی انجام گرفته است. بررسی ها در محدوده جریان آرام و بر روی اعداد رینولدز 100، 150، 200، 250 و 300 انجام شده، به طوری که تمرکز عمده شبیه سازی ها در پژوهش های صورت گرفته بر روی ناپایداری جریان و مشاهده پدیده فون کارمن در محدوده جریان مغشوش و بر روی سیستم های تک استوانه ای بوده است. معیار ناپایداری جریان به دلیل دامنه نوسانات بیشتر و نوسانات ضریب لیفت حول صفر، ضریب لیفت کل در طول زمان قرار داده شده است. در ابتدا با قرار دادن دو استوانه با قطر یکسان در حالت ناپایا تحقیق شده است که جریان به ازاء چه عدد رینولدزی ناپایدار می شود و با چه فرکانسی نوسان می کند. سپس با تغییر قطر استوانه در جلو و عقب، ناپایداری جریان و مسئله تشدید بررسی شده است. جهت بررسی صحت مدل مورد استفاده، سیستم تک استوانه را در رینولدزهای 200 و 300 شبیه سازی کرده و سپس با مقایسه نتایج با داده های مقالات، مدل مورد استفاده تأیید شد. برای سیستم دو استوانه شبیه سازی ها برای پنج حالت انجام شد. در تمامی اعداد رینولدز به جز 100 ضمن بروز ناپایداری، با تشدید پدیده ریزش گردابه ای مواجه شدیم. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در اغلب موارد با افزایش عدد رینولدز، ضریب لیفت و فرکانس رهایی گردابه ها افزایش می یابد و همچنین قرار گرفتن استوانه بزرگ در جلو ضریب لیفت را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد ولی پاسخ سیستم کندتر می شود، در حالی که با قرارگرفتن استوانه کوچکتر در جلو پاسخ سیستم سریع تر و با کاهش نسبت قطر استوانه جلو به عقب سیستم به سمت سیستم تک استوانه ای میل می کند.

کروم شش ظرفیتی یکی از عمده ترین آلاینده های محیط زیست است که در پساب صنایع مختلف وجود دارد. بنابراین حذف این فلز از آب های آلوده و پساب های صنعتی در سال های اخیر توجه زیادی را به خود اختصاص داده است. هدف اصلی این مطالعه بررسی فرایند حذف کروم شش ظرفیتی توسط جاذب های طبیعی همچون زغال سنگ قهوه ای و زئولیت می باشد. به منظور بررسی قابلیت جذب آلاینده توسط جاذب ها، آزمایشات مختلفی با استفاده از اختلاط ml 10 محلول کروم شش ظرفیتی به همراه جاذب ها به صورت ناپیوسته در دمای اتاق انجام گرفت. همچنین اثر عوامل موثر بر فرایند جذب همچون ph محلول، میزان جاذب و زمان تماس بررسی شدند و بهترین نسبت ترکیبی این جاذب ها مشخص شد. حداکثر میزان جذب کروم شش ظرفیتی توسط زغال سنگ قهوه ای در شرایط ph معادل 4، با افزودن g.l-1 60 از جاذب به محلول آلوده حاصل شد. همچنین فرایند حذف آلاینده توسط زئولیت اصلاح شده در طیف گسترده ای از ph (8-2) تقریبا ثابت بوده و با استفاده از g.l-1 10 از جاذب به حداکثر میزان خود رسید. کاربرد هیبریدی دو جاذب با نسبت جرمی زغال سنگ قهوه ای/زئولیت اصلاح شده (3/1) قادر به حذف بیش از 99% کروم شش ظرفیتی از پساب آلوده بود. مدل های ایزوترمی لانگمویر و فروندلیچ برای توصیف داده های تعادلی به کار گرفته شدند. همنین مکانیسم فرایند های جذبی با دو مدل سینیتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم بررسی شدند. با توجه به مطالعات تعادلی، مدل های ایزوترمی لانگمویر و فروندلیچ به ترتیب داده های تعادلی توسط زغال سنگ قهوه ای و زئولیت اصلاح شده را به خوبی توصیف کردند. به علاوه فرایند جذب آلاینده توسط هر دو جاذب تطابق خوبی با مدل سینیتیکی شبه درجه دو داشت. بنابراین مخلوط پیشنهادی دو جاذب با نسبت ذکر شده می تواند به عنوان یک جاذب مقرون به صرفه برای حذف کروم شش ظرفیتی از پساب آلوده به کار رود.

آهن در طبیعت عمدتا به صورت اکسید آهن وجود دارد که برای احیاء آن روش های مختلفی در جهان ابداع شده است. یکی از عمده ترین روش های احیاء اکسید آهن، احیاء مستقیم می باشد. در این روش ابتدا سنگ معدن آهن به گلوله های اکسیدی به نام گندله تبدیل می شود و سپس از بالای راکتور احیاء وارد می شوند. گاز های کاهنده از انتهای راکتور به صورت جریان متقابل با گندله ها تماس پیدا می کنند و در اثر انجام یک سری فعل و انفعالات بین اکسید آهن و عوامل کاهنده، اکسید آهن تبدیل به آهن می گردد. با بررسی و مطالعات صورت گرفته روی مکانیزم فرآیندهای احیاء مستقیم یکی از کاربردی ترین مدل به کار رفته در این فرآیند، مدل هسته واکنش نداده است. در این تحقیق یک گندله با استفاده از مدل هسته واکنش نداده و با انجام یک سری فرضیات مدلسازی شده، سپس با استفاده از قوانین بقاء جرم و انرژی و معادلات حالت گاز کامل و دیگر معادلات کمکی، معادلات حاکم برگندله در فرآیند احیاء تهیه می شود. قبل از حل این معادلات ثوابت و ضرایب آنها از مراجع، هندبوک ها، مقالات و آزمایشات تحقیقاتی صورت گرفته بر اساس شرایط موجود در تحقیق استخراج می شود. بعد از مدل کردن گندله، جهت بررسی رفتار راکتور احیاء مستقیم، یک مقطع از راکتور با به کاربردن فرمولاسیون دیفرانسیلی مدل می شود که با حل آن تغییرات دما و ترکیب مواد درطول راکتور بدست می آید. معادلات پیچیده به دست آمده از روش های تحلیلی به راحتی قابل حل نبود لذا از روش های عددی جهت حل آنها استفاده شده. حل عددی معادلات دیفرانسیل حاکم بر گندله و راکتور با شرایط مرزی و اولیه، از روش اختلافات محدود و runge kutta method به وسیله نرم افزار7.6 matlabصورت می پذیرد. نتایج تجربی به خوبی صحت مدل را تایید می کنند. با بدست آوردن میزان خطاء مدل از نتایج تجربی این مقدار بین 2 تا 5 درصد قرار می گیرد. همچنین عوامل موثر بر میزان تبدیل گندله در فاز گاز دما، کمیت و کیفیت گاز کاهنده و در فاز جامد از جمله قطر، تخلخل و پیچش گندله می باشند. در راکتور دبی فاز های گاز و جامد برروی میزان تبدیل گندله موثر است.

در این مطالعه، با استفاده از یک مدل جایگزین مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی، داده های آزمایشگاهی یک لوله گرمایی ترموسیفون برای خنک سازی یک پنل فتوولتائیک شبیه سازی شد. در آزمایش های انجام شده، اثرات متغیرهایی هم چون زاویه پنل، تابش خورشید، دمای هوای محیط، غلظت نانوسیال و نسبت پرشدگی برای به دست آوردن بیشترین بازدهی سیستم فتوولتائیک بررسی شده است. شبکه های mlp دو لایه برای تعیین بهینه تعداد نورون ها آموزش داده شد؛ در نهایت یک شبکه دو لایه با تعداد 35 نورون و تابع آموزش trainbr و تابع های انتقال logsig و tansig در لایه های مخفی برای شبیه سازی فرآیند ذکر شده مورد استفاده قرار گرفت. مقدار میانگین مربعات خطا داده های آزمایشی برابر با 024/0 و نیز برازش بین نتایج شبکه عصبی و مقادیر آزمایشگاهی این داده ها برابر با 11/0 به دست آمد. هم چنین در این مطالعه با بهره گیری از الگوریتم ژنتیک و مدل شبیه سازی شده، صحت و دقت آموزش شبکه عصبی بررسی شد و مقدار میانگین مربعات خطا داده های آزمایشی برابر با 026/0 و نیز برازش بین نتایج شبکه عصبی و مقادیر آزمایشگاهی این داده ها برابر با 036/0 به دست آمد. سپس بهینه سازی آموزش شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم رقابت استعماری بررسی شد و در این شبیه سازی مقدار میانگین مربعات خطا داده های آزمایشی برابر با 009/0 و نیز برازش بین نتایج شبکه عصبی و مقادیر آزمایشگاهی این داده ها برابر با 01/0 به دست آمد. در نتیجه بهترین آموزش شبکه عصبی به همراه الگوریتم رقابت استعماری انجام شد. سپس با توجه به شبکه آموزش دیده شده به صورت بهینه، بهترین شرایط عملکردی نانوسیال در تابش خورشید و دمای هوای محیط ثابت با الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری مشخص گردیدند.

تاکنون روش های زیادی برای حذف فنل از پساب ارائه شده که از بین آنها، فرآیند بیوراکتور غشایی در یک دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از تماس دهنده غشاء الیاف توخالی در این فرآیند، برای جلوگیری از تماس مستقیم دو فاز و افزایش نسبت سطح به حجم است. در پروژه حاضر به مدل سازی و شبیه سازی حذف فنل از پساب با بکارگیری این تماس دهنده پرداخته شده است. همچنین اثر پارامترهایی همچون دبی فازها، غلظت اولیه، طول غشاء و شعاع داخلی و خارجی غشاء بر بازدهی حذف فنل از پساب مورد بررسی قرار گرفته است. دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره ای ارائه شده در مدل همراه با شرایط مرزی آن بوسیله ی شبیه سازی توسط نرم افزار comsol، به روش المان محدود حل شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی موجود مقایسه گردیده و انطباق نسبتا مناسبی مشاهده شده است. با افزایش غلظت اولیه، بازدهی حذف فنل کاهش می یابد. افزایش دبی فاز سلولی، بازدهی حذف فنل را اندکی افزایش می دهد. همچنین افزایش طول غشاء تا حدودی سبب بهبود بازدهی حذف می شود. با افزایش تعداد الیاف غشاء درون تماس دهنده بازدهی ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد.