با توجه به اهمیت صرفه جویی در میزان مصرف سوخت و همچنین کنترل آلاینده ها به خصوص در سال های اخیر، صنعت موتورهای احتراق داخلی به طور پیوسته به دنبال جایگزین بهتری برای موتورهای اشتعال جرقه ای (si) و اشتعال تراکمی (ci) بوده است. موتورهای اشتعال تراکمی شارژ همگن (hcci) به عنوان یکی از جایگزین ها، به طور گسترده ای موضوع تحقیق پژوهشگران در سال های اخیر قرار گرفته است. بهبود راندمان در مقایسه با موتور si و کاهش میزان آلاینده های nox و دوده در مقایسه با موتور ci به دلیل استفاده از سوخت همگن، عدم وجود فرآیند انتشار شعله و کاهش حداکثر دمای احتراق، از ویژگی های موتور hcci می باشد. در این پایان نامه، یک کد چندبعدی به منظور شبیه سازی احتراق در یک موتور hcci توسعه داده شده است. مدل سازی از طریق ترکیب دینامیک سیال با سینتیک شیمیایی انجام می شود. از یک مکانیزم شیمیایی کاهش یافته با تعداد 27 گونه و 26 واکنش، جهت مدل کردن اکسیداسیون نرمال هپتان به عنوان سوخت، استفاده شده و مکانیزم دیگری جهت پیش بینی آلاینده ی nox به آن افزوده شده است. نتایج به دست آمده تطابق خوبی با نتایج تجربی دارند. در نهایت تأثیر چند پارامتر عملکردی از قبیل دما و فشار اولیه، نسبت تراکم و نسبت هم ارزی روی احتراق و آلاینده ها در موتور hcci بررسی شده است.

در این پایان نامه یک سلول پیل سوختی غشاء پلیمری با استفاده از مدل یک بعدی، پایا و همگن مورد مطالعه قرار می گیرد. در ابتدا معادلات حاکم بر صفحه توزیع گاز و لایه نفوذ گاز استخراج و افت های اهمی و میزان انتقال اکسیژن در آن مدلسازی می گردد. ودر ادامه لایه کاتالیست کاتد که کلیدی ترین بخش پیل سوختی می باشد با استفاده از روش همگن مدلسازی می شود و معادلات دیفرانسیل حاکم بر لایه کاتالیست کاتد استخراج شده و با استفاده از یک کد کامپیوتری در زبان تجاری مطلب حل می شود. و از آن افت فعالسازی بدست می آید و در ادامه میزان افت اهمی در غشا پلیمری و همچنین افت غلظت نیز با استفاده از یکسری فرضیات مهندسی مدلسازی می گردد. سرانجام با استفاده از تمامی افت ها، ولتاژ کلی پیل سوختی محاسبه شده و منحنی ولتاژ خروجی پیل رسم شده و نتیجه حاصله از این تحقیق با نتایج تجربی مقایسه می شود و مشاهده می شود که تطابق خوبی وجود دارد. در ادامه منحنی قطبیت پیل رسم می شود.پس از رسم منحنی قطبیت، در ادامه تاثیر پارامترهای طراحی شامل تغییر تعداد کانال های گاز که روی صفحات توزیع کننده گاز قرار دارد، تغییر پارامترهای ضریب تخلخل لایه نفوذ گاز ، میزان اشباع شدگی لایه نفوذ گاز، ضخامت لایه نفوذ گاز ، میزان بارگذاری جرمی پلاتین و کربن لایه کاتالیست کاتد، میزان اشباع شدگی لایه کاتالیست کاتد، میزان نفوذ لایه نفوذ گاز در لایه کاتالیست کاتد، میزان نفوذ غشاء در لایه کاتالیست کاتد، ضخامت لایه کاتالیست کاتد ، ضخامت لایه غشاء و تاثیر یکسری از پارامترهای عملکردی پیل مانند دما و فشار کاری بر ولتاژ، افت فعالسازی، توان، بازده و میزان حرارت تولیدی پیل سوختی مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد تاثیر میزان اشباع شدگی لایه کاتالیست کاتد نسبت به سایر پارامترها بر کارایی پیل بیشتر است. مقایسه نتایج مدل شده با نتایج تجربی صحت مدل سازی این پیل را نشان می دهد؛ و در ادامه پروفیل های غلطت اکسیژن و افت غلظت، افت فعالسازی و چگالی جریان پرتونی در داخل لایه کاتالیست مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. که نشان می دهد تقریباً بخش زیادی از جریان تولیدی در داخل لایه کاتالیست کاتد در اوایل لایه کاتالیست می باشد که تقریباً بین 30%-10% از کل طول لایه کاتالیست را شامل می شود. در پایان خلاصه نتایج حاصل از مطالعه پارامتری انجام شده که شامل بازه مورد بررسی برای پارامتر مذکور، میزان تاثیر آن پارامتر بر کارایی پیل و مقدار بهینه آن، ارائه شده است.

در این پایان نامه، حل عددی سه بعدی برای ارزیابی کارایی یک پیل سوختی با غشا پلیمری با نرم افزار فلوئنت صورت گرفته است. در ابتدا هندسه کانالهای جریان پیل سوختی از مستطیلی به مربعی، نیم دایره ای و مثلثی تغییر یافته و کارایی پیل سوختی در هر یک از این هندسه های با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که کارایی پیل سوختی با مقطع مستطیلی نسبت به بقیه هندسه ها بهتر و کارایی پیل سوختی با مقطع مثلثی از همه هندسه کمتر می باشد. سپس دمای کاری پیل سوختی تغییر داده شده است و نتایج برای دماهای مختلف ارزیابی شده اند. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای کاری از 323 کلوین تا 353 کلوین ، کارایی پیل سوختی افزایش می یابد. این امر به این دلیل می باشد که افزایش دمای واکنش سبب افزایش انرژی حرارتی موجود در سیستم می شود و تمامی ملوکولها با افزایش دما ارتعاش بیشتری می کنند و منجر به افزایش نرخ واکنش می شوند. در انتها، فشار کاری پیل سوختی تغییر داده می شود و کارایی در فشارهای مختلف ارزیابی می شوند. نتایج نشان می دهد که افزایش فشار سمت آند تا 2 اتمسفر و سمت کاتد تا 4 اتمسفر سبب افزایش کارایی پیل سوختی می شود.

در این مطالعه مقایسه ای بین روش های مختلف محاسبه شار در شبکه ساختار نیافته دو بعدی با در نظر گرفتن معادله اویلر شامل روش های fds و fvs انجام گرفته است . از روش حجم محدود جهت حل معادلات استفاده شده است. از روش صریح جهت حل انتگرال زمانی بهره برده ایم. در حالت جریان دائمی از روش گام زمانی محلی به عنوان روش شتاب بخشی استفاده کرده ایم. در بخش منطبق سازی شبکه از یک سنسور براساس عدد ماخ برای شناسائی سلول های با گرادیان بالا استفاده کرده ایم. در این مطالعه برای روش های تفکیک بردار شار شامل vanleer ،aufs و ausm+ و روش های تفکیک اختلاف شار شامل roe ، hll ، hllc ، hlle و ruzanov مورد مقایسه قرار داده ایم. مقایسه برای جریان های دائمی و غیر دائمی انجام گرفته است. مطالعه برای جریان غیر دائم روی یک لوله شاک انجام گرفته و نتایج با حل دقیق تحلیلی مقایسه شده است. مطالعه برای حالت دائمی در جریان داخلی گذرنده از یک کانال با برآمدگی و همچنین جریان آزاد روی ایرفویلnaca0012 در سه رژیم جریان یعنی مادون صوت، گذرا و مافوق صوت بررسی شده و با حل تقریبی معتبر و یا داده های آزمایشی مقایسه شده است. و در نهایت مزایا و معایب روش های مورد مطالعه ارائه شده است.

طرح افزایش ظرفیت پالایشگاه بندرعباس یکی از موفق ترین طرحهای اجرا شده در سطح پالایشگاههای کشور می باشد. در کنار دستاوردهای حائز اهمیت بدست آمده، پس از اجرای این طرح تعدادی از شبکه مبدلهای حرارتی به خوبی با این تغییرات تطبیق پیدا نکرد. در این پایان نامه به بررسی عملکرد مبدلهای حرارتی پیش گرمکن واحد تقطیر پالایشگاه از نقطه نظر حرارتی و سیالاتی، با در نظر گرفتن تغییرات انجام شده پس از طرح افزایش ظرفیت پرداخته شده است. در این رابطه دوعدد از این مبدلها که دارای شرایط بسیار حادتری نسبت به بقیه بود مورد بررسی، تجزیه و تحلیل قرا گرفته است. بدین منظور در ابتدا کل واحد تقطیر پالایشگاه توسط نرم افزار پتروسیم که جزء نرم افزارهای برتر در زمینه شبیه سازی فرآیندهای پالایشگاهی می باشد، شبیه سازی شده است. جهت بازبینی و طراحی مجدد مبدلها از متدهای محاسباتی ارائه شده توسط kern و ludwig استفاده شده و توسط نرم افزار htfs+ نسبت به طراحی و شبیه سازی مجدد مبدلهای حرارتی اقدام شده است. مدل سازی چگونگی توزیع سرعت در پوسته مبدل با استفاده از تکنیکهای cfd به کمک نرم افزار fluent، مورد بررسی قرار گرفته است. با انجام تستهای مختلف بر روی مبدلهای موجود و بررسی سناریوهای مختلف توسط شبیه سازی انجام شده در نرم افزار پتروسیم، وضیت کنونی مبدلها آنالیز شده و شرایط بهینه مبدلهای مورد بررسی (از نقطه نظر راندمان عملکردی) مشخص شده است. در پایان ضمن مقایسه نتایج بدست آمده از بررسیهای فوق با نتایج بدست آمده از شرایط واقعی واحد، دو مورد راه حل که عبارتند از: 1- جدا کردن بخشی از جریان و طراحی یک مبدل جدید برای جریان اضافی 2- انجام تغییرات و اصلاحات بر روی یکی دیگر از مبدلهای مازاد واحد تقطیر (e-01402a/b) و استفاده از آن بجای مبدلهای تحت بررسی در این رابطه با توجه به شرایط پالایشگاه، بخشی از طرح اول (جداکردن بخشی از سیال) اجرایی شد و بخش دوم کار در حال امکانسنجی فنی و اقتصادی می باشد.

فرآیند تولید آلومینیوم از پیچیدگی زیادی برخوردار است که هنوز مدل نرم افزاری و یا ریاضی که بتواند تمامی ابعاد این مسأله را به طور کامل و هم زمان پوشش دهد توسعه نیافته است. آلومینیم طی فرآیند پیچیده احیاء الکتروشیمیایی آلومینا در سلول های هال ـ هرولت بدست می آید. در یک کارخانه تعداد زیادی سلول یا دیگ احیاء به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند. جریان الکتریکیdc از دیگی به دیگ دیگر از طریق باس بار منتقل می شود. در هر سلول جریان از طریق آند، الکترولیت، فلز مذاب و بلوک کربنی کاتد از بالا به پایین منتقل می شود. هدف اکثر کارخانجات آلومینیوم تولید محصول بیشتر است که در همین راستا یکی از راه های افزایش تولید افزایش آمپراژ ورودی دیگ ها می باشد از طرفی این افزایش آمپراژ میتواند منجر به از بین رفتن لایه منجمد الکترولیت در کناره دیگ احیاءگردد که در نهایت سبب ذوب شدن و از بین رفتن دیگ احیاء می گردد. دراین مطالعه، هدف مدل سازی فرآیند تولید آلومینیوم از طریق مدل حرارتی-الکتریکی و بررسی تاثیر افزایش آمپراژ بر روی لایه منجمد الکترولیت میباشد که بدین منظور ابتدا هندسه دیگ احیاء آلومینیوم کارخانه المهدی بندرعباس به صورت سه بعدی شبیه سازی شده است.پس از شبکه بندی (مش زدن)مدل سه بعدی،تعیین جنس و خواص مواد و اعمال شرایط مرزی معادلات حاکم از طریق روش های عددی المان محدود حل گردیده است. با استفاده از نتایج حل ومقایسه آن با نتایج تجربی عملیاتی بدست آمده واحد احیاء آلومینیوم کارخانه المهدی پیش بینی افرایش ظرفیت تولید با افزایش آمپراژ جریان ورودی انجام گردیده است. نتایج بدست آمده از حل عددی که شامل دمای عملیاتی،ضخامت لایه الکترولیت منجمد و توزیع ولتاژ میباشد که تا حد زیادی مطابق انتظار بوده و با اندازه گیری های انجام شده مطابقت دارد. بررسی افزایش آمپراژ ورودی در دیگ های المهدی از 175 به 185 کیلوآمپر نشان داده است که این تغییر آمپراژ سبب از بین رفتن ضخامت لایه منجمد الکترولیت در دیگ احیاء می شود که در نهایت منجر به ذوب شدن و از بین رفتن دیگ های احیاء کارخانه می گردد.

به علت شیرین شدن ( کاهش h2s ) گاز های خروجی از چاهها ، واحد شیرین سازی (1000) برای مدتها از سرویس خارج شده و غنی بودن گازهای شیرین خروجی از مایعات در واحد تفکیک ورودی (200) و همچنین به منظور استفاده بهینه از دستگاهها و تجهیزات این واحد (شیرین سازی ) پیشنهاد استفاده از برج تماس آمین به عنوان تفکیک کننده در شورای پژوهشی شرکت پالایش گاز سرخون و قشم مطرح گردیده است. هدف از انجام این پایان نامه، بررسی وامکان سنجی استفاده از برج تماس آمین به عنوان تفکیک کننده عمودی به منظور کاهش درصد مایعات گازی در خروجی واحد تفکیک ورودی (200) و ارسال به واحد تنظیم نقطه شبنم (400) جهت نم زدائی در شرکت پالایش گاز سرخون و قشم می باشد .در این راستا ابتدا با استفاده از آنالیز گاز مورد نظرو بدست آوردن خواص فیزیکی و ترمودینامیکی اجزاء گاز با استفاده از نرم افزار aspen وهمچنین روشهای مختلف در طراحی تفکیک کننده ها ، تفکیک کننده دو فازی مورد نیاز بر مبنای روشهای طراحی کاربردی - استاندارد نفت ایران (ips) ، واحد پژوهش دانشگاه کلگری (svrcek وmonnery)، انجمن تکنولو‍ژ‍ی نیوجرسی امریکا (scheiman و gerunda)، شرکت ملی گاز ایران (nigc) و شرکت نفتی فرانسوی (total)- در طراحی تفکیک کننده مورد نظر استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده از روشهای ذکر شده و مقایسه با مقادیر تجربی ، بهترین روش ، روش total است و بهترین پارامترها برای شرایط کارکرد فاکتور جدا سازی وسرعت حدی گاز، ارتفاع، قطر بدست آمده که شامل سه سطح اندازه گیری و کنترل مایعات است و دارای سازگاری مطلوبی با داده های تجربی می باشد. پس از طراحی، امکان استفاده از برج تماس آمین به عنوان تفکیک کننده عمودی با استفاده از آنالیز سیال ورودی و خروجی تفکیک کننده و همچنین آنالیز سیال خروجی از سه ارتفاع مختلف برج و خروجی آن مورد بررسی قرار گرفته است. با بررسی های انجام شده بر روی خواص سیال ورودی و خروجی تفکیک کننده و برج تماس ، می توان به پارامترهایی نظیر دانسیته و همچنین ویسکوزیته فاز گاز اشاره نمود که تاثیر بسیاری در جداسازی دارند به طوری که با کاهش دانسیته سرعت حدی کاهش و با افزایش دانسیته قطرات سرعت حدی افزایش همچنین با کاهش ویسکوزیته گاز ، سرعت حدی افزایش می یابد. لازم به یاد آوری است که طبق نظریه یانگر که همیشه برای تفکیک کننده ها با نسبت ارتفاع به قطر l/d گوناگون از 7/1 تا 6/3 همه به صورت عمودی نصب می شوند و همچنین نظریه برنان که اگر 5l/d> باشد ، باید از یک تفکیک کننده افقی استفاده نمود .نتایج این پژوهش نشان می دهد در شرایطی با نسبت 5/6l/d> نیز می توان از تفکیک کننده عمودی استفاده کرد.در ضمن مشاهدات تجربی این تحقیق نشان می دهد که با زمان رهایی 36 فوت (11متر) نیز جدا سازی به خوبی انجام می گردد و طبق توصیه اسکیمن این طول d 75/0 یا حد اقل 12 اینچ (305/0 متر) و توصیه گراندا برابر قطر و یا حد اقل آن را 3 فوت (914/0 متر) بوده که نتایج حاضر توصیه جدیدی است.

در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی عددی، جریان سیال در تفکیک کننده های واحد تنظیم نقطه شبنم مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی اثر شکل صفحات جداکننده و فاصله بین صفحات در افزایش کارایی تفکیک کننده های دو فاز(گاز - مایع) از بخش های اصلی این تحقیق می باشد.برای تعیین اثر هندسه صفحات بر رفتار جریان، سه نوع تیغه مختلف گرد، تیز و هندسه اصلی (تخت) مورد بررسی قرارگرفته اند. دراین پروژه از مدل فازگسسته برای پیش بینی مسیر قطرات ،واز روش روزین- راملر برای پیش بینی توزیع اندازه ی قطرات مایع استفاده شده است. همچنین برای شبیه سازی آشفتگی جریان روش تنش های رینولدز مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به شرایط عملیاتی جداکننده، مواد مورد نظر برای فاز پیوسته متان و همچنین پنتان، بنزن، هگزان، هپتان، اکتان، دیزل، گازوئیل و نفت کوره انتخاب شده اند.. نتایج بدست آمده نشان دهنده مقادیر راندمان و افت فشار برای تیغه های مورد بررسی به ترتیب: تیغه نوک گرد حدود %20 و(pa)05/20 ، تیغه مربوط به هندسه اصلی (تخت) حدود %30 و(pa)91/30 ، تیغه نوک تیز حدود %5/22 و(pa)46/37 می باشد.

فرآیندهای صنعتی معمولا گرمای زیادی تولید می کنند که باید به نحوی آن را دفع کرد تا شرایط عملکرد مناسبی را بوجود آورند . برجهای خنک کننده تر اجباری با هسته خنک کننده لایه ای بصورت گسترده ای در حال استفاده هستند .نوع هسته خنک کننده نقش بسیار مهمی در فرآیند انتقال حرارت و جرم بین آب و هوا را به عهده دارد. در این تحقیق عملکرد سه نوع هسته خنک کننده لایه ای موج دار افقی ، قائم و مختلط در برح خنک کن مورد بررسی قرار گرفته ،که برای رسیدن به این هدف با استفاده از مدل مرکل که انتقال حرارت از آب به هوا را در برج خنک کننده تبخیری با جریان غیر همسو تشریح می کند و شرایط طرح نیروگاه بیستون کرمانشاه و رابطه تجربی تغییرات مشخصه حرارتی با تغییرات دبی جرمی آب به هوا در سه نوع هسته خنک کننده مذکور، پارامترهای عملکردی ( نظیر دمای آب سرد، دامنه خنکی) آنها محاسبه و نتایج حاصله با یکدیگر و با مقادیر واقعی آنها در نیروگاه یاد شده ، مقایسه و نتیجه گیری شده است. نتایج این تحقیق نشان داده است که از بین سه نوع هسته خنک کننده موج دار افقی و قائم و مختلط ،هسته خنک کننده موج دار مختلط با توجه به داشتن شرایط مناسب از قبیل ضریب انتقال جرم بیشتر ،نسبت سطح به حجم بیشتر و افت فشار کمتر از عملکرد بسیار بهتری نسبت به دو نوع لایه ای موج دار افقی و قائم برخورداربوده وکاربرد آن در نیروگاه بیستون میتواند عملکرد حرارتی مناسب تری داشته باشد.

در تحقیق حاضر مدلسازی یک بعدی احتراق پیش آمیخته توربولانس متان-هوا در یک مشعل متخلخل یک لایه انجام شده است. برای شبیه سازی عددی یک کد خانگی توسعه داده شده است که در آن از کدchemkin ?? استفاده شده است و معادله انرژی فاز جامد و همچنین معادله تشعشع نیز به آن افزوده شده است. معادلات انرژی فاز جامد و گاز و معادلات انتقال حاکم بر گونه های شیمیایی با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده است و اثرات تشعشعی ماتریس جامد نیز با استفاده از روش جهت های مجزا لحاظ شده است. برای شبیه سازی فرایند احتراق از سینتیک کامل و برای شبیه سازی تاثیر توربولانسی از مدل k-? ماکروسکوپیک استاندارد استفاده شده است و نتایج بدست آمده با استفاده از داده های شبیه سازی توربولانس انطباق بسیار خوبی با نتایج تجربی دارد .

در این تحقیق، شبکه ی مبدل های گرمایی فرایند تولید پلی اتین شبک مجتمع پلیمر آریاساسول (واقع در پارس جنوبی) و امکان بهبود آن مورد بررسی قرار گرفته است. در شبکه ی مبدل های موجود، بخش زیادی از انرژی لازم برای سرد و گرم کردن جریان ها از منابع خارجی تامین می شود. ابتدا هدفگذاری شبکه با استفاده از تکنولوژی پینچ انجام و معلوم شد که امکان بازیافت انرژی بیش تری بین جریان های فرایندی گرم و سرد و کاهش استفاده از منابع خارجی انرژی وجود دارد. خصوصیات فیزیکی جریان ها از قبیل چگالی و ضریب انتقال گرما، با استفاده از روابط تجربی اندازه گیری و ظرفیت گرمایی جریان ها ثابت فرض شد. پس از بررسی اثر متقابل بین هزینه ی سرمایه گذاری اولیه برای مبدل های شبکه و هزینه ی منابع خارجی انرژی، مقدار کم ترین اختلاف دمای بهینه ی سبکه، به دست آمد و مشخص شد که به ازای آن فقط به منبع خارجی سرد نیاز است و با حذف منبع خارجی گرم (معادل 2522 میلو وات) یک مساله ی آستانه به شمار می رود. در این مقدار بهینه، هزینه ی کلی هدفگذاری شده ی شبکه، کم ترین مقدار ممکن را داراست. شبکه ی مبدل ها به ازای این مقدار بهینه، طبق اصول تکنولوژی پینچ طراحی شد و با شبکه ی موجود مقایسه گردید. این شبکه دارای تعداد مبدل ها و سطح تبادل گرمای بیش تری نسبت به شبکه ی موجود است به طوری که هزینه ی سرمایه گذاری آن 37/2% نسبت به شبکه موجود بیش تر است. ولی هزینه های انرژی آن 43/8% نسبت به شبکه ی موجود پایین تر می باشد و در مجموع هزینه کلی سالیانه ی ان 32/9% نسبت به شبکه ی موجود کاهش دارد. همچنین طرح های دیگری برای چندین کم ترین اختلاف دمای دیگر ژیشنهاد شده که بهره بردار می تواند بسته به شرایط بودجه ای خود (هزینه های جاری و سرمایه گذاری)، هر یک از آنها را انتخاب کند.

بهینه سازی انرژی یک روش موثر برای کاهش معزل آزاد سازی گازهای گلخانه ای به داخل جو می-باشد. در صنایع فرایندی، شبکه مبدل های حرارتی یک بخش مهمی از ساختار نیروگاه می باشد. هدف شبکه ها به حداکثر رساندن بازیافت حرارتی ، و از طرفی کاهش هزینه های کلی واحد می-باشد.تحقیق روی شبکه مبدل های حرارتی با هدفِ طراحیِ ساختاری سرو کار دارد که پایین ترین هزینه کلی (هزینه سرمایه گذاری به انضمام هزینه جاری) را داشته باشد. پتانسیل برای صرفه جویی انرژی بدلیل بهره گیری از راهکار استفاده بهینه انرژی در فرایندهای صنعتی علی الخصوص در کارهای پرمصرف انرژی مثل پالایشگاه قابل توجه می باشد . هدف تحقیق حاضر بررسی فرصت های افزایش بازده انرژی فرایند در واحد تقطیر پالایشگاه نفت شیراز در جنوب ایران است. هدف اصلی پروژه صرفه جویی انرژی با استفاده از تکنولوژی پینچ و ارزیابی آن می باشد. در ابتدا اطلاعات مورد نیاز جریان های سرد و گرم بخش پیش گرمایش واحد تقطیر از فلوشیت های موجود استخراج گردید و سپس تحلیل پینچ انجام شد. منحنی های ترکیبی رسم شد و پی بردیم که با حالت آستانه مواجه هستیم چون که نیازی به منابع خارجی نمی باشد. پس از اینکه هدف یابی انجام دادیم چند شبکه مبدل حرارتی بر حسب شرایط موجود برای ?tmin مختلف طراحی گردید. مقدار بهینه ?tmin برابر با °c 3/22 می باشد. بر اساس این مقدار بهینه 5% کاهش در هزینه کلی سالیانه شبکه مبدل های حرارتی خواهیم داشت.

یک نانوسیال ترکیب نانوذرات در سیال پایه می باشد. نانوسیال ها به دلیل ضریب رسانایی گرمایی بالایشان جزء سیالات مورد استفاده برای راندمان بیشتر انتقال حرارت می باشند. در حال حاضر اختلافات قابل ملاحظه ای برای ضریب رسانایی گرمایی آن ها در مقالات وجود دارد. از طرفی مکانیزم های افزایش رسانایی گرمایی نانوسیال ها به طور کامل درک نشده است. در قسمت اول این مطالعه مرور مفصلی بر روی مطالعات انجام شده بر روی رسانایی گرمایی نانوسیال ها انجام شده است. مطالعات تجربی در زمینه تأثیر برخی پارامترهای از قبیل کسر حجمی، اندازه نانوذرات و دما بر روی رسانایی گرمایی نانوسیال ها بیان شده است. مکانیزم های پیشنهاد شده برای توضیح چگونگی افزایش ضریب رسانایی نانوسیال ها جمع بندی شده و مدل های مربوطه ذکر شده است. پیش بینی های برخی از مدل ها با نتایج تجربی مقایسه و اختلافات مشخص شده است. مطالعه بر روی انتقال حرارت جابجایی آزاد جهت کاربردهای عملی نانوسیال ها در وسایل انتقال حرارتی دارای اهمیت بالایی می باشد. مطالعات اخیر نشان داده اند که علت بهبود انتقال حرارت نانوسیال ها تنها در اثر افزایش ضریب رسانایی گرمایی آن ها نمی باشد. پراکندگی حرارتی نیز به عنوان عامل بهبود انتقال حرارت به دلیل حرکت تصادفی نانوذرات در سیال بیان شده است. در قسمت دوم این مطالعه جهت ارزیابی مدل پراکندگی حرارتی موجود در مقالات، جابجایی آزاد نانوسیال ها آب-اکسید آلومینیوم ، آب-مس و آب-تری اکسید تیتانیوم درون حفره مستطیل شکل با مرزهای عمودی هم دما و مرزهای افقی عایق به صورت عددی بررسی شده است. مدل عددی از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده و مطابقت قابل قبولی مشاهده شده است. نتایج نشان می دهد که نانوسیال آب- مس نسبت به نانوسیال های بررسی شده دارای انتقال حرارت بهتری می باشد. همچنین با افزایش کسر حجمی نانوذرات انتقال حرارت بهبود می یابد.

هدف از این تحقیق شناخت نوع رسوب، مدل و فرآیند تشکیل رسوب و همچنین بررسی تأثیر پارامتر های موثر بر تشکیل رسوب در داخل لوله های مبدل حرارتی پوسته و لوله e-402d، واقع در فرآیند نم زدایی پالایشگاه گاز سرخون و قشم می باشد. به این منظور در ابتدا با شناخت و بررسی انواع مکانیسم تشکیل رسوب و همچنین تعیین آنالیز نمونه رسوب داخل لوله های مبدل حرارتی، مکانیسم تشکیل رسوب در آن تعیین گردید. سپس انواع مدل های تشکیل رسوب مورد مطالعه قرار گرفت و مدل تشکیل رسوب در مبدل حرارتی در شرایط عملیاتی مشخص گردید. بررسی ها و تحقیقات نشان می دهد مکانیسم تشکیل رسوب در داخل لوله های مبدل حرارتی از نوع جرم گرفتگی ذره ای و مدل تشکیل رسوب مطابق منحنی مجانب می باشد. بر اساس مدل حاصل شده می توان استنباط نمود که بازه زمانی 18 ماهه جهت انجام تعمیرات اساسی مبدل حرارتی مناسب می باشد. سپس با استفاده از شبیه سازی و ارزیابی مبدل حرارتی e-402d به بررسی عملکرد آن در شرایط طراحی پرداخته شده است. سازگاری خوبی بین شرایط طراحی با نتایج حاصل از شبیه سازی مبدل وجود دارد که نشان دهنده انتخاب مناسب مبدل حرارتی برای شرایط طراحی می باشد. سپس عملکرد مبدل حرارتی در شرایط عملیاتی و بعد از 24 ماه در سرویس قرار گرفتن بررسی گردید. نتایج حاصله نشان می دهد ضریب رسوب در شرایط عملیاتی و قبل از انجام تعمیرات اساسی آن بیش از چهار برابر حالت طراحی می باشد. در پایان به شبیه سازی جریان سیال داخل لوله های مبدل حرارتی به کمک نرم افزار fluent پرداخته شد و تأثیر تغییرات سرعت جریان سیال بر روند ته نشینی ذرات مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد ذرات کوچک (ذرات 5 تا 20 میکرون) بیشتر تحت تاثیر سرعت و ذرات بزرگتر (ذرات 20 میکرون و بزرگتر) بیشتر تحت تاثیر وزن خود قرار دارند.

در این تحقیق رابطه تئوری جدیدی با در نظر گرفتن تاثیر دما و کسرحجمی ذرات نانویی جهت محاسبه ویسکوزیته موثر سیال نانو ارائه گردیده است. این رابطه ، ویسکوزیته نانو سیال را به صورت تابعی از کسر حجمی نانو ذرات ، دما و ویسکوزیته سیال پایه معرفی می کند . سپس با استفاده از رابطه بدست آمده برای ویسکوزیته و در نظر گرفتن روابط مختلف جهت محاسبه ضریب هدایت حرارتی موثر دومدل تعریف می شود که به مطالعه عددی جریان آرام سیال نانو متشکل از آب و ذرات اکسیدتیتانیوم به روش تک فازی برای مدل های تعریف شده در لوله مستقیم در راستای افق تحت جابجایی اجباری پرداخته و خواص حرارتی و هیدرودینامیکی سیال نانو تعریف شده توسط این مدلها مورد مقایسه و تحلیل قرار می گیرد. در بررسی رفتار سیال تحت جابجایی اجباری خواص سیال تابع دما در نظر گرفته می شوند .مقایسه مدل های مختلف جهت تعیین مدل مناسب برای حل عددی جریان سیال نانو صورت می گیرد.

مبدل حرارتی وسیله ای است که انرژی حرارتی را از سیالی به یک یا چند سیال دیگر که دارای درجه حرارت های متفاوتی هستند منتقل می کند. در یک مبدل حرارتی حداقل دو سیال وجود دارند که حرارت بین آن دو جابه جا می شود. در اینجا فرآیند احتراق در بویلر فایرتیوب ha-950a به طور مشروح بررسی می شود. بویلر ha-950a یکی از بویلرهای شرکت نفت فلات قاره در جزیره خارک ، درود 3 (واحد بویلر) است. این واحد از 3 بویلر به نام های ha-950a ، ha-950b و ha-950c تشکیل شده است. این 3 بویلر در یک سیکل کار می کنند و بخار تولیدشده در دما و فشار معین پس از استفاده در واحدهای مصرف کننده در )درود 2 (نهایتاً به صورت مایع اشباع تبدیل شده و دوباره توسط مجموعه پمپ سیکل را تکرار می کنند. در اینجا ابتدا فرآیند احتراق در بویلر ha-950a بررسی می شود. با استفاده از معادلات بقا و روابط ترمودینامیکی،شار حرارتی و سایر خواص ترمودینامیکی و سیالی بویلر ha-950a به عنوان سیستم مورد مطالعه بررسی و محاسبه می شود. در ادامه به تحلیل اگزرژی به منظور امکان سنجی بهینه سازی بویلر و به دست آوردن قانون دوم ترمودینامیک پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که مقدار 9/9% از انرژی به صورت تلفات در بویلر هدر می رود که بخش قابل توجهی از آن به صورت برگشت ناپذیری است. همچنین مقدار 9/89% از انرژی به صورت انتقال حرارت جابه جایی بر روی دسته لوله ها انتقال می یابد که نشان دهنده انتقال حرارت خوب بین گازهای داغ داخل لوله ها و سیال اطراف آن است. در ادامه آهنگ انتقال گرما در طول واحد لوله ها تحلیل و محاسبه شده است. پس از بررسی موارد بالا به طراحی و شبیه سازی بویلر ha-950a در ابعاد و شرایط عملیاتی واقعی توسط نرم افزارهای solidwork و ansys_workbench 15.0 پرداخته می شود.

انتقال گرما در همرفت جابجایی، به دلیل استفاده¬های گسترده در خنک کننده های الکترونیکی، مبدل های حرارتی و سیستم های حرارتی، یک پدیده ی بسیار مهم در سیستم های مهندسی است. تقویت انتقال گرما در این سیستم¬ها از لحاظ صنعتی و ذخیره ی انرژی بسیار ضروری است. قابلیت انتقال حرارت پایین در سیال¬های انتقال گرمای سنتی مانند آب و هوا یکی از محدودیت¬های اصلی در تقویت عملکرد و تراکم این سیستم های حرارتی است. یکی از تکنیک¬های جدید بهبود انتقال گرما، استفاده از ذرات در مقیاس نانو است که در یک سیال مبنا پاشیده می¬شوند و آن را نانوسیال می نامند. در دهه¬ی گذشته توجه¬ ویژه¬ای به مطالعه و بررسی رژیم جریان و انتقال حرارت نانوسیالات صورت گرفته است. صنعت خودروسازی به صورت پیوسته در صدد دست¬یابی به بهترین طراحی ممکن از تمامی جنبه¬ها است (عملکرد، مصرف سوخت، زیبایی، امنیت و ...). مبدل¬های حرارتی که از سیال هوا استفاده می¬کنند نظیر رادیاتور، کندانسور ac و اواپراتور نقش مهمی در وزن و همچنین طراحی خودرو دارند. توسعه و پیشرفت در زمینه طراحی این نوع مبدل¬ها به منظور بهبود عملکرد آنها اجتناب ناپذیر است. بالاخص استفاده از نانوسیالات سبب کوچک شدن ابعاد و عملکرد رادیاتور خودرو می¬شود. از جمله علل این امر کاهش مصرف سیال عامل به خاطر افزایش بازدهی، کاهش توان لازم برای پمپاژ و افزایش دمای کاری موتور که باعث افزایش قدرت خروجی موتور می-شود، اشاره کرد. در این تحقیق می خواهیم انتقال حرارت در یک رادیاتور ماشین را با نانو سیالات بررسی و با آب مقایسه کنیم. برای اینکار رادیاتور ماشین را در نرم افزار فلوئنت شبیه¬سازی کرده ایم. برای نشان دادن صحت شبیه سازی، این نتایج را با نتایج آزمایشگاهی آب مقایسه می¬کنیم.

در دهه¬های گذشته با توجه به نیازهای اقتصادی و محیط زیستی مهندسین ناچار به بهبود بازدهی سیستم¬های تولید توان بوده¬اند. شبیه¬سازی به کمک کامپیوتر یکی از بهترین ابزارها برای دستیابی به بهینه¬ترین راهکارها می¬باشد. بویلرها یکی از معمول¬ترین تجهیزات صنعتی است که با سوزاندن سوخت و تولید بخار به تولید برق کمک می¬¬کند. یکی از مشکلاتی که هنگام راه¬اندازی بویلرها بوجود می¬آید احتراق ناقص در بویلر است که سبب می¬شود مقدار قابل توجهی سوخت سوخته نشده از بویلر خارج شود. در این صورت بازده بویلر به شدت پایین آمده و آلودگی محیط زیستی را در پی خواهد داشت. احتراق ناقص سبب سبب تولید هیدروکربن¬های سوخته نشده، انتقال حرارت غیر یکنواخت و ایجاد نقاط داغ (hot spot) و تولید co و nox می¬شود. یکی دیگر از مشکلات بویلر شکستن لوله¬های درونی بویلر (superheater tubes) به سبب حرارت بیش از اندازه است که سبب از کار افتادن بویلر می¬شود. اگر بخار از حالت اشباع خارج شود و به بخار مافوق گرم تبدیل گردد سبب وارد شدن آسیب جدی به بویلر می¬گردد. از این رو با اضافه کردن مواد خاص و طراحی مناسب لوله¬های درونی بویلر سرعت و دمای بخار را در بویلر کنترل می¬کنند.دینامیک سیالات محاسباتی سرعت، فشار و دمای سیال درون ناحیه محاسباتی که هندسه پیچیده و شرایط مرزی مختلفی را دارد تحلیل می¬کند. در حین تحلیل هندسه سیستم یا شرایط مرزی نظیر سرعت و دبی ورودی به راحتی قابل تغییر هستند تا بتوان اثرات آنرا بر روی الگوی جریان و انتقال حرارت یا توزیع گونه¬های شیمیایی مورد بررسی قرار داد. همچنین با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی می¬توان به مطالعه پارامتریک یک بویلر به منظور یافتن بهترین شرایط کارکردی پرداخت و از انجام آزمایشات ضروری که پر هزینه و زمان¬یر است اجتناب کرد.در این پایان¬نامه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به روش حجم محدود رژیم جریان مغشوش، پایدار و سه¬بعدی در یک بویلر صنعتی مکعبی شکل به همراه دودکش آن به منظور درک بهتر نحوه عملکرد بویلر و پارامترهای موثر مورد مطالعه قرار گرفته است. فرآیند احتراق با حل معادلات انتقال برای هر کدام از گونه¬های شیمیایی شبیه¬سازی شده است. نتایج نشان داد فشار استاتیکی در نزدیکی محل مشعل به دلیل وقوع احتراق دارای حداکثر مقدار خود می¬باشد. همچنین هنگامی که محصولات از مشعل وارد بویلر می¬شوند دارای دمای محیط بوده و سپس ناگهان با ایجاد شعله دمای آنها به مقداری در حدود 2200 کلوین می¬رسد. در محفظه احتراق میانی دمای سیال بسیار بالاست و در هنگام عبور از روی لوله¬ها حرارت خود را از دست می¬دهند.

لوله گردابه ای وسیله ای ساده است که بدون هیچ عضو مکانیکی پیچیده یا قطعه متحرک می تواند به عنوان ابزاری برای تبرید یا گرمایش به کار رود. هرگاه یک جریان فشار بالا به لوله گردابه ای متصل شود به دو جریان خروجی با فشار نسبی کمتر تقسیم می شود که دمای یکی از این دو جریان خروجی از دمای جریان ورودی کمتر و دمای جریان خروجی دیگر بیشتر از دمای ورودی خواهد بود. تاکنون در زمینه چگونگی عملکرد و بهینه سازی پارامترهای موثر بر جریانهای خروجی آزمایش های فراوانی انجام شده ولی بررسی عددی و مدل سازی جامع و کاملی که تمامی پارامتر های موثر را در کنار هم بسنجد انجام نشده است. در این تحقیق پس از مطالعه و جمع آوری اطلاعات کافی مدلی سه بعدی از طرح را ایجاد شده و سپس تاثیر اکثر پارامتر های موثر بر فرایند جدایش جریان بررسی می شود.