با توجه به رشد روز افزون مصرف انرژی در دنیا، محدودیت منابع فسیلی و افزایش آلایندگی محیط زیست، نیاز به جایگزینی روشهای نو در استفاده از منابع انرژی امری ضروری به نظر می رسد. فن آوری پیل سوختی یکی از موارد قابل بررسی به عنوان تجهیز تولید توان با بازدهی بالا و آلایندگی کم می تواند انتخاب مناسبی باشد. پیل سوختی اکسید جامد، بدلیل راندمان مناسب در تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی سوختهای فسیلی به انرژی الکتریکی و انتشار ناچیز آلاینده ها، و همچنین محدوده دمایی عملکرد بالا به عنوان گزینه مناسبی جهت استفاده در سیکلهای ترکیبی با نیروگاههای حرارتی موجود می باشد. در این پایان نامه، ابتدا یک سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد در ترکیب با یک سیکل توربین گاز با بازیاب، به عنوان سیستم پایه، در نظر گرفته شده است. از آن جا که بازیافت گرما از گازهای خروجی توربین گاز جهت تولید بخار و تزریق آن به سیکل توربین گاز و همچنین سرمایش مرطوب با دو روش فاگ و مدیا روشهای شناخته شده ای برای افزایش بهره وری می باشند، در اینجا برای افزایش کارایی سیستم پایه به صورت مجزا و ترکیب با هم به کار رفته اند. با مدلسازی الکتروشیمیایی پیل سوختی و مشخص کردن اضافه ولتاژهای درون پیل سوختی، ولتاژ پیل سوختی در شرایط کاری متفاوت به دست می آید. سپس با انجام تحلیل انرژی سیستم در حالات مختلف، مزایای سرمایش مرطوب و همچنین تزریق بخار در محفظه احتراق بررسی شده است و نشان دهنده افزایش 19 درصدی را نسبت به حالت پایه می باشد. همچنین عملکرد سیستم نسبت به متغیرهای مهم فشار، چگالی جریان پیل سوختی و دبی جرمی سوخت در پیل، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.

یکی از روش های متداول برای افزایش راندمان و ظرفیت تولید توان در نیروگاههای بخار موجود، بازتوانی می باشد. در بازتوانی، یک یا چند توربین گاز در کنار واحد بخار موجود نصب شده و از طریق ادغام آن ها با واحد بخار، ظرفیت و راندمان تولید توان افزایش پیدا می کند. روش های مختلفی برای بازتوانی مطرح شده است که مهم ترین آن ها بازتوانی به روش سیکل ترکیبی، بازتوانی به روش پیش گرمایش آب تغذیه و بازتوانی به روش جعبه هوای داغ یا تبدیل نیروگاه بخار موجود به نیروگاه سیکل ترکیبی با حداکثر احتراق تکمیلی می باشند. در بازتوانی به روش سیکل ترکیبی، توربین گاز و بویلر بازیافت گرما جایگزین بویلر موجود شده و بقیه تجهیزات موجود از جمله توربین بخار با شرایط جدید منطبق می شود. توربین های گازی نقش مهمی در تولید توان به خصوص در بازتوانی نیروگاه های بخار ایفا می کنند. یکی از راه های افزایش توان توربین گاز، تزریق بخار به محفظه احتراق توربین می باشد. تزریق بخار همچنین باعث کاهش آلاینده های خروجی توربین از جمله اکسید های نیتروژن می شود. در این پایان نامه بازتوانی یک نیروگاه 150مگاواتی به روش سیکل ترکیبی انجام شده است. یک روش جدید بازتوانی نیز ارائه شده که در این روش یک توربین گاز ویک بویلر بازیاب به سیکل ترکیبی اضافه می شود. وظیفه ی این بخش اضافی تولید بخار جهت تزریق به توربین گاز سیکل ترکیبی می باشد. در ادامه تحلیل اگزرژی و ترمواکونومیک برای سیکل های بخار، ترکیبی ساده و ترکیبی با تزریق بخار انجام شده و به عنوان یکی از راه های مقایسه سیکل های مذکور بررسی شده است.

در این پایان نامه پدیده های جریان سیال و انتقال حرارت در کولر مینیاتوری ژول تامسون به صورت آزمایشگاهی و عددی در حالت پایا بررسی می شود. با تغییر فشار ورودی به مبدل، همه پارامترها مانند دمای خروجی، دمای اجزاء مبدل مانند مندرل، پوسته دمای داخل و خارج مبدل مارپیچ، فشار در طول مبدل در هر دو ناحیه، فشار ورودی به ناحیه فشار پایین تغییر می کند. در طول مبدل به علت تغییر دما و فشار سایر خواص فیزیکی سیال عامل، که در این کار از آرگون استفاده شده است تغییر می کند. لذا باید مقادیر این خواص به صورت تابعی از دما و فشار در نظر گرفته شود. با نوشتن معادلات پیوستگی، ممنتوم و انرژی برای دو ناحیه کم فشار و پرفشار و حل آنها دما و فشار در طول مبدل بدست می آید. دمای خروجی از مبدل برای فشارهای ورودی به مبدل در حالات مختلف در آزمایشگاه اندازه گیری می شود و با دمای خروجی از برنامه نوشته شده مقایسه می گردد.

این پژوهش بررسی اثر پارامترهای مختلف بر روی توان خروجی روتور یک توربین بادی افقی است. در این پژوهش ابتدا با مطالعه تئوری توربین های بادی افقی و روتور آنها، متغیرهای موثر بر روی توان خروجی یک توربین بادی افقی جهت مطالعه در این پژوهش معین شدند. سپس روتور یک توربین بادی افقی در محیط نرم افزار شبیه سازی شد. ابتدا در یک مدل دوبعدی با استفاده از کد رایگان javafoil منحنی های مشخصه-ی پروفیل های گوناگون رسم شدند و بر اساس بیشینه ضریب برآ 4 پروفیل با بهترین عملکرد انتخاب گشتند. در مدل دوبعدی توزیع ضرایب فشار، برآ، پس آ و نسبت سرعت و خطوط جریان رسم و مقایسه شدند. در مرحله ی بعد در تحلیل سه بعدی روتور، با تغییر دیگر متغیرهای موثر مانند تعداد پره های روتور، زاویه ی حمله ی باد، سرعت باد، نوع توپی و زاویه ی صفحه ای روتور، در یک الگوریتم جایگشتی در مدل سه بعدی روتور در نرم افزار fluent مقدار هر متغیر برای دستیابی به بیشینه توان خروجی تعیین گشت. پروفیل های مورد بررسی این مطالعه پروفیل هایی از سری های مختلف استاندارد naca بودند. بدین ترتیب در پایان پژوهش مشخصات یک روتور 30 کیلوواتی با بیشینه ضریب توان معرفی شده است. این روتور، یک روتور سه-پره ای با پروفیل naca138114 است که در شرایط خاص بارگذاری بیشترین توان خروجی را دارد. به علاوه از منظر اقتصادی تأثیر پارامتر طول پره (قطر روتور) بر قیمت واحد انرژی تولیدی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است که نتیجه ی آن معرفی قطر 40 متر برای رسیدن به کمترین قیمت واحد انرژی است. در انتها نشان داده ایم که الگوریتم به کار گرفته شده تا 2 برابر توان استحصالی را می تواند افزایش دهد. همچنین برای اعتبار سنجی روش شبیه سازی، یک نمونه پژوهش تجربی جهت مقایسه ی روش تحلیلی با تجربه در نظر گرفته شد و مقایسه میان نتایج نشان داد خطایی حداکثر در حدود 8 درصد میان روش تحلیلی به کارگرفته-شده و نتایج آزمایش های تجربی برقرار است که دقت مناسبی برای استفاده از روش های تحلیلی است.

سیستم های تولید همزمان توان، گرمایش و سرمایش به دلایل کاهش مصرف انرژی و انتشار کمتر آلایندها نسبت به واحدهای متداول تامین انرژی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. تنوع کاربرد این گونه واحدها در صنایع و مصارف تجاری، اداری و مسکونی سبب فراگیر شدن استفاده از واحدهای chp نموده است. در این مطالعه سیستم cchp برای ساختمان دانشکده مکانیک دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی طراحی و مورد ارزیابی فنی و اقتصادی قرار گرفت. با توجه به مصارف انرژی الکتریکی، گرمایشی و سرمایشی ساختمان، واحدهای تولید همزمان با چهار محرک اولیه موتور احتراق داخلی (گازسوز)، توربین گاز، میکروتوربین و پیل سوختی بر اساس دو استراتژی fel عملکرد بر اساس دیماند الکتریکی و ftl عملکرد بر اساس نیاز گرمایشی طراحی و به کمک نرم افزار ترموفلکس مدل گردید. طرح های cchp مورد تحلیل ترمودینامیکی و آنالیز اقتصادی بر اساس محاسبه هزینه ها و درامدهای سالیانه ، سود سالیانه و نرخ بازگشت داخلی (irr) قرار گرفت. نتایج مناسب بودن موتورگازسوز به عنوان محرک اولیه در استراتژی عملکرد ftl را نشان می دهند. ظرفیت بهینه اجزای cchp به کمک روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک(ga) با هدف بیشینه کردن تابع ارزش خالص فعلی (npv) محاسبه گردید، و مورد انالیز حساسیت قرار گرفت. نرخ irr برای طرح 9/19 درصد میزان کاهش مصرف انرژی (pes) 36% و دوره بازگشت سرمایه(pp) 2/4 سال محاسبه شد. تاثیر هزینه های خرید برق، فروش برق به شبکه و هزینه سوخت بر npv و pp مورد بررسی قرار گرفت.

در بسیاری از نیروگاههای بخار قدیمی ، بمنظور رفع پاره ای از مشکلات امکان بهره برداری بهتر ، تغییراتی در مشخصات بویلر ایجاد شده ، بعنوان مثال تغییر در نوع سوخت مصرفی و یا تغییرات در ساختار فیزیکی می-باشد. خارج شدن بویلر از شرایط پیش بینی شده طراحی اولیه ، چه به لحاظ تغییرات برنامه ریزی شده و چه به لحاظ تغییرات حاصل از کارکرد طولانی مدت بویلر ، سبب می شود که بهر بردار در خصوص تعیین شرایط بهینه کارکرد ، دچار مشکلات عدیده ای گردد. کارکرد بویلر در بارهای نزدیک به بار نامی باعث ایجاد آسیب های پریودیک در نقاط مختلف بویلر از جمله سوپرهیترها ، ری هیترها و .. می گردد، ضمن آنکه کاهش بار بویلر بمنظور احتراز از این صدمات ، سبب کاهش توان تولیدی واحد و در نتیجه آسیب های اقتصادی می گردد. در این تحقیق ، یک شبیه ساز برای بویلر تدوین شده ضمن آنکه با اخذ داده های تجربی به انجام مانورهای لازم بروی یک نیروگاه بخار ، شرایط این واحد تا حد امکان بررسی شده است. در مدلسازی بویلر از ناحیه بندی منطقه ای برای کوره و در هر منطقه از روشناحیه ایاستفاده شده است و برای روابط و معادلات بکار گرفته شده در دیگر بخش ها از روابط نیمه تجربی استفاده شده است. در پایان ، با تهیه و اجرای یک نرم افراز شبیه ساز به ازای تغییر پارامترهای اصلی ورودی از جمله تیلت مشعل، تاثیر آنها بر خروجی های بویلر بررسی شده است و از نتایج خروجی ، بمنظور یافتن بهتر شرایط عملکرد بویلر ، از لحاظ کارکرد بهینه و کارکرد در شرایط ایمن ، استفاده گردیده است.

یکی از منابع تولید انرژی، نیروگاه های برق است. این نیروگاه ها نیاز اساسی انسان ها را تأمین می کنند و از اهمیت خاصی برخوردار می باشند. آلاینده هایی که توسط نیروگاه های برق تولید می گردد سلامت انسان ها را در معرض خطر قرار می دهند. مدلسازی پخش آلاینده های گازی یکی از اصلی ترین و مهم ترین مرحله در کنترل آلودگی های موجود در محیط می باشد. با توجه به رشد مستمر صنایع آلوده کننده محیط زیست، انگیزه برای مدلسازی کیفیت هوا بالا رفته است. نشر آلاینده ها در اطراف دودکش نیروگاه های حرارتی و میزان و نحوه توزیع آن ها یکی از مسائل زیست محیطی مربوط به این گونه نیروگاه هاست. در این تحقیق هدف بررسی نحوه ی توزیع آلاینده ها در اطراف دودکش نیروگاه بعثت با ملاحظه تأثیرات باد، وجود ساختمان ها و ارتفاعات در نزدیکی نیروگاه می باشد، که با استفاده از نرم افزار برای بررسی نحوه ی گسترش آلاینده های نیروگاه بعثت استفاده و سپس با نتایج تجربی محیط اطراف نیروگاه و همچنین با روابط ارائه شده از مدل گوسی مقایسه شده است. مطابقت نسبتا خوبی میان نتایج حاصل و نتایج تجربی وجود دارد. همچنین نتایج نشان می دهد که وجود موانع و ساختمان ها، سبب می شود برآورد میزان توزیع آلاینده ها از طریق روابط نیمه تجربی چندان قابل اعتماد نباشد.

احتراق در محیط متخلخل در مقایسه با مشعل هایی که شعل آزاد دارند. دارای مزایای قابل توجهی هستند از آن جمله می توان به نرخ سوزش بیشتر، افزایش پایداری شعله، پایین بودن دمای ناحیه احتراق که خود سبب کاهش تشکیل nox و همچنین کاهش انتشار co و اندازه کوچک این مشعل ها اشاره نمود. در این پایان نامه، مدل سازی عددی دو بعدی متقارن محوری برای یک مشعل متخلخل یکپارچه مبدل حرارتی با توان 5kw ارایه شده است. در این تحلیل معادلات نویراستوکس، انرژی و بقای اجزا شیمیایی در یک محیط متخلخل حل شده و از دو مکانیزم احتراق متفاوت برای محاسبه ترخ تغییرات غلظت اجزای شیمیایی استفاده شده است. مکانیزم اول، شامل یک واکنش کلی تک قدمی و پنج جزء شیمیایی است. این مکانیزم اگر چه بسیار ساده است لیکن سرعت شعله را بسیار دقیق پیش بینی می کند. مکانیزم دوم، شامل پنج واکنش کلی و هفت جزء شیمیایی همراه تشکیل no می باشد. تعادل حرارتی موضعی بین جامد و گاز در نظر گرفته شده و از یک ضریب هدایت حرارتی موثر استفاده شده است، بنابر این تنها یک معادله انرژی برای این محیط حل می شود. برای محاسبه خواص ترمودینامیکی از منحنی های منطبق شده بر خواص ترمودینامیکی استفاده شده است. کلیه خواص انتقالی از جمله ضریب دیفیوژن و لزجت غیر ثابت در نظر گرفته شده و در خلال تکرارها از روابط مربوطه محاسبه شده اند. در این مطالعه میدان دمای دو بعدی و غلظت اجزای شیمیایی برای احتراق پیش مخلوط هوا/متان ارایه شده است. مقادیر به دست آمده برای درجه حرارت خط مرکزی مطابقت بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. مدل سازی حاضر مقادیر انتشار no و co را کمتر از نتایج آزمایشگاهی پیش بینی می کند، لیکن روند کیفی آن متناسب با نتایج آزمایشگاهی می باشد. همچنین از لحاظ کمی و کیفی به مراتب بهتر از نتایج مدل سازی (38) می باشد. علاوه بر این تاثیرات در صد هوای اضافی و ضریب هدایت حرارتی موثر بر روی دمای حد اکثر میدان جریان، مکان جبهه شعله، سرعت شعله و کسر چرمی اجزاء شیمیایی نیز بررسی شده است.

در دهه های اخیر تحقیقات در زمینه شناخت انتقال حرارت جوشش استخری افزایش زیادی یافته است؛ چرا که جوشش کاربردهای فراوانی در جنبه های مختلف سیستم¬های مهندسی از جمله چگالنده، بویلر نیروگاه، خنک کاری برخی قطعات الکترونیکی و برخی سیستم‎های خنک کاری خودرو دارد. هرچند که به علت پیچیدگی این پدیده، پیشرفت قابل توجهی تاکنون حاصل نشده است. در این پایان نامه سعی شده است که روابط ارائه شده برای پارامترهای جوشش در یکی از معتبرترین مدل های شبیه سازی فرایند جوشش یعنی روش جداسازی شار حرارتی (مدل rpi) برای شبیه سازی جوشش استخری آب بررسی شوند. این مدل سازی بر پایه روش حجم محدود و با استفاده از نرم افزار ansys fluent 14.5.7 انجام شده است. تا پیش از این از مقادیر آزمایشگاهی برای پارامترهای جوشش استخری در مدل rpi استفاده می شد. حال آنکه در این پایان نامه روابط ارائه شده برای پارامترهای جوشش همچون قطر جدایش حباب، چگالی مکان هسته زایی و فرکانس جدایش حباب برای حل جوشش استخری (به دست آوردن رشد و جدایش صحیح حباب و نیز تخمین منحنی شار حرارتی سطح و ضریب انتقال حرارت جوششی) در ظرف استوانه ای شکل البته به صورت دوبعدی (به دلیل حجم بالای محاسبات و زیاد بودن زمان و هزینه محاسباتی) مورد بررسی قرار می گیرند؛ با توجه به نتایج به دست آمده، بهترین روابط ارائه شده برای پارامترهای جوشش، شامل قطر جدایش حباب و چگالی مکان هسته زایی در مدل rpi که تطابق خوبی با نتایج تجربی و آزمایشگاهی داشتند به ترتیب روابط اونال و چاولا معرفی شده اند. نتایج به دست آمده در تخمین شار حراراتی دیواره و ضریب انتقال حرارت جوششی از اعتبار خوبی در مقایسه با نتایج تجربی و آزمایشگاهی برخوردارند.

کاهش زمان گرم شدن موتور و همچنین تنظیم درجه حرارت موتور در حالت پایدار، باعث بهبود مصرف سوخت، کاهش آلایندگی و بهبود عملکرد بخاری می شود. خنککاری در موتورهای درون سوز معمولاً در نتیجهی ورود مایع خنککننده به بلوک و سپس ورود آن به سرسیلندر از طریق راه گاه های اطراف سیلندرها، و خروج از سرسیلندر صورت میگیرد. در این شرایط به دلیل میزان بالای دبی حجمی سیال در ورودی بلوک و همچنین میزان کم دبی حجمی سیال در ناحیه سرسیلندر، خنک کاری به صورت غیریکنواخت، انجام می گیرد. این پدیده سبب کاهش دمای بلوک در سیلندرهای اول و دوم شده و درنتیجه میزان bsfc (مصرف سوخت ویژه ترمزی) و آلایندههای hc و co افزایش می یابد. همچنین دمای سرسیلندر در سیلندر اول موتور بالا بوده و این موضوع سبب ایجاد مشکلاتی از قبیل افزایش میزان تولید nox می شود. یک روش برای حل این مشکل، خنککاری جداگانه بلوک و سرسیلندر میباشد. در این روش ورود مایع خنککننده به بلوک و سرسیلندر به طور جداگانه انجام می گیرد. در این کار، از زیر مجموعه های نرم افزار gt-suite، gt-power و gt-cool به صورت هم زمان استفاده شده است. برای این منظور، ابتدا مدار خنک کاری موتور ef7 در نرم افزار gt-cool مدل سازی و با مدار عملکرد موتور در نرم افزار gt-power به صورت هم زمان شبیه سازی شده و سپس نتایج افت فشار در موتور، دبی رادیاتور و زمان گرمایش، با نتایج حاصل از تست خنک کاری مقایسه شده است و یکسان بودن نتایج بررسی خواهدشد. سپس اثر جداسازی مدار خنک کاری بلوک و سرسیلندر موتور ef7 بر کاهش زمان گرمایش سیال خنک کننده و تسریع افزایش دمای موتور در شرایط استارت سرد، مورد مطالعه قرارگرفته است.

در طراحی و بهینه سازی فرایندهای ترمودینامیکی، به مانند طراحی چرخه های تبرید و کرایوژنیک، دستیابی به خواص ترمودینامیکی سیالات در دماها و فشار های مختلف ضروری می باشد. از این رو توسعه معادله حالت مناسب برای پیش بینی خواص ترمودینامیکی مواد در دماها و فشارهای مختلف، الزامی است. اگر چه جداول و نمودارهای ترمودینامیکی موجود اطلاعات دقیقی از خواص ترمودینامیکی به دست می دهند؛ اما طراحی و بهینه سازی سیستم های سرمایشی نیازمند شبیه سازی رایانه ای سیستم مورد مطالعه، به منظور بررسی اثر پارامتر های گوناگون بر عملکرد چرخه می باشد. در عین حال، ارائه یک کد کامپیوتری مناسب جهت شبیه سازی چرخه، خود نیازمند معادله حالت دقیق جهت پیش بینی خواص ترمودینامیکی است. در این تحقیق ضمن مروری بر انواع معادلات حالت، به معرفی دسته جدیدی از معادلات، تحت عنوان معادلات حالت بنیادی، پرداخته شده است. معادلات حالت بنیادی، معادلاتی هستند که بر حسب انرژی هلمهولتز صریح شده اند. به منظور معرفی قابلیت های این دسته از معادلات در پیش بینی خواص ترمودینامیکی سیالات، یک کد محاسباتی با استفاده از معادلات حالت بنیادی توسعه داده شده و به وسیله آن، خواص ترمودینامیکی گازهای هلیم و نئون (به عنوان دو مبرد کرایوژنیکی) در گستره وسیعی از دما و فشار محاسبه شده است. با مقایسه نتایج حاصل از پیش بینی خواص ترمودینامیکی با داده های تجربی معتبر، نمودارهای محدوده کارایی معادلات حالت بنیادی برای هلیم و نئون و همچنین خطای پیش بینی خواص ترمودینامیکی در این محدوده ارائه شده است. در محدوده کارایی ارائه شده برای هلیم حداکثر خطای نسبی برای پیش بینی خواص ترمودینامیکی چگالی، انرژی داخلی، آنتالپی، آنتروپی و ظرفیت گرمایی هم حجم کم تر از % 64/0 و برای ظرفیت گرمایی هم فشار برابر % 56/2 است. در مورد گاز نئون خطای محاسبه ظرفیت گرمایی هم فشار برابر % 10/1 است و برای سایر خواص ترمودینامیکی از % 99/0 تجاوز نمی کند. در ادامه، به عنوان یک نمونه مطالعه موردی پیرامون کاربرد معادلات حالت بنیادی در شبیه¬سازی سیستم های کرایوژنیکی، طراحی و شبیه سازی رایانه ای چرخه برایتون معکوس دماپایین به منظور تامین شرایط ابررسانایی در یک کیلومتر کابل انتقال قدرت اچ تی اس، انجام گرفته است. بدین منظور با استفاده از برنامه کامپیوتری توسعه داده شده بر مبنای معادلات حالت بنیادی، یک چرخه برایتون معکوس با ظرفیت سرمایش 10 کیلووات طراحی و شبیه سازی شده و اثر پارامترهای مختلف طراحی بر عملکرد آن ارزیابی شده است. به منظور آنالیز حساسیت عملکرد چرخه نسبت به پارامترهای طراحی، نمودارهای مشخصه عملکرد چرخه تحت شرایط عملیاتی مختلف ارائه شده و تاثیر پارامترهای نسبت تراکم، فشار بیشینه، نوع مبرد، بازده مبدل بازیاب و بازده منبسط کننده بر عملکرد چرخه مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی چرخه مشخص شد که استفاده از مبرد نئون کارایی بهتری را نسبت به مبرد هلیم به دست می دهد. بازده مبدل بازیاب حرارتی اثر چشمگیری بر عملکرد سیکل دارد به نحوی که با افزایش 3 درصدی آن می توان عدد شایستگی سیکل را تا 11 درصد افزایش داد.

با توجه به اینکه بیش از نیمی از حرارت آزاد شده سوخت درون موتور احتراق داخلی از طریق انتقال حرارت به محیط دفع می شود، از این رو طراحی سیستم خنک کاری دقیق در آنها بسیار اهمیت دارد. خنک کاری بیش از حد بازده موتور را کاهش می دهد و کاهش میزان خنک کاری باعث افزایش بیش از حد مجاز دمای قطعات و آسیب آنها می شود. به منظور طراحی مناسب سیستم خنک کاری به دانشی دقیق در زمینه اثر خنک کاری از طریق جابجایی اجباری و جوشش جریانی نقطه ای بواسطه ظرفیت انتقال حرارت بالای آن مورد نیاز است. هدف از انجام آزمایش جوشش جریانی بررسی اثر پارامترهای سرعت و دمای ورودی بر روی میزان انتقال حرارت از آب مقطر و مخلوط اتیلن گلیکول - آب مقطر می باشد. جوشش در نواحی داغ بلوک که سرعت سیال در مجرای اطراف آن کم می باشد رخ می دهد، از اینرو در این پژوهش ناحیه بین دو سوپاپ دود در موتور ملی ef7 مدنظر قرار گرفته شده است. با توجه به هندسه این ناحیه، کانالی به ارتفاع 3/3 و عرض 8/1 سانتی متر در نظر گرفته شده است. در این پژوهش نمودارهای میزان شارحرارتی و ضریب انتقال حرارت در برابر دمای سطح بدست آمده است و در آزمایشات صورت گرفته تمامی پارامترها به غیر از یک پارامتر ثابت نگه داشته می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که انتقال حرارت در مخلوط آب مقطر و اتیلن گلیکول نسبت به آب مقطر کاهش پیدا می کند. در این پژوهش برای نشان دادن اثر تغییر شرایط ورودی بر تغییر شکل حباب ها از دوربین پر سرعتی با قابلیت فیلم برداری 1200 فریم بر ثانیه استفاده شده است.

امروزه حجم وسیعی از انتقالات گازی در غالب گاز طبیعی مایع¬شده، انجام می¬پذیرد. از این¬رو تلاش در جهت بهبود تکنولوژی¬های موجود مایع¬سازی و افزایش بهره¬وری و صرفه¬ی اقتصادی آن¬ها، در برنامه¬های اجرایی بسیاری از کشورها قرار گرفته است. چرخه مبرد چندجزئی با طبقه پیش¬سردکن پروپانی یکی از تکنولوژی¬های موفق در این صنعت است. در این پژوهش، چرخه¬ی صنعتی این فرایند، برای بکارگیری در واحدهای تولید پایه با توان تولیدی یک میلیون تن در سال، شامل سه مرحله پیش¬سردسازی پروپان و طبقه مبرد چندجزئی دو مرحله¬ای در نرم¬افزار اسپن- هایسیس مدل¬سازی شده سپس با استفاده از آنالیزهای بهبود مصرف از جمله آنالیز ترکیبی پینچ و اگزرژی، به¬دقت بررسی شده و پتانسیل¬های کاهش مصرف شناسایی شده¬اند. خروجی اصلی چرخه، مقدار انرژی مصرفی به¬ازای هر کیلوگرم کاز طبیعی مایع¬شده تولیدی یا مصرف ویژه هدف¬گذاری شده است. بدین¬ترتیب با بهینه¬سازی عوامل موثر در کارکرد چرخه با رویکرد کمینه مصرف ویژه، در جهت عملی شدن این پتانسیل¬ها و کاهش انرژی مصرفی گام برداشته شده است. بهینه¬سازی ابتدا به¬طور جداگانه برای هر عامل انجام شده، سپس بهینه¬سازی جامع و یک¬پارچه چرخه انجام شده است. ترکیب مبرد چندجزئی با دو روش توابع بهینه¬ساز هایسیس و روش ابتکاری رصد قوانین حاکم بر رفتار مبرد چندجزئی با رویکرد بیشینه انطباق ممکن در نمودارهای ترکیبی مبدل¬های چندجریانی انجام شده است. بدین¬ترتیب مصرف ویژه از 1028.93 کیلوژول بر کیلوگرم در حالت اولیه، به مقدار 931.89 کیلوژول بر کیلوگرم در حالت بهبودیافته کاهش یافته و مقدار تولید ال.ان.جی نیز 13.83 درصد افزایش یافته است. در ادامه آنالیزها بر روی چرخه بهینه¬شده تکرار شده، تا علاوه¬بر بررسی صحت روش¬های بهینه¬سازی، پتانسیل¬های ثانویه بهبود مصرف کشف شوند. آنالیز ها نشان از بهبود قابل ملاحظه کارکرد مبدل¬های چندجریانی، طبقه پیش¬سردکن و برخی از شیرهای فشارشکن دارند. همچنین افزایش مراحل تراکم مبرد چندجزئی به¬عنوان راه حلی جدید مطرح می¬شود که نیاز به بررسی¬های اقتصادی دارد. نهایتا با توجه به توانایی محدود سیستم¬های کنترلی صنعتی، محدودیت¬های کارکرد چرخه در حالت واقعی بررسی شده و بهینه¬سازی نهایی با درنظر گرفتن قیدهای عملیاتی انجام شده است. مصرف ویژه 973.93 کیلوژول بر کیلوگرم در این حالت، دست¬یافت نهایی این پژوهش است که یک حالت تئوری نیست و سعی شده در عمل قابل دست¬یابی باشد.

در سالهای اخیر نیاز به تولید انرژی پاک با توجه به بحرانهای زیست¬محیطی موجود در جهان، سبب توجه روزافزون به روشهای مختلف تولید هیدروژن گشته است. از سوی دیگر وجود منابع عظیم گازی، اهمیت تکنولوژیهای تبدیل گاز طبیعی به هیدروژن را در کشورمان دوچندان ساخته است. روشهای متعددی جهت تبدیل گاز طبیعی به هیدروژن وجود دارد، در این پایان¬نامه از بین این روشها به تولید هیدروژن از احتراق ناقص گاز طبیعی در محیط متخلخل پرداخته شده است.

ساختار صنعت برق بر اساس بازار رقابتی و نوسان بالائی را ایجاد نموده است که بسیاری از وجه¬های صنعت برق را تغییر می¬دهد. در این سناریو متغیر، کمبود منابع انرژی، افزایش هزینه تولید توان، مشکلات زیست محیطی و حتی رشد بار مورد تقاضای انرژی الکتریکی، توزیع بار بهینه را ضروری می¬سازد. با توجه به موارد عنوان شده استفاده از سیستم قدرت با کارائی بالا حیاتی می¬باشد. یک معیار مهم در بهره¬برداری سیستم قدرت، تأمین توان درخواستی با حداقل هزینه سوخت با استفاده از ترکیب بهینه-ای از نیروگاه¬های مختلف می¬باشد. در این پایان¬نامه، با توجه به تخمین عمر باقی¬مانده و محاسبات کارائی (هیت¬ریت) نیروگاه¬ها، هزینه¬های سایکلینگ و طبقه¬بندی شده برای نیروگاه¬های بعثت و منتظرقائم، هزینه نهائی برق تولیدی هر نیروگاه محاسبه شده است. علاوه بر این، به¬منظور تأمین توان الکتریکی مشتریان در یک شیووه¬ی اقتصادی و ایمن تعهد واحد حرارتی به عنوان بهترین گزینه در نظر گرفته شده است که ذخیره بزرگ برای سرویس الکتریکی را نتیجه می¬دهد.پخش بار بهینه مسئله تعیین برنامه واحدهای تولیدی با توجه به محدودیت¬های بهره¬برداری و تجهیز می¬باشد. در اینجا فرمولاسیون پخش بار بهینه مورد بحث قرار گرفته است. یک الگوریتم بر اساس روش پخش بهینه ذرات برای حل مسئله پخش بار بهینه بسط داده شده است.