امروزه یکی از موارد مهم در طراحی مبدل ها افزایش انتقال حرارت همزمان با کاهش اندازه مبدل ها می باشد. سیال های معمول مثل آب یا روغن دارای قابلیت هدایت حرارتی پایینی هستند. یکی از روش های نو برای اصلاح خصوصیات فیزیکی این سیالات اضافه کردن ذرات ریز فلزی و غیر فلزی به سیال پایه می باشد. به طوری که سیال حاصله یا نانوسیال دارای قابلیت هدایت حرارتی بالاتری نسبت به سیال پایه می باشند. در این پایان نامه برای مطالعه عددی انتقال حرارت جابجایی اجباری و ترکیبی نانو سیال آب و اکسید آلومنیوم در یک کانال با سطح مقطع مستطیلی از مدل دو فازی مخلوط استفاده شده است. در این مدل معادلات ممنتوم، انرژی و پیوستگی برای مخلوط و معادله ای برای کسر حجمی نانو ذرات حل می شود. برای گسسته سازی معادلات حاکم از روش حجم محدود استفاده شده است. خصوصیات فیزیکی نانو سیال بجز چگالی در انتقال حرارت جابجایی ترکیبی در نیروی شناوری معادله ممنتوم که به صورت خطی با دما تغییر می کند ( تقریب بوسینسک) بقیه خواص ثابت در نظر گرفته شده است. اثرات افزایش کسر حجمی نانوذرات، عدد گراشهف، قطر نانو ذرات و نسبت منظری بر روی سرعت محوری، جریان های ثانویه، دما عدد ناسلت محلی و ضریب انتقال حرارت جابجایی و ضریب اصطکاک پوسته ای مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری وترکیبی برای نانوسیال نسبت به آب بزرگتر است و انتقال حرارت با افزایش غلظت نانو ذرات افزایش می یابد. افزایش کسر حجمی نانو ذرات در انتقال حرارت جابجایی اجبای بر وری ضریب اصطکاک سطحی کانال بی تاثیر ولی در انتقال حرارت جابجایی ترکیبی موجب کاهش آن می شود. افزایش عدد گراشهف موجب تقویت جریان های ثانویه می شود و پروفیل سرعت را در صفحه قائم منحرف می کند و افزایش عدد ریچاردسون موجب افزایش انتقال حرارت می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ضریب انتقال حرارت افزایش مهمی با کاهش قطر نانو ذرات دارد. اثرات نسبت منظری ( ارتفاع به عرض کانال) مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.

در این مطالعه با استفاده از روش لاگرانژین _ اولرین انتقال گرمای جابجایی در جریان آرام داخلی بررسی شده است از آنجاکه در برخی تحقیقات در مورد نانوسیال دلیل افزایش غیر معمول انتقال گرما را به اثرات میکروکنوکسیون نسبت داده اند در این تحقیق ابتدا اثرات میکروکنوکسیون روی رسانش که اصلی ترین پارامتر تاثیر گذار روی انتقال گرمای جابجایی است بررسی شده است برای این منظور اثرات نیروی براونی و ترموفوروتیک روی رسانش نانوسیال بررسی می شود و سه مدل میکروکنوکسیون مطرح با استفاده از سرعتهای محاسبه شده توسط روش لاگرانژین – اولرین بازبینی شد. طبق نتایج به دست آمده مشخص شد که اثرات میکروکنوکسیون روی رسانش نانوسیال ناچیز است که با نتایج تجربی و تئوریک اخیر همخوانی کاملی دارد. در ادامه توزیع نانوذرات در نانوسیال ساکن و در حال حرکت بررسی شد. با استفاده از نتایج این تحقیق می توان دریافت که در نانوسیال ساکن و نانوسیال در حال حرکت توزیع ذرات متفاوت می باشد. در نانوسیال ساکن اندکی رسوب می تواند وجود داشته باشد ولی در نانوسیال در حال حرکت وضعیت برعکس می باشد و توزیع ذرات در مرکز لوله بیشتر از کنار دیواره است که با نتایج تحقیقات اخیر در این زمینه همخوانی دارد. همچنین طبق نتایج به دست آمده مشخص شده است که تاثیر نیروی براونی در این مورد بیشتر از نیروی ترموفوروتیک می باشد. در مورد انتقال گرمای جابجایی در جریان آرام داخلی نتایج این تحقیق نشان می دهد که تاثیرات میکروکنوکسیون روی انتقال گرمای جابجایی ناچیز است و مهمترین پارامتر تاثیر گذار روی انتقال گرمای جابجایی رسانش می باشد که این مورد نیز با نتایج تجربی مطالعات اخیر سازگاری دارد و ازآنجاکه نیروی براونی و ترموفوروتیک روی انتقال گرمای جابجایی تاثیر چندانی ندارد لذا تغییرات قطر که باعث تغییرات نیروهای مذکور میشود تاثیر اندکی روی انتقال گرمای جابجایی دارد.

با توجه به کاربرد فراوان لوله های خمیده در صنعت، افزایش انتقال حرارت در این مورد یکی از موضوعات مهم مورد بررسی می باشد. از طرفی، کار با ابعاد کوچک موجب می شود که سیال نانو برای این هدف، ابزار مناسبی باشد. سیالی که از افزودن ذرات جامد فلزی در اندازه های نانو، به سیال پایه حاصل می شود و به دلیل بالا بودن قابلیت هدایت حرارتی ذرات افزوده شده، قابلیت هدایت حرارتی بیشتری نسبت به سیال خالص (پایه) دارد. در این پروژه، که با استفاده از روش های عددی و به صورت دو فازی (مدل مخلوط) انجام می شود، پارامترهای حرارتی و هیدرودینامیکی جریان توربولانس سیال نانو، درون لوله ی خمیده ی افقی مورد بررسی قرار می گیرد. مدل ارائه شده، یک معادله پیوستگی، یک معادله ی ممنتم و یک معادله ی انرژی برای مخلوط و یک معادله ی کسر حجمی را برای فاز دوم (ذرات معلق) در نظر می گیرد و همچنین در صورتی که فازها با سرعت های متفاوتی حرکت کنند یک بیان ریاضی را برای سرعت نسبی ارائه می دهد . معادلات بکار رفته در این کار بیضوی بوده و با استفاده از روش حجم محدود، گسسته می شود. برای حل جریان توربولانس از مدل دو معادله ای استاندارد برای مدل مخلوط استفاده شده است. در این بررسی، تمامی خواص فیزیکی به غیر از تغییرات چگالی سیال نانو، که با استفاده از فرض بوسینسک تقریب زده می شود ثابت در نظر گرفته شده اند. بنابراین نیروی شناوری درون لوله، بر جریان سیال نانو تأثیرگذار است. در این پژوهش تأثیر نسبت حجمی جامد-مایع، عدد گراشهف، عدد رینولدز و قطر ذرات معلق، همراه با اثر نیروهای شناوری وگریز از مرکز، بر روی سرعت محوری، سرعت های ثانویه، دما، ضریب انتقال حرارت جابجائی، عدد ناسلت، ضریب اصطکاک سطحی و نحوه ی توزیع فاز دوم (ذرات معلق فلزی)، بررسی و نتایج آن تجزیه و تحلیل شده است. بطور خلاصه می توان این چنین بیان کرد که با افزایش نسبت حجمی جامد-مایع در رینولدز و گراشهف ثابت، انتقال حرارت افزایش می یابد و ضریب اصطکاک سطحی تغییر چندانی نمی کند. با افزایش عدد گراشهف و اثر همزمان نیروهای شناوری ناشی از آن با نیروی گریز از مرکز در رینولدز ثابت ناسلت افزایش می یابد. با افزایش عدد رینولدز و اثر همزمان نیروی گریز از مرکز ناشی از آن با نیروهای شناوری در گراشهف ثابت انتقال حرارت افزایش می یابد. در یک عدد گراشف پایین و در رینولدز ثابت با افزایش کسر حجمی نانوذرات شاهد افزایش شدت توربولانس هم در جهت قطر عمودی و هم در جهت قطر افقی لوله هستیم، اما در گراشف های بالا این روند بر عکس می شود به خصوص در قطر عمودی که تاثیرات نیروی شناوری بیشتر است. کاهش قطر ذرات معلق منجر به افزایش انتقال حرارت و نیروهای شناوری و همچنین توزیع همگن تر ذرات در مقطع عمود بر محور لوله می شود. با کاهش قطر نانوذرات در گراشهف و رینولدز ثابت شاهد افزایش شدید افت فشار نسبت به شرایط مشابه بدون نانوذرات هستیم.

در این پایان نامه ابتدا روش رطوبت زنی و رطو.بت زدایی (روش رطوبت زنی-رطوبت زدائی) که از آن برای شیرین سازی آب استفاده می شود معرفی شد. همچنین سیکل آب شیرین کن خورشیدی که فرساد و همکاران [1] در سال 1387 طراحی کرده اند و با روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی کار می کند نشان داده شده است. به منظور ساخت این سیکل نیاز به یک برج رطوبت زن که بتواند با پارامترهای سیکل مذکور سازگار باشد، احساس می شود. در این پایان نامه برج خنک کنی طراحی شد که بتواند به عنوان برج رطوبت زن در آب شیرین کن مورد نظر استفاده شود و با پارامترهای سیکل همخوانی داشته باشد. برای طراحی ابتدا انواع برج بر اساس ساختار معرفی شدند. از بین آنها برج خنک کن جریان مخالف با فن گریز از مرکز انتخاب شد. برج خنک کن جریان مخالف باز ده بیشتری نسبت به انواع دیگر برج ها دارد. جهت مدل سازی ریاضی سیستم، سه گونه مدلسازی ریاضی مختلف (روش ?-ntu، روش پوپ و روش مرکل) معرفی شدند، و با توجه به فرضیات این سه روش، روش پوپ به علت اینکه میزان کاهش دبی آب در اثر تبخیر را در نظر می گیرد، و روش دقیق تری است انتخاب گردید. معادلات تجربی افت فشار و پارامترهای تاثیر گذار در آن نیز ارائه شدند. با انتخاب رطوبت نسبی هوا، آنتالپی مخلوط هوا و بخار آب، دمای آب و عدد بی بعد مرکل به عنوان متغییرهای اصلی مسئله و با استفاده از روش رونک کوتای مرتبه چهار، معادلات پوپ حل گردید. سپس با اعمال یک سری قیود فیزیکی و با استفاده از الگوریتم ژنتیک در matlab toolbox نمودار بهینه پرتو برج، برای سه مدل آکنه مختلف برحسب میزان تبخیر به افت فشار بدست آمد. با توجه به این نمودار کمترین میزان افت فشار در تبخیر kg/s 027/0، برای آکنه نوع لایه ای kpa 7/1، برای آکنه چکه ای kpa 4/0 و برای آکنه ترشحی kpa 3/0 می باشد. ورودی های بهینه برج نیز که به ازای آنها نمودار بهینه پرتو بدست آمده است، در سه جدول و بر اساس نوع آکنه ارائه شده است. با توجه به امکانات و میزان تبخیر مورد نیاز ناحیه ورودی های بهینه مسئله تعیین شده است. . برای آکنه نوع ترشحی که کمترین میزان افت فشار را اعمال می کند، با دمای آب ورودی? 92 ودمای هوای ورودی? 5 دبی هوای ورودی kg/s 2/1 و دبی آب ورودی kg/s 33/0 به میزان تبخیر kg/s 027/0 می توان رسید در پایان حساسیت نمودار بهینه پرتو نسبت به ورودی های مختلف بدست آمده است. با افزایش میزان سطح مقطع از یک متر مربع به دو متر مربع میزان افت فشار از در تبخیر kg/s 027/0 از kpa 12 به kpa 45/2 کاهش می یابد. میزان افت فشار در سطح مقطع m^2 2 میزان قابل قبولی است که با استفاده از فن های موجود می توان بر آن غلبه کرد. با کاهش دبی جریان آب تبخیر کاهش می یابد. این کاهش در واقع منجر به کاهش عامل انتقال آنتالپی می شودو سبب می شود در دبی های پایین نتوان به میزان تبخیر مورد نظر دست یافت. اما افزایش بیش از حد دبی منجر به افزایش افت فشار و میزان مصرف انرژی می شود. انتخاب دبی آب بین kg/s 35/0 تا kg/s 3/0 مقدار مناسبی است که می توان با آن به تبخیر و افت فشار مورد نظر دست یافت.

از دیدگاه مهندسی کاویتاسیون باعث خورده شدن یک سطح جامد مانند فلز یا بتن می‎شود. پیچیدگی آسیب کاویتاسیون در سرریزها به دلیل ماهیت غیر خطی، باعث دشواری در تحلیل این پدیده شده است. به این منظور روش‏های کلاسیک جای خود را به روش‏های ریاضی و عددی داده است. هدف از این پژوهش ساخت مدلی جهت تخمین آسیب کاویتاسیون در سرریز نیلوفری سد البرز با استفاده از مدلسازی عددی و فازی می باشد. چهار فاکتور مهم که باعث بوجود آمدن آسیب می شوند شامل: شاخص کاویتاسیون (?)، سرعت (v)، مقاومت مصالح (s) و زمان عملیات (t) می باشند بطوری که اثرات s و t بطور مستقیم در ? و v قرار دارند. در این تحقیق سرعت و شاخص کاویتاسیون دو پارامتر مهم موثر در کاویتاسیون شناخته شد و با شبیه سازی عددی جریان در دبی های مورد نظر توسط ansys-fluent محاسبه شدند تا روند جدیدی از تخمین کاویتاسیون توسط منطق فازی مورد بررسی قرار گیرد. برای معتبر سازی، نتایج بدست آمده از روش cfd با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد که رضایت بخش می باشد. پارامترهای سرعت و شاخص کاویتاسیون به عنوان خروجی مدل سازی cfd و به عنوان ورودی مدل سازی فازی در چهار حالت دبی های مختلف استفاده شدند. جهت مدیریت و تصمیم گیری فازی از سیستم استنتاج ممدانی استفاده شد و سطح آسیب کاویتاسیون به پنج سطح آسیب صفر، آسیب کم، آسیب متوسط، آسیب زیاد و آسیب خطرناک تقسیم شد. برای نقاط معین روی بدنه سرریز در دبی 180m3/s کل نقاط دارای آسیب صفر، در دبی 450m3/s نقاط 30 و 38 دارای آسیب کم و نقطه 39 دارای آسیب خطرناک می باشد. در دبی 800m3/s نقطه 30 دارای آسیب کم، نقطه 38 دارای آسیب متوسط و نقطه 39 دارای آسیب خطرناک و در دبی 950m3/s نقاط 30، 35، 36 و 38 دارای آسیب کم و نقطه 39 دارای آسیب خطرناک هستند. این نقاط، نقاط بحرانی برای آسیب، پیش بینی شدند و تمهیدات لازم برای جلوگیری از تخریب پیشنهاد گردید

کمبود آب یک مشکل روبه رشد در بسیاری از مناطق جهان است. رشد جمعیت و آسیب منابع آب شیرین موجود در بسیاری از کشورها و جوامع در نواحی خشک موجب شده به اقیانوسها به عنوان منبع آب شیرین توجه شود. اسمز یک پدیده فیزیکی است که بطور گسترده توسط دانشمندان مورد مطالعه قرار گرفته است با پیشرفت فرآیندهای غشایی در چند دهه گذشته سبب بکارگیری آنها در زمینه های مختلف بویژه نمکزدایی از آبهای شور شده است. فرآیند اسمز مستقیم با یک غشا نیمه تراوا می تواند جایگزین مناسب برای اسمز معکوس در فرآیند نمکزدایی باشد که نیروی محرکه مورد نیاز در آن توسط محلول جاذب با املاح مناسب فراهم می شود. اسمز مستقیم بر خلاف اسمز معکوس به فشار بالا برای جداسازی نیاز ندارد و با صرف هزینه و مصرف انرژی کمتر تولید آب می کند. اگرچه پلاریزاسیون غلظتی در اسمز مستقیم یک فاکتور مهم است که روی عملکرد فرآیند اسمز مستقیم تاثیر می گذارد. در این مطالعه دستگاه اسمز مستقیم برای بررسی اثر نوع محلول جاذب و پارامترهای عملیاتی نظیر دبی جریان و دما طراحی و ساخته شده است. نتایج حاصل از آزمایشها به صورت نمودار میزان تراوش و میزان شار آب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی ها موید آن است که با افزایش دبی جریان سبب ایجاد اغتشاش بیشتر و به دنبال آن کاهش میزان پدیده پلاریزاسیون غلظتی و رسوب گذاری و در نتیجه افزایش میزان شار آب می گردد. همچنین افزایش دما به علت تسهیل در نفوذ املاح در لایه پشتیان غشا سبب افزایش میزان شار آب می گردد. با بکارگیری محلول خوراک شور نسبت به محلول خوراک آب مقطر بدلیل کاهش فشار اسمزی و تشدید پلاریزاسیون غلظتی داخلی میزان شار آب کاهش یافته است. نتایج نشان می دهد که. محلول جاذب cacl2 بعلت راندمان اسمز بالا نسبت به محلول جاذب khco3 و nahco3عملکرد بهتری داشته است.

کامپوزیت های مسی تقویت شده با ذرات اکسیدی به سبب هدایت الکتریکی وگرمایی خوب و استحکام بالای ناشی از پراکندگی ذرات می توانند مواد مناسبی برای کنتاکت های الکتریکی باشد. در این پژوهش با استفاده از روش پرس گرم، نمونه های کامپوزیت لایه ای مس-نانو آلومینا تولید شد. نمونه ها متشکل از 3 لایه ورق مسی به ضخامت 1 میلی متر بودند که در بین هرکدام از ورق ها ذرات نانو آلومینا با استفاده از روش سوسپانسیون پراکنده شد. به منظور بررسی تاثیر حضور نانو آلومینا روی خواص کامپوزیت، نمونه هایی با مقادیر مختلف از نانو آلومینا (صفر، 0.025 ، 0.05و0.1درصد وزنی) تولید شد. مطالعات روی خواص مکانیکی توسط آزمون های مکانیکی نظیر میکرو سختی، کشش و ضربه انجام گرفت. چگونگی پراکنگی ذرات روی سطح فلز و بررسی سطح شکست نمونه ها نیز توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی صورت پذیرفت. نتایج حاصل نشان داد، با افزایش مقدار نانو آلومینا در کامپوزیت تا 0.05درصد وزنی، ابتدا خواص مکانیکی بهبود و سپس به دلیل توزیع نامناسب ذرات و تشکیل عیوب ساختاری در فصل مشترک، کاهش می یابد. هم چنین مشخص شد میزان پراکندگی ذرات نانو آلومینا در مقادیر پایین تر، یکنواخت تر بوده و با آگلومراسیون کمتری روبرو می باشد.

کاویتاسیون همواره به دلیل ایجاد سایش، خوردگی، سر و صدا و ارتعاش، به عنوان پدیده ای مخرب در پمپ ها و توربین ها به شمار آمده است. اما می توان از نیروی مخرب آن جهت شکستن ذرات سرامیکی استفاده نمود. استفاده از نیروی کاویتاسیون هیدرو دینامیکی یکی از ساده ترین وکم هزینه ترین روش ها جهت خرد کردن ذرات و تولید نانو پودرهای مختلف می باشد. در این پژوهش تلاش شده، در یک سیال آبی حاوی میکرو ذرات آلومینا، با استفاده از جریان برشی ایجاد شده در سیال، ذرات میکرو آلومینا خرد، و نانو آلومینا تولید شود. سپس پارامترهای تاثیر گذار روی اندازه این نانو ذرات بررسی گردید. به این منظور با استفاده از تحلیل تاگوچی آزمایش طراحی گردید و در ادامه با ایجاد جریان های برشی متفاوت، اثر پارامترهای کاویتاسیون هیدرودینامیک بر اندازه ذرات نانو آلومینا، به صورت تجربی و با استفاده از بررسی های میکروسکوپ نیروی اتمی(afm) مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت شرایط بهینه توسط تحلیل نتایج آزمایشات تاگوچی به دست آمد.

چکیده ندارد.