در این تحقیق هیدرودینامیک، انتقال حرارت و واکنش شیمیایی در راکتور بستر ثابت استفاده شده در فرآیند سنتز فیشر- تروپش با نسبت قطر لوله به قطر ذره (n) برابر 6/4 با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) بررسی شدند. برای اولین بار هندسه راکتور در این فرآیند با استفاده از روش پرکن گسسته (dpm) مدل شد. شبیه سازی های cfd در گستره وسیعی از عدد رینولدز، 79/611-85/3، در رژیم جریان آرام و آشفته با استفاده از نرم افزار تجاری cfd انجام شدند. در رژیم جریان آشفته از مدل آشفتگی rng k-? استفاده شد. اثرات سیال در ورودی راکتور مورد بررسی قرار گرفتند. مشخص شد، با در نظر گرفتن فاصله بستر ثابت از ابتدا و انتهای راکتور برابر 75/0 سانتیمتر جریان در ابتدای راکتور توسعه یافته می شود. نتایج cfd هیدرودینامیک و انتقال حرارت با روابط تجربی موجود در مراجع مقایسه شدند. مقادیر افت فشار پیش بینی شده در رژیم جریان آرام بدلیل اثرات دیوار بیشتر از رابطه ergun و در رژیم جریان آشفته بدلیل راه گزینی جریان در بستر کمتر از رابطه ergun تخمین زده شدند. نتایج cfd افت فشار همخوانی خوب با روابط zhavoronkov و همکارانش و reichelt نشان دادند. زیرا اثرات دیوار در این روابط در نظر گرفته شده است. مقادیر ضریب انتقال حرارت بی بعد با چند رابطه تجربی مقایسه شدند. مشاهده شد که ضریب انتقال حرارت بی بعد پیش بینی شده همخوانی بهتر با رابطه dixon و labua نشان می دهد. زیرا این رابطه تابعی از اندازه و شکل ذرات درون بستر می باشد. برای بررسی واکنش شیمیایی درون راکتور، یک مدل سینتیکی بر اساس قانون توانی برای تولید اولفین های سبک به روش سنتز فیشر- تروپش روی کاتالیست کبالت بیان شد. شبیه سازی های cfd واکنش شیمیایی با این مدل انجام شدند. اثرات دمای واکنش، شدت جریان جرمی خوراک و نسبت هیدروژن به منوکسید کربن(h2/co) روی تبدیل منوکسید کربن و گزینش پذیری محصولات در گستره دمایی k 15/523-15/463، شدت جریان جرمی kg/s 6-10×5/6-6-10×9/1 و نسبت 3-1 h2/co = بررسی شدند. همچنین کسر جرمی محصولات در نسبت های مختلف h2/co با استفاده از مدل cfd پیش بینی شدند. مشاهده شد که تبدیل منوکسید کربن با افزایش دما افزایش یافت در حالیکه با افزایش شدت جریان جرمی خوراک کاهش یافت. همچنین گزینش پذیری و کسر جرمی محصولات با افزایش دما و نسبت h2/co افزایش یافتند. با توجه به نتایج ارائه شده مشاهده شد که با افزایش مقدار هیدروژن به 6/0 و کاهش مقدار منوکسید کربن به 13/0 در دمای k 15/523 و شدت جریان جرمی kg/s 6-10 × 9/1 مقدار اولفین های سبک، اتیلن و پروپیلن، حداکثر مقدار را خواهند داشت.

راکتورهای بستر ثابت سهم زیادی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی دارند. درک کیفی خوب و توصیف کمی دقیق انتقال حرارت در راکتورهای بستر ثابت برای مدل سازی این تجهیزات لازم است. مدل های انتقال حرارت در راکتورهای بستر ثابت بر اساس مدل های سنتی ارائه شده در راکتورها با نسبت قطر لوله به ذره(n) بالا می باشد، که گرادیان دما در آنها کم است. راکتورها با n کم در فرآیندهای بسیار گرما گیر و گرما زا استفاده می شوند. یکی از مشکلات اصلی در زمینه مدل سازی انتقال حرارت در این راکتورها، بدست آوردن یا اندازه گیری پروفیل دمای درون بستر پر شده می باشد. تکنیک های اندازه گیری متفاوت یکی از دلایلی است که مدل های متفاوت بسیار زیادی تاکنون در مراجع بیان شده است. کارهای بسیاری توسط محققین برای بررسی هیدرودینامیک و انتقال حرارت در راکتورهای بستر ثابت با استفاده از cfd انجام شده است. با توجه به مطالعات انجام شده اثر شرایط دمایی سیال و بستر بر میزان انتقال حرارت و همچنین اثر جنس ذرات درون بستر بر توزیع دما و انتقال حرارت مورد بررسی قرار نگرفته است، لذا در این پژوهش هدف بررسی این شرایط با استفاده از cfd می باشد زیرا بنظر می رسد بررسی عملکرد راکتور در شرایط دمایی مختلف می تواند منجر به درک بهتر انتقال حرارت درون بستر شود که سبب افزایش راندمان تولید می شود. طراحی بستر ثابتی با n=5 و تعداد 95 ذره کروی از جنس آهن، نیکل و کبالت انجام شد. با استفاده از نتایج شبیه سازی پروفیل سرعت و توزیع دما در بستر تجزیه و تحلیل شده است. بردارهای سرعت درون بستر ثابت نشان می دهد که افزایش عدد رینولدز منجر به افزایش اختلاط درون بستر و ایجاد جریان های گردابی بین لایه های ذرات شده که باعث افزایش میزان انتقال حرارت در بستر می شود. کانتورهای دمایی درون بستر تأثیر شدید الگوی جریان بر پروفیل دما را نشان می دهد. پروفیل دما در بستر برای جریان با رژیم های آرام و ناآرام در شرایط دمایی متفاوت بررسی و نتیجه شد که بیشترین میزان انتقال حرارت در بستر برای حالتی که شار حرارتی در سطح ذرات تولید شود، اتفاق می افتد. تغییرات دما در طول بستر برای شرایط دمایی مختلف در رژیم های آرام و ناآرام جریان بررسی شده است. مشاهده شد که در رژیم های جریان آرام تغییرات دما بسیار سریع تر از رژیم های نا آرام رخ می دهد. همچنین در این کار اثر جنس ذرات بر نحوه ی جریان سیال و انتقال حرارت در بستر بررسی شده است و نشان داده شد که ذرات کبالت دارای کمترین اندازه ی سرعت و همچنین کمترین تغییرات دمایی در طول بستر تحت شرایط دمایی مشابه در مقایسه با ذرات آهن و نیکل می باشد. برای اعتبار سنجی شبیه سازی، نتایج آن با نتایج بدست آمده از روابط تجربی موجود در مقالات مقایسه شده است و سازگاری بسیار خوب بین این نتایج مشاهده شد. بطور کلی می توان نتیجه گرفت cfd فناوری توانمند برای طراحی راکتورهای بستر ثابت است.

آبگرمکن¬های خورشیدی ترموسیفونی از دو بخش اصلی کلکتور و مخزن آب گرم تشکیل شده است که کلکتور خود دارای چند قسمت از جمله صفحه جاذب که برای جذب انرژی خورشید می¬باشد تشکیل شده است. برای افزایش جذب انرژی از خورشید آنرا به رنگ سیاه انتخاب می¬کنند. این پایان نامه از دو بخش تشکیل شده است. که ابتدا با طرح ایده ای جدید ازصفحه جاذب کلکتور خورشیدی ازنوع جریان جوششی به شبیه¬سازی در نرم افزار eesپرداخته وقسمت¬های مختلف کلکتور بهینه شده است. سپس آبگرمکن خورشیدی نوع ترموسیفونی با صفحه جاذب از نوع جریان جوشش ساخته ومورد آزمایش قرار گرفت. در نتایج بدست آمده در شبیه سازی برای افزایش انرژی جذبشده از خورشید وضریب انتقال حرارت داخل سیال ترموسیفون بهترین طول برای صفحه جاذب 3/1 متر، فاصله بین صفحه جاذب و شیشه اول 10میلی متر و همچنین دو شیشه به جای یک شیشه می¬باشد. در نتایج تجربی بهترین بازده در زاویه¬ی2/38 درجه برای کلکتور که همان عرض جغرافیایی منطقه اردبیل است اتفاق می¬افتد و همچنین جریان جوششی از ساعت 11 شروع می¬شود که باعث افزایش ضریب انتقال حرارت می¬شود.

آبگرمکن¬های خورشیدی ترموسیفونی از دو بخش اصلی کلکتور و مخزن آب گرم تشکیل شده است که کلکتور خود دارای چند قسمت ازجمله مخزن آب می¬باشد که نقش آن این است که آب در آن قرار می¬گیرد و انرژی را در خود ذخیره می¬کند. این پایان نامه از دو بخش تشکیل شده است. که ابتدا با طرح ایده ای جدید از صفحه جاذب کلکتور خورشیدی از نوع جریان جوششی به شبیه¬سازی در نرم افزار ees پرداخته و قسمت¬های مختلف کلکتور بهینه شده است. سپس آبگرمکن خورشیدی نوع ترموسیفونی با صفحه جاذب از نوع جریان جوشش ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. در نتایج بدست آمده در شبیه سازی برای افزایش انرژی جذب شده از خورشید و دمای مخزن آب بهترین طول برای صفحه جاذب 3/1 متر، فاصله بین صفحه جاذب و شیشه اول 10میلی متر و همچنین دو شیشه به جای یک شیشه می¬باشد. در نتایج تجربی بهترین بازده در درصد پرشدگی 40% اتفاق می¬افتد و همچنین جریان جوششی از ساعت 11 شروع می¬شود که باعث افزایش ضریب انتقال حرارت می¬شود.

استفاده از ویژگی های گرمازا بودن فرایند حلقه شیمیایی احتراق با کمک پتانسیل برنامه matlab برای تامین حرارت ناشی از افت دما در فرایند ریفرمینگ نفتا با محوریت حذف کوره می باشد.