کاربرد سیستم های سرمایشی جذبی لیتیوم بروماید و آب در تهویه مطبوع بسیار زیاد شده است. این سیستم ها برخلاف سیستم های تراکمی که بخاطر وجود کمپرسور انرژی زیادی را مصرف می کردند، با انرژی های دما پایین از جمله انرژی خورشیدی، زمین گرمایی و انرژی های اتلافی کار می کنند. سیستم های سرمایشی جذبی خورشیدی اخیراً بسیار مورد توجه واقع شده اند، زیرا بار سرمایشی حداکثری زمانی اتفاق می افتد که تابش های خورشیدی بیشتری در دسترس است. در شهرهای بسیار گرم ایران، انرژی زیادی برای سرمایش در طول ماه های گرم سال مصرف می شود که هزینه زیادی برای کشور و مردم خواهد داشت. متوسط تابش روزانه شهرهای ایران بخصوص شهرهای جنوبی در حد خوبی قرار دارد. بنابراین چیلرهای جذبی خورشیدی در این نواحی می توانند مناسب باشند. در سیستم سرمایش جذبی خورشیدی اجزایی مانند کلکتور خورشیدی سهمی خطی افقی با محور کانونی در راستای شمال ـ جنوب، یک تانک ذخیره آب گرم عایق کاری شده و سیستم سرمایش جذبی لیتیوم بروماید - آب بکار گرفته می شود. این سیستم ها معمولا بصورت سیستم های سرمایشی جذبی تک اثره و دو اثره و حتی سه اثره مورد استفاده قرار می گیرند. در این پایان نامه یک برنامه کامپیوتری برای شبیه سازی و مقایسه سیستم های سرمایش جذبی با محرک خورشید و گاز تک اثره و دو اثره برای شهر جنوبی اهواز و شهر شمالی رشت بر اساس قانون اول ترمودینامیک و قانون دوم ترمودینامیک (اگزرژی) نوشته شده و نتایج حاصل برای این دو نوع سیستم مقایسه شده اند. با توجه به نتایج مقدار مساحت کلکتور مورد نیاز برای عملکرد سیستم در طول ساعات آفتابی برای سیستم های تک اثره بیشتر از سیستم های دواثره می-باشد. ضریب عملکرد سیستم دواثره بیشتر از سیستم تک اثره می باشد. ولی بازدهی اگزرژی سیستم دواثره مقداری بیشتر از سیستم تک اثره است. همچنین اتلاف اگزرژی سیستم دواثره از سیستم تک اثره بیشتر می باشد. برای عملکرد سیستم تبرید جذبی در طی 20 سال بهترین مساحت کلکتور که بتوان بیشترین سرمایه ذخیره شده را ایجاد کرد، در دو شهر اهواز و رشت مورد بررسی قرار گرفت که این مساحت کلکتور برای شهر رشت بیشتر از شهر اهواز می باشد. همچنین سرمایه ذخیره شده شهر اهواز تقریبا دو برابر شهر رشت می باشد.

در جریان مافوق صوت در قسمت واگرای نازل های همگرا- واگرا، پدیده چگالش بخار، جوانه زایی و تشکیل بخار مرطوب شکل می گیرد. وقتی جریان در سرعت صوت یا مافوق صوت است (همراه با شوک)، آزاد شدن گرمای نهان توسط ذرات شکل گرفته در بخار مرطوب، می تواند بر دینامیک جریان اثر زیادی داشته باشد. در این رساله ابتدا معادلات و فرضیات پدیده بخار مرطوب از دیدگاه جریان دوفازی مورد بررسی قرار گرفت و توضیح کاملی در مورد آنها داده شد. سپس برای نخستین بار نشان داده شد که عبارت مربوط به نرخ جوانه زایی معادله مومنتوم در روابط ارائه شده در مقالات، نادیده گرفته شده است؛ در حالیکه این عبارت قابل صرف نظر نمی باشد. همچنین لازم به ذکر است که بررسی پدیده بخار مرطوب در نازل های همگرا-واگرا از دید جریان دوفازی، برای اولین بار انجام شده است. در ادامه یک مدل عددی تراکم پذیر و دو-بعدی برای چگالش بخار در جریان مافوق صوت و نامتعادل، بر پایه تئوری کلاسیک جوانه زایی و معادله حالت ویریال ارائه شده است. در این مدل، جریان درون سه هندسه نازل مور با مدل های اغتشاشی مختلف مورد بررسی قرار گرفت و تطابق نتایج بدست آمده با داده های تجربی، مدل عددی استفاده شده را مورد تایید نشان داد. سپس با توجه به شرایط مرزی موجود، هندسه و مدل اغتشاشی مناسب انتخاب شد. در مرحله بعد با بهینه سازی پروفایل نازل، اثرات مخرب پدیده بخار مرطوب از جمله شوک چگالش کاهش یافت. داده های عددی و تجربی با یکدیگر مقایسه شد و نتایج تطابق خوبی را نشان می دهد. تعداد ذرات تولید شده در این پروسه و قطر آنها به ترتیب ?10?^21 و ?10?^(-8) m می باشد. دمای حالت مادون سرد در هنگام رویداد این پروسه 38 k محاسبه شد. در نهایت نشان داده شد که اعمال پروفایل بهینه برای نازل همگرا-واگرا در ترموکمپرسور، باعث بهبود عملکرد آن خواهد شد.

در این پایان نامه، تحلیل و شبیه سازی عددی جریان دو فازی رو به بالا در لوله های عمودی اواپراتور فشار بالا برای بویلرهای بازیاب ارائه شده است. با توجه به این که محاسبات طول و قطر لوله ها در پیدا کردن یک چیدمان بهینه برای لوله های اواپراتور از اهمیت به سزایی برخوردار است، لذا بررسی نوع رژیم های جریان دو فازی به منظور محاسبه طول و قطر مناسب لوله ها میتواند حائز اهمیت باشد. همچنین به منظور افزایش کارایی ضریب انتقال حرارت، لوله ها فین دار در نظر گرفته شده است. جریان آب به صورت مایع متراکم (زیر سرد) وارد لوله های قائم شده است و جریان گاز داغ در بیرون لوله ها به صورت عمود بر آنها، شار گرمای مورد نیاز برای تبخیر جریان آب در داخل لوله ها را فراهم کرده است. با یکنواخت فرض کردن دما و سرعت گازهای داغ در ورودی برخورد به لوله ها، دما و شار گرما در طول لوله ها غیر یکنواخت و متغیر است. در این راستا، تأثیر افزایش یا کاهش کسر حجمی و همچنین تغییر رژیم های جریان از یک حالت به حالت دیگر، بر ضریب انتقال حرارت سیال در سطح دیوار? لوله می تواند به عنوان عامل مهمی در محاسبات طول و قطر لوله به شمار آید. نتایج نشان داد که با افزایش 20 درصد ابعاد فین در بیرون لوله، مقادیر ضریب انتقال حرارت کمی کمتر از حالت قبل شد. همچنین دلیل عمد? نوسانات موجود بر ضریب انتقال حرارت و عدد ناسلت، افزایش سرعت فاز بخار موجود در دیوار? لوله و همچنین گرداب? تشکیل شده در نزدیکی سطح دیواره است. همچنین با افزایش قطر لوله به میزان نوسانات کسر حجمی موجود بر دیوار? لوله افزوده شد. علاوه بر آن با تغییر قطر لوله و نرخهای جریان جرمی مختلف در ورودی لوله، تغییر محسوسی در ضریب انتقال حرارت سیال و عدد ناسلت به وجود نیامد

با تغیراتی که در سیکل های توربین گازی در سال های اخیر بوجود آمده است کاربرد این نوع ماشین های حرارتی بسیار افزایش یافته است. بالابردن کارایی سیکل های بهبود یافته توربین گاز باعث کاهش مصرف سوخت و در نتیجه آن کاهش آلودگی را سبب می شود. دو روش برای افزایش راندمان حرارتی و قدرت ، می تواند خنک نمودن هوای ورودی کمپرسور به روش جذبی و خنک نمودن هوای خروجی از کمپرسور به روش تبخیری باشد. در این پایان نامه از سیال عامل لیتیم برومید در خنک کن جذبی استفاده می شود و گرمای گازهای خروجی جهت استفاده در سیکل خنک کن جذبی بکار گرفته می شود. با سیستم پیشنهادی تاثیر نسبت فشار کمپرسور، دمای محیطودمای ورودی توربین و رطوبت نسبی محیط طی یک تحلیل پارامتریک بررسی می شود. نتایج به کار گیری اجزای خنک کن و بدون آن با یکدیگر مقایسه می شوند و بهترین مشخص می گردد . در خاتمه برای نتایج بدست آمده با انتخاب متغیر های طراحی مناسب بهینه سازی انجام می شود، که در بهینه سازی نسبت فشار کمپرسور و دمای ورودی توربین بعنوان متغیرهای طراحی و راندمان حرارتی ، کار خروجی و تابع هزینه بعنوان توابع هدف در نظر گرفته می شوند و بهترین حالت ها مشخص می گردد.

جریان تبخیر فیلم ریزان آب مایع بر روی ده ردیف لوله از یک اواپراتور پوسته و لوله به صورت دوبعدی و عددی شبیه سازی شده است. پارامترهای هندسی تأثیرگذار روی میزان ضریب انتقال حرارت، میزان تبخیر و افت فشار مورد بررسی قرارگرفته است. برای تحلیل جریان دوفازی از مدل مخلوط و برای مدل سازی انتقال جرم بین فازها از مدل "لی" استفاده شده است که نیازمند تعیین ضریب تخفیف زمانی برای تعیین نرخ تبخیر است. در مطالعه ی حاضر این ضریب، عدد ثابت 400 در نظر گرفته شد. میزان تبخیر در ده ردیف لوله ی اول اواپراتور مدل سازی شده، معادل %59/6 از دبی مایع ورودی به دست آمده و برای کل اواپراتور %95/32 محاسبه شده است که با نمونه ی تجربی آن حداقل %10خطا دارد. افزایش فاصله ی طولی و کاهش فاصله ی عرضی بین لوله ها به ترتیب به میزان73 و 58 درصد، موجب کاهش21 و 73 درصدی ضریب انتقال حرارت متوسط و افت فشار متوسط و افزایش5/4 درصدی میزان تبخیر نسبت به مدل اصلی شده است. در حالی که کاهش فاصله ی مرکز به مرکز لوله ها به میزان7/7 درصد، موجب افزایش20 و 63 درصدی ضریب انتقال حرارت متوسط و افت فشار متوسط و کاهش 91/0 درصدی میزان تبخیر شده است.

شبیه سازی عددی و دوبعدی جریان میعان بخارآب روی شش ردیف لوله از یک کندانسور پوسته و لوله مورد بررسی قرار گرفته است. حلالیت گازهای غیرقابل میعان در آب سبب می شود تا بخارآب ورودی همواره حاوی مقداری گاز غیرقابل میعان باشد. با درنظر گرفتن شرایط عملیاتی در میزان انحلال پذیری این گازها، تأثیر هوا در دو اندازه ی حداقل و حداکثر 1/0 و 3/0 درصد از جرم بخار ورودی مورد بررسی قرار گرفته و تغییرات ضریب انتقال حرارت و مقدار میعان با حالت بخار تنها مقایسه شده است. مدل سازی جریان دو و سه فازی توسط مدل مخلوط صورت گرفته است. انتقال جرم بین فازها در مدل مخلوط به کمک رابطه ی لی مدل می شود. این گونه مدل سازی نیازمند تعیین ضریبی به اسم ضریب تخفیف زمانی برای تعیین نرخ میعان است که در حالت ها و شرایط عملیاتی مختلف، متفاوت است. در مطالعه ی حاضر این ضریب از 10500 تا 8000 از لوله های بالایی تا پایینی متغیر در نظر گرفته شد. میزان مایع تولید شده در شش ردیف لوله ی اول کندانسور، معادل 64/6 % از مقدار بخار ورودی به دست آمد. مطالعه روی ردیف لوله ها نشان داد که میزان تولید مایع از لوله ی اول تا آخر، تغییر ناچیزی می کند، لذا با خطی فرض کردن مقدار میعان، جرم مایع خروجی حدود 92% محاسبه شد که با نمونه ی تجربی حداقل 8% اختلاف دارد. وجود هوا در ورودی سبب کاهش تولید مایع و ضریب انتقال حرارت متوسط شش ردیف لوله ی اول کندانسور شد و افزایش میزان هوا، اثر منفی آن را افزایش داد.

مدلسازی عددی و سه بعدی میعان درون لوله افقی در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی تاثیر تغییرات سطح مقطع، 4 هندسه بیضوی با نسبت قطر های متفاوت و مساحت معادل لوله دایروی، مورد مطالعه قرار گرفته اند. مدل مخلوط برای شبیه سازی جریان دو فازی به کار رفته است و ضریب تخفیف زمانی 100000 به عنوان مقدار بهینه انتخاب شده است، همچنین مدل کا- اپسیلون استاندارد به عنوان مدل آشفتگی جریان به کار رفته است. به علت سرعت بالای بخار اشباع ورودی، تاثیر گرانش اندک بوده و این امر سبب شده است که ضریب انتقال حرارت در بالا و پایین لوله دایروی تنها به میزان ناچیز 7/5 درصد تفاوت داشته باشد. افزایش قطر بیضی در راستای افقی موجب افزایش کمی در ضریب انتقال حرارت و دمای سطح گردیده است، به این ترتیب که دو و چهار برابر شدن قطر افقی نسبت به قطر عمودی موجب افزایش ضریب انتقال حرارت به میزان 31/2 و91/2 درصد شده است، این در حالی است که افزایش قطر بیضی در راستای عمودی کاهش ضریب انتقال حرارت را در پی داشته است و دو و چهار برابر شدن قطر عمودی نسبت به قطر افقی منجر به کاهش 53/1 و 82/3 درصدی، درضریب انتقال حرارت می گردد.

در پژوهش حاضر به بررسی چگونگی پدیده جدایش جریان دوفازی بخار و آب در داخل درام بویلر به صورت دو بعدی و سه بعدی پرداخته شده است. مدل سازی جریان تحت شرایط آدیاباتیک، آشفته، به صورت ناپایا و با روش حجم محدود می باشد. هندسه دو بعدی به منظور بررسی ابتدایی چگونگی حرکت جریان با استفاده از ساده سازی طرح سه بعدی و به صورت برشی از درام انتخاب شده است. هندسه سه بعدی منطبق با طرح صنعتی طراحی شده و جریان در آن به دو صورت وارد درام می شود: مخلوط اشباع بخار و آب از طریق لوله های بالابرنده و دیگری جریان مایع متراکم ورودی از سوراخ های لوله آب تغذیه. این جریان از طریق خروجی های لوله پایین آورنده و خشک کن خارج می گردند. در این پژوهش از نرم افزار تجاری انسیس- فلوئنت 14 به منظور شبیه سازی جریان بهره گرفته شده است. در شبیه سازی تفکیک جریان در درون درام از مدل اویلری استفاده شده است که کامل ترین روش برای مدل سازی جریان های دو یا چندفازی است. برای مدل سازی جریان آشفته از مدل k-? و برای مدل سازی تغییر فاز درونی بین بخار و آب از معادله هرتز- نادسن بهره برده شده است. نتایج حاصل از مدل سازی چگونگی تفکیک جریان بخار و آب نشان می دهد که مدل سازی جریان به صورت سه بعدی به دلیل خطای کمتر نسبت به حالت دو بعدی، مطابقت بیشتری با نتایج تجربی دارد که این موضوع به سبب ماهیت سه بعدی پدیده جدایش فاز در درون درام است. همچنین در مدل سازی انتقال جرم در نظر گرفته شده و تاثیر تغییر در کسر حجمی نیز در حالت دو بعدی بررسی شده است.

در پژوهش حاضر با مطالعه ای در زمینه سیستم های سرمایشی متداول در مناطق آب و هوایی کشور و همچنین درصدی از پیک بار برق سراسری که در روزهای گرم سال صرف تهویه و سرمایش در این مناطق می شود, نیاز به استفاده از سیستم های ذخیره سرمایشی برای حل مشکلات توزیع برق و هموار کردن منحنی بار در کشور بررسی شد. بنابراین با تحقیقی در زمینه انواع سیستم های ذخیره سرمایشی متداول و مزایا و معایب هر کدام و تحلیل سیستم ها از نظر فاکتورهای اقتصادی در طرح مورد نظر در نهایت یک سیستم ذخیره سرمایی برای مجتمع تجاری 1600 متر مربعی طراحی و مدل شد. نتایج نشان می دهند که طرح انتخابی توانسته تا 32,5 درصد در هزینه سرمایش روزانه و 29 درصد در ظرفیت اسمی چیلر مورد نیاز کاهش ایجاد کند. علاوه بر اینها سیستم مورد نظر علی رغم اینکه باعث افزایش 18 درصدی در میزان مصرف می شود اما توانسته تا 35 درصد از نیاز بار سرمایشی در ساعات پیک مصرف را به ساعات غیر پیک انتقال دهد.

در تحقیق حاضر به تحلیل عددی میدان جریان و دما تحت تأثیر محرک الکتروهیدرودینامیک در یک کانال مسطح، تحت شرایط دو بعدی، آشفته، غیرقابل تراکم و پایدار با روش حجم محدود پرداخته شده است. همچنین تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل شعاع الکترود تزریق کننده، ولتاژ اعمالی، عدد رینولدز، تعداد الکترودها و آرایش الکترودها بر ضریب انتقال حرارت مورد مطالعه قرار گرفته است که نتایج عددی در مقایسه با داده های تجربی از تطابق مطلوبی برخوردار می باشد. ابتدا تأثیر میدان الکتریکی بر جریان سیال و انتقال حرارت در آرایش تک الکترود در محدوده 12000 4000 و 18 12 به ازای شعاع های مختلف الکترود تزریق کننده بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که بیشینه تأثیرگذاری میدان الکتریکی بر جریان و ضریب انتقال حرارت در شعاع 02/0 ، عدد رینولدز 4000 و ولتاژ 18 می باشد. سپس تأثیر افزایش الکترودها بر انتقال حرارت بررسی شد که نتایج حاکی از آن است که با افزایش تعداد الکترودها، انتقال حرارت کاهش می یابد. بنابراین برای افزایش انتقال حرارت در حالت سه الکترود آرایش های مختلفی در نظر گرفته شده و با تغییر در آرایش الکترودها، افزایش انتقال حرارت سه برابری حاصل شده است.

در این تحقیق، با استفاده از مدلسازی حرارتی و روشهای بهینه سازی سعی شده که شکل، جهت و نوع پوشش یک گلخانه را به گو نه ای انتخاب کرد که بهترین استفاده از انرژی خورشیدی برای کم کردن مصرف سوخت در زمستان و تابستان در یک گلخانه واقع در استان گیلان (شهر رشت) صورت گیرد. برای این منظور از سه نوع گلخانه تک دهانه مرسوم مورد استفاده ( گلخانه دوطرفه، نیمه دوطرفه و نیمه استوانه ای) استفاده شده است. برای مقایسه بین آنها حجم و مساحت کف برای همه آنها ثابت در نظر گرفته شده است. یک مدل ریاضی برای محاسبه انرژی تشعشعی خورشید در هر ساعت و در هر روز در شهر رشت بر یک سطح افقی ساتع می شود تعریف شده است. که دقت مناسبی نسبت به نتایج اندازه گیری شده توسط سازمان هواشناسی دارد. همچنین با استفاده از مدلسازی حرارتی یک مدل ریاضی برای محاسبه مقدار انرژی خورشیدی منتقل شده و مقدار انرژی خورشیدی موجود در داخل گلخانه در هر ساعت از روز بوجود آورده شده است. همچنین مقدار انرژی لازم برای گرمایش و سرمایش گلخانه تا رسیدن به دمای ثابت داخل گلخانه محاسبه شده است. برای بدست آوردن شکل بهینه گلخانه از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. دو تابع هدف میانگین روزانه انرژی لازم برای گرمایش و میانگین روزانه انرژی لازم برای سرمایش تعریف شده است. محاسبات برای چند نوع مختلف پوشش گلخانه انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که برای گلخانه نیمه دو طرفه با انتخاب شکل و جهت بهینه شده می توان به نقطه مناسب طراحی برای بهینه کردن مصرف سوخت دست پیدا کرد. روش مورد استفاده در این تحقیق را می توان برای هر موقعیت جغرافیایی دیگری به کار برد.

در این تحقیق، ابتدا القاء جریان ثانویه در یک کانال مسطح با استفاده از پدیده الکتروهیدرودینامیک و تاثیر آن بر افزایش انتقال حرارت به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج عددی در مقایسه با نتایج تجربی از تطابق قابل قبولی برخوردار می باشد. سپس تاثیر پارامتر های مختلف از قبیل شعاع الکترود تزریق کننده ( mm4/. ،3/. ،2/. r=)، ولتاژ اعمالی(18 و5/16 ،15 ،5/13 ،12v0= ) و عدد رینولدز(12000و10000، 8000 ،6000 ،4000re=) بر انتقال حرارت و الگوی جریان چرخشی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که در رینولدزهای پایین تر،4000re=، نسبت ضریب انتقال حرارت تا 5/2 برابر مقدار این ضریب در رینولدزهای بالاتر، 12000re=، افزایش می یابد. همچنین اعمال ولتاژهای بالاتر و شعاع های کوچکتر الکترود تزریق کننده باعث افزایش ضریب انتقال حرارت می شود. در پایان برای افزایش انتقال حرارت جابه جایی جریان آشفته هوا در کانال های شیاردار، تحلیل عددی برای بررسی تاثیر محرک الکتروهیدرودینامیک انجام شده است. در این راستا یک تحلیل عددی دوبعدی به منظور ارزیابی ضریب اصطکاک و عدد ناسلت متوسط بهره گرفته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با اینکه کانال ذوزنقه ای بدون حضور میدان الکتریکی دارای ضریب بهبود عملکرد حرارتی بهتری نسبت به دیگر کانال ها است، اما با اعمال میدان الکتریکی کانال مستطیلی از نقطه نظر این پارامتر و در رینولدزهای پایین دارای مقدار بالاتری می باشد.

در این پژوهش، مکانیزم انتقال حرارت و افت دما درون آب شیرین کن حرارتی چند مرحله ای به کمک نرم افزار متلب شبیه سازی شده است و مطالعه ای جامع درباره تأثیر گازهای غیرقابل چگالش بر مکانیزم انتقال حرارت و به تبع آن بر میزان تبخیر و میعان صورت گرفته است. هدف اصلی از ارائه این مدل شبیه سازی دقیق سیستم به لحاظ ترمودینامیکی است. معادلات موازنه جرم و انرژی به صورت حجم کنترلی برای هر مرحله، چگالنده و ترموکمپرسور نوشته شده است و تمام معادله ها به صورت یک دستگاه معادلات غیر خطی با استفاده از یک روش عددی حل گردیده است. بر مبنای تحلیل صورت گرفته نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج داده های تجربی این نوع از سیستم های آب شیرین کن مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که مدلسازی ارائه شده در مقایسه با داده های تجربی با خطایی کمتر از 10 درصد تطابق دارد. با استفاده از نتایج این تحقیق مشاهده شد که در نظر گرفتن تولید و جریان گازهای غیرقابل چگالش در هر مرحله و تأثیر آن بر دمای هر مرحله، بر میزان محصول و اختلاف دمای بین مرحله ها تأثیر بسزایی دارد.

مطالعات گذشته در زمینه ی پدیده جوشش در رژیم های مختلف، متمرکز بر روش های تحلیلی و تجربی بوده است. به علت وجود مولفه های غیرخطی حاکم بر جریان، حلی جامع به صورت تحلیلی تاکنون امکان پذیر نبوده است. در این مطالعه به بررسی عددی ویژگی های انتقال حرارت در جوشش اشباع استخری و بحث روی مکانیزم رژیم های مختلف آن و بکارگیری یک مدل عددی مناسب برای شبیه سازی پدیده جوشش اشباع استخری پرداخته شده است. انتقال حرارت در رژیم های هسته ای و انتقالی در بحث جوشش استخری با هدف پیش بینی شار گرمای بحرانی به عنوان مهمترین نقطه ی منحنی جوشش و به دلیل اهمیت ایمنی و بهره وری تجهیزات حرارتی، به صورت عددی مدلسازی شده است. در این راستا براساس آزمایش نوکویاما، هندسه تحت بررسی مجرای مستطیل شکلی انتخاب شده است که قسمت بالای آن در تماس با اتمسفر، از اطراف ایزوله و در قسمت پایین تحت شرایط دما ثابت قرار گرفته است و سیال اولیه ساکن و دوبعدی فرض شده است. در این تحقیق شبیه سازی عددی براساس مدل دوفازی اویلرین، روش حجم محدود و مدل اغتشاشی کی- اپسیلون برای پیش بینی منحنی جوشش آب اشباع ساکن در ارتباط با اتمسفر صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد روش عددی بکار گرفته شده به خوبی قادر به شبیه سازی مکانیزم و انتقال حرارت جوشش استخری است. نتایج نشان داد مادون سرد شدن سیال و افزایش فشار، باعث بهبود انتقال حرارت در جوشش استخری می شود. نتایج عددی به دست آمده تطابق بسیار خوبی در مقایسه با نتایج داده های آزمایشگاهی و روابط تجربی با خطایی کمتر از چهار درصد نشان می دهد.

مبدل های حرارتی در صنایع و وسایل خانگی کاربرد وسیعی دارند، از این رو بهبود کارایی آنها از موضوعات تحقیقاتی مهم است. تحقیقات نشان می دهند که شکل لوله ها و نحوه قرارگیری آنها در بهبود انتقال حرارت نقش موثری دارد و در مهندسی مدرن استفاده از لوله های با سطح مقطع بیضوی در وسایلی مانند مبدل های حرارتی فشرده افزایش یافته است. در این تحقیق جریان تبخیر مبرد r-134a درون یک لوله افقی با قطر 3 میلی متر به صورت سه بعدی و عددی شبیه سازی شده و چگونگی تغییر ضرایب انتقال حرارت در تغییرِ هندسه سطح مقطع لوله به بیضی، مورد بررسی قرار گرفته است. لوله های بیضوی با محیط یکسان و نسبت قطر 2، 3 و 5 انتخاب شده اند و هر یک در 2 حالت که قطر بزرگ بیضی به صورت عمودی و افقی قرار گرفته باشد، مدل شده اند. در شبیه سازی حاضر از مدل اویلری برای جریان دوفازی، روش آرپی آی برای مدل سازی انتقال حرارت جوشش و مدل آشفتگی انتقال تنش برشی کی- امگا برای حل معادلات بقا استفاده شده است. این مدل سازی ضریب انتقال حرارت لوله دایروی را نسبت به مدل آزمایشگاهی با حداکثر خطای نسبی 10/67% و خطای میانگین 9/77% شبیه سازی می کند. بررسی انتقال حرارت در لوله ها با شرط دمای ثابت دیواره، افزایش 0/55 تا 29/7 درصدیِ ضریب انتقال حرارت متوسط در طول لوله های بیضوی را نسبت به لوله دایروی نشان می دهد. به این ترتیب با بیضی شدن سطح مقطع لوله، می توان ضریب انتقال حرارت را در جریان جوشش درون لوله افقی به میزان قابل ملاحظه ای افزایش داد. نوع قرار گرفتن لوله ها در مقدار این افزایش موثر است به گونه ای که با قرار گرفتن قطر بزرگ لوله ها به صورت عمودی، ضریب انتقال حرارت آن بیشتر می شود.

در این پایان نامه، انتقال حرارت جابجایی اجباری آرام نانوسیال در یک میکروچاه حرارتی دولایه به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مدل سازی انتقال حرارت نانوسیال در میکروچاه حرارتی دولایه، از روش عددی مخلوط دوفاز استفاده شده است. معادلات پیوستگی، مومنتوم، انرژی و معادله ی کسر حجمی برای جریان پایا، غیرقابل تراکم و سه بعدی، با استفاده از نرم افزار فلوئنت نسخه ی 6.3.26 حل شده اند. اثر حرکت براونی نانوذرات در رابطه ی ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیال لحاظ شده است که تابعی از دما می باشد. شبیه سازی عددی در محدوده ی کسر حجمی نانوذرات بین صفر تا 0/05، قطر نانوذرات بین 80 تا 200 نانومتر و همچنین اعداد رینولدز بین 150 تا 1200 انجام شده است. تاثیر نوع نانوذرات و سیال پایه نیز بررسی شده است. نتایج حاصل از روش دوفاز با نتایج تجربی و نتایج روش تک فازی موجود مقایسه شده اند. نتیجه ی به دست آمده از روش مخلوط دوفاز با نمونه ی تجربی حداکثر 7/8% اختلاف دارد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش کسر حجمی نانوذرات و همچنین عدد رینولدز جریان، عدد نوسلت افزایش می یابد. به گونه ای که برای نانوسیال آلومینا- آب در کسرهای حجمی 1%، 2%، 3% و 5% عدد نوسلت متوسط نسبت به آب خالص به ترتیب 3/98%، 7/83%، 11/06% و 20/46% افزایش می یابد. همچنین افزایش قطر نانوذرات، افت فشار را به صورت بسیار جزئی افزایش داده و عدد نوسلت را کاهش می دهد. به طور مثال در عدد رینولدز 500 و کسر حجمی 0/05 نانوذرات آلومینا با قطرهای 80 و 100 نانومتر عدد نوسلت متوسط را نسبت به آب خالص به ترتیب 20/32% و 20/21% افزایش می دهند. علاوه بر این در محدوده ی کسر حجمی بین 0/01 تا 0/03 بیشترین عدد نوسلت متوسط مربوط به نانوسیال مس- آب در کسر حجمی 0/03 با 29/41% و کمترین آن مربوط به نانوسیال آلومینا- اتیلن-گلیکول در کسر حجمی 0/01 با 2/87% افزایش نسبت به آب خالص می باشد.

در پژوهش حاضر، اثر تغییر شار حرارتی دیواره در راستای طول یک لوله¬ی قائم در جریان تبخیر مایع اشباع بالارونده (آب) مورد بررسی و تحلیل عددی قرارگرفته است. شار حرارتی ثابت در محدوده¬ی w/m2 8000 تا w/m2 30000 به دیواره اعمال شده است و اثر تغییر آن، بر متغیّرهای خروجی حل عددی مورد تحلیل قرار گرفته¬است. هندسه¬ی مورد نظر لوله¬ای به قطر 5/2 و طول 25 سانتی¬متر می¬باشد که جریان سیّال با دبی جرمی ثابت وارد آن شده¬است. به دلیل عدم تغییرات در بعد سوم مسأله به¬صورت دوبعدی مدل شده است. شبیه¬سازی عددی جریان با استفاده از زیرمجموعه¬ی جوشش درمدل اویلری انجام گرفته¬است و مقایسه¬ی نتایج حاصل با داده¬های آزمایشگاهی معتبر، خطایی برابر با 13 درصد را نشان می¬دهد. نتایج حل عددی نشان می¬دهد که با افزایش شار حرارتی، ضریب انتقال حرارت روند نزولی و کسر حجمی بخار و دمای متوسّط دیواره روند صعودی دارند. یعنی به¬عبارت دیگر ضریب انتقال حرارت جابجایی با افزایش 75 درصدی شار حرارتی، 6/10درصد ، با 5/2 برابر شدن شار حرارتی، 5/12درصد و با 75/3 برابر شدن شار حرارتی، 6/36 درصد، کاهش می¬یابد. دلیل این روند نزولی، افزایش کسر حجمی فاز بخار در طول فرایند و رسانش حرارتی پایین آن نسبت به فاز مایع است. هم¬چنین با افزایش شار حرارتی دیواره نوسان¬های موجود در نمودار ضریب انتقال حرارت افزایش می¬یابد که دلیل آن، تغییرات سریع در خواص سیّال از مایع به بخار در محل¬های تشکیل فاز بخار است.

ترکیب واحدهای تولید توان با آب شیرین¬کن¬های چند مرحله¬ای تبخیری یک رویکرد جدید مهندسی در افزایش بهره¬وری واحد تولید توان، کاهش مصرف انرژی و اثربخشی زیست محیطی به همراه کاهش میزان گاز دی¬اکسید¬کربن است. در این تحقیق امکان¬سنجی استفاده از انرژی حرارتی توربین بخار نیروگاه سیکل ترکیبی تحت عنوان انرژی مورد نیاز برای راه¬اندازی سیستم شیرین¬سازی بررسی شده است. به منظور توسعه کد طراحی واحد آب شیرین¬کن، دستگاه معادلات جرم و انرژی مربوط به سیستم شیرین¬سازی از نگاه حجم کنترلی و به روش غیر خطی در نرم افزار متلب حل شده است. مدل بهینه ترکیب نیروگاه سیکل ترکیبی با آب شیرین¬کن چندمرحله¬ای تبخیری، در حالت¬های مختلف طراحی از جهت تعداد مراحل آب شیرین¬کن و فشار بخار خروجی توربین بخار به کمک الگوریتم ژنتیک در دو حالت تک منظوره و چندمنظوره با در نظر گرفتن قیود طراحی (توان و مقدار آب تولیدی و هزینه سرمایه گذاری اولیه) ارزیابی شده است. برطبق این ملاحظات و بر مبنای شاخص بهینه¬سازی نسبت سود خالص به هزینه سرمایه¬گذاری ( )، در حالت طراحی بدون قید، آب شیرین¬کن با تعداد مراحل سه در فشار استخراجی سه بار از توربین بخار با نرخ بازده داخلی73/21 درصد و دوره بازگشت سرمایه 59/4 سال به عنوان مدل بهینه سیستم تولید همزمان آب و برق معرفی شده است. در حالت طراحی مقید آب شیرین¬کن شش افکت در فشار خروجی 3/0 بار با دوره بازگشت سرمایه 54/7 سال و نرخ بازده داخلی 26/13 به عنوان مدل بهینه معرفی شده است.

در تحقیق حاضر، جریان قطره¬ای شامل قطرات آب معلق در جریان بخار درون لوله¬ای قائم، با روش عددی فاز گسسته شبیه-سازی شده است. در این روش علاوه بر حل معادلات انتقال برای فاز پیوسته، فاز گسسته با دیدگاه لاگرانژی شبیه¬سازی می-شود و تأثیر متقابل فاز¬ها با در نظر گرفتن ترم¬هایی در معادلات فاز پیوسته لحاظ می¬گردد. بررسی جریان قطره¬ای از نظر تعادل ترمودینامیکی و ارزیابی ضریب انتقال حرارت و دمای دیواره از اهداف این پژوهش می¬باشند. نتایج نشان می¬دهد در صورت فقدان تعادل ترمودینامیکی در جریان قطره¬ای، انتقال حرارت از بخار به قطرات آنقدر آهسته است که وجود قطرات تقریباً نادیده گرفته می¬شود. بنابراین، با افزایش دبی جرمی قطرات، چون میزان دبی جرمی بخار کاهش می¬یابد، ضریب انتقال حرارت نیز کاهش خواهد یافت. اما هنگامی که تعادل ترمودینامیکی به¬طور کامل در این رژیم برقرار گردد، نرخ انتقال حرارت از بخار به قطرات آنقدر سریع است که دمای بخار تا زمانی که تمامی قطرات تبخیر شوند، در دمای اشباع ثابت می-ماند. در این حالت با افزایش دبی جرمی قطرات، ضریب انتقال حرارت افزایش می¬یابد. در این تحقیق، به¬منظور شبیه¬سازی عددی جریان قطره¬ای در دو وضعیت تعادل و عدم تعادل ترمودینامیکی، قطرات آب با قطر¬های مختلف به بخار اشباع تزریق گردید و تأثیر افزودن قطرات به فاز بخار و تغییرات فشار، شار¬ جرمی کل، شار حرارتی و کیفیت بخار ورودی بر دمای دیواره، میزان انتقال حرارت جریان قطره¬ای و همچنین میزان تبخیر قطرات بررسی شد و به منظور اعتبار¬سنجی روش عددی ارائه شده، نتایج حاصل با داده¬ها و روابط تجربی موجود مقایسه گردید.

کوره های پیش گرمکن به عنوان یکی از المان های بسیار مهم در فرآیند جداسازی مشتقات نفتی در برج های تقطیر شناخته شده است. از جمله ساختارهای مرسوم در کوره های پیش گرمکن استفاده از مسیرهای موازی برای افزایش راندمان حرارتی این کوره های می باشد. با توجه به موقعیت قرارگیری هر یک از مسیرها، هرگونه تغییر در فرآیند احتراق، افت انتقال حرارت و همچنین تغییر بار فرآیند باعث ایجاد تغییرات شدید در خروجی دمای هر یک از این مسیرها، خروجی نهایی کوره و در نهایت افت کیفیت محصول خواهد شد. گرفتگی لوله های کوره به دلیل شکل گیری کُک از عوامل مرسوم در افت میزان انتقال حرارت و در نهایت از کار افتادن کوره بوده، که با استفاده از روش های شناسایی خطا در پیش بینی زودهنگام گرفتگی لوله ها می توان از اثرات مخرب جلوگیری نمود. با توجه به اهمیت موضوع، در این رساله روشی برای شناسایی و تشخیص خطا در کوره های پیش گرم کن نفت خام ارائه می گردد. در بخش اول، یک مدل ریاضی بر اساس روابط اساسی ترمودینامیک و انتقال حرارت، تهیه و پارامترهای آن بر اساس مشخصات ابعادی و داده های موجود از سیستم تعیین و تنظیم خواهد شد. در بخش دوم، بر اساس اطلاعات موجود و همچنین مدل دینامیکی کوره، یک سیستم شناساگر خطا مدل پایه بر اساس روش کلاسه بندی svm، طراحی و عملکرد آن در پیش بینی وقوع گرفتگی در مسیر لوله ها مورد بررسی قرار می گیرد.

در تحقیق حاضر پدیده ی تبخیر ناگهانی در پی کاهش فشار در جریان مایع اشباع بررسی شده است. هندسه مورد مطالعه، لوله و مخزن متصل به آن به صورت دو بعدی و با دیواره های عایق می باشد. از مدل تبخیر و میعان به همراه کد اضافه شده جهت تعیین دمای اشباع برای پیش بینی بخاری که در جریان تراکم ناپذیر روی می دهد استفاده گردیده است. به منظور تحلیل جریان، معادلات ناویر استوکس برای فاز مایع و معادله انتقال برای فاز بخار حل شده است. مدل مغشوش که شامل تراکم پذیری در ناحیه-ی بخار می باشد برای مدل نمودن تاثیرات اغتشاش به کار گرفته شده است. تاثیر گرادیان فشار روی دمای اشباع و در پی آن تغییر در مقدار بخار تولید شده در این تحقیق بررسی شده است. همچنین تأثیر قطر لوله روی دبی جریان و مقدار بخار تولید شده بررسی و نتایج با محاسبات ترمودینامیکی مقایسه گردید.

در این پایان نامه، ابتدا براساس تحقیقات صورت گرفته به مدلسازی ریاضی تک تک اجزاء اصلی سیکل شامل: کمپرسور، کندانسور، لوله مویین و اواپراتور به کمک نرم افزار ای ای اس پرداخته شد و آنگاه با مدلسازی انجام شده برای سیکل کامل تبرید، مشخصه های ترمودینامیکی مبرد عبوری از هر المان و همچنین هوای گذرنده از روی اجزای کندانسور و اواپراتور تعیین گردید.در ضمن بمنظور بررسی کارآیی سیکل در دورهای مختلف کمپرسور، ضریب عملکرد سیکل و دمای هوای ورودی به کابین خودرو در شرایط گوناگون محاسبه گردید.

هدف از انجام این پژوهش اشنایی با تکنولوژی نانو فیلتراسیون برای شیرین سازی اب می باشد.تکنولوژی شیرین سازی به روش نانو فیلتراسیون روشی مناسب برای حذف املاح دو ظرفیتی است که عموما عامل تشکیل رسوبهایی همچون کربنات کلسیم.سولفات کلسیم و سولفات منیزیم در سیستم های شیرین سازی است و به کمک این تکنولوژی و با حذف این املاح علاوه بر کاهش میزان نمک اب میتوان از این تکنولوژی به عنوان یک تکنولوژی پیش تصفیه برای روشهای حرارتی استفاده نمود

ترموکمپرسور یکی از ابزارهای مهم تراکم سازی گازها است. به دلیل اینکه در ترموکمپرسورها هیچ گونه قطعه متحرکی وجود ندارد، تا حدودی دارای هزینه تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به بقیه انواع کمپرسورهای مکانیکی هستند. از دیگر مزایای ترموکمپرسورها می توان به ایجاد تراکم بیشتر و راندمان بالاتر آنها نسبت به بقیه انواع کمپرسورهای دوار اشاره کرد. در رساله ی حاضر، ضمن بررسی آخرین تحقیقات انجام شده، به شبیه سازی عددی و تجربی جریان دوفازی بخار در ترموکمپرسور پرداخته شده است. هدف اصلی این تحقیق شبیه سازی عددی جریان دوفازی بخار مافوق صوت در ترموکمپرسور است. بدین منظور معادلات حاکم بر مسئله برای هر دو فاز مایع و بخار بصورت جداگانه استخراج شده است. تمامی برهمکنش های بین فازی که شامل انتقال جرم، مومنتوم و انرژی و نیروهای موجود در سطح مشترک دو فاز می باشد از طریق جمله های چشمه به معادلات حاکم افزوده شده است. معادلات حاکم بر مسئله به روش اویلری- اویلری و با استفاده از روش حجم محدود توسط نرم افزار فلوئنت حل شده اند. همچنین از معادله ی حالت گاز حقیقی پنگ-رابینسون که به عنوان مناسب ترین معادله ی حالت در نازل ها و ترموکمپرسورها انتخاب گردیده برای محاسبه خواص بخار استفاده شده است. علاوه بر شبیه سازی عددی جریان دوفازی در ترموکمپرسور و نازل، یک الگوریتم ریاضی برای طراحی ترموهیدرولیکی ترموکمپرسور نیز ارائه شده و تاثیر پارامترهای کلیدی ترموکمپرسور بر عملکرد و بازدهی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. رابطه ای نیز برای محاسبه ی پارامتر کلیدی بازدهی اختلاط بر حسب مشخصات عملکردی ترموکمپرسور پیشنهاد شده است. همچنین عملکرد یک ترموکمپرسور در یک واحد آب شیرین کن سازی آزمایشگاهی نیز مورد بررسی قرار گرفته و نتایج شبیه سازی های عددی انجام شده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی های عددی نشان می دهد که روش عددی اویلری- اویلری قادر است با دقت بسیار بیشتری نسبت به تئوری بخار مرطوب رفتار جریان دوفازی مافوق صوت را در نازل و ترموکمپرسور پیش بینی کند. همچنین در این رساله نشان داده شد که روش آشفتگی ریالایزبل کی اپسیلون بهترین نتایج را برای شبیه سازی ترموکمپرسورها بدست می دهد. علاوه بر این، نتایج شبیه سازی-های عددی برای نازل های فشار بالا نشان داد که نمی توان یک روش مشخص آشفتگی برای مدل سازی جریان دوفازی در این نازل ها پیشنهاد داد.