ایستگاه های نمک زدایی در ایران قدیمی می باشند. نیاز به بروزرسانی و بالا بردن تکنولوژی آنها ضروری می باشد. هدف از انجام این پایان نامه ارائه روش های بهبود ایستگاه ها می باشد. در این پایان نامه بهبود ایستگاه ها با استفاده از بالا بردن راندمان اختلاط و کاهش درجه شوری آب رقیق کننده بررسی شده است.

در فرهای جت برخوردی، جریان هوا توسط کانالهایی هدایت شده و از طریق نازلها بر روی سطح پخت پاشیده می شود. یکی از مشکلات این فرها، توزیع غیر یکنواخت سرعت در خروجی نازلها است. در پروژه حاضر، جهت یکنواختی بیشتر سرعت هوای خروجی از نازلها سطح مقطع کانالها به صورت مثلثی در نظر گرفته می شود. استفاده از کانالهای مثلثی افزایش یکنواختی را سبب می شود. اما باز هم سرعت هوای خروجی نایکنواختی دارد. بنابراین ایده استفاده از صفحاتی در طول کانالها جهت افزایش یکنواختی سرعت هوای خروجی، مطرح می گردد. در این تحقیق تأثیر استفاده از صفحات در داخل کانال مثلثی، در افزایش یکنواختی سرعت هوای خروجی بررسی شده است. برای دستیابی به هدف، ابتدا کانال مذکور شبیه سازی و جریان هوا در آن تحلیل گردید. برای تشکیل هندسه و توپولوژی مساًله از نرم افزارهای مکانیکال دسکتاپ و گمبیت استفاده گردید و برای تحلیل عددی میدان جریان درون کانال از نرم افزار فلوئنت استفاده شد. پس از تحلیل میدان جریان نهایتاً توزیع سرعت هوای خروجی از کانال مشخص گردید. این توزیع سرعت با آنچه از نتایج حل تجربی موجود بود مطابقت داشت. سپس صفحه ای در داخل کانال طراحی گردید تا بخشی از هوای ورودی را به سمت نازلهای خروجی هدایت کند. این امر نهایتاً یکنواختی سرعت هوای خروجی را بهبود بخشید تا به هدف مورد نظر دست بیابیم. میزان بهبود در ناحیه یک- سوم ابتدایی کانال حدود 8%، در یک- سوم میانی حدود 2% و در یک- سوم انتهایی حدود 3/1% حاصل گردید. در راستای ادامه پروژه حاضر، گزینه های دیگر نیز می توانند مورد آزمایش و بررسی واقع شوند.

سیستم خنک کننده روغن نیروگاه آبادان و اجزا مرتبط با آن در حالت پایدار و گذرا شبیه سازی شده است. قسمت های اصلی چرخه شامل یک مبدل پوسته و لوله خنک کن روغن، یک مبدل پوسته و لوله خنک کن هوای اتمایزینگ و یک مبدل لوله پره ای هوا خنک می‏باشد. در حالت پایدار، مبدل-های گرمایی موجود در سیستم با استفاده از روش ?-ntu به طور جداگانه شبیه سازی شده و سپس با اعمال شرایط کوپلینگ، رفتار کل سیستم به طور همزمان مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پاسخ گذرای سیستم در ازای تغییرات دمای ورودی به مبدل ها به صورت تجربی و تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحلیل معادلات دیفرانسیل جزئ? حاکم با استفاده از روش تبدیل لاپلاس و الگوریتم های عددی لاپلاس معکوس حل می‏شوند. مقایسه نتایج تجربی و تحلیلی تطابق خوبی را نشان می‏دهد. مطالعه فوق نشان می دهد که با کاهش دمای هوای ورودی به مبدل هوا خنک‏، دمای روغن و سایر قسمت ها به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد در حالی که تغییر دمای هوای مبدل اتمایزینگ اثر چندانی بر سایر قسمت های سیستم ندارد. همچنین با کاهش طول لوله‏های واصل و افزایش ضرایب انتقال حرارت، زمان گذار کاهش می‏یابد.

در این پایان نامه یک کلید نانو الکترواستیک با حضور نیروی مویینگی به روش تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته است. روش تحلیلی بکار رفته، روش تجزیه آدمین تصحیح شده می باشد. برای این منظور و برای نشان دادن صحت نتایج، روش عددی هم زمان با روش تجزیه آدمین تصحیح شده مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از روش تجزیه آدمین تصحیح شده با نتایج حاصل از روش عددی و مراجع معتبر مقایسه شده است و دقت خوبی را نشان می دهد. برای تحلیل یک کلید نانوالکترواستاتیک نقاط انتهایی پایداری کلید مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای مهم مورد بررسی از قبیل پارامتر دی الکتریک، مویینگی، کاسیمیر و ولتاژ در وضعیت نهایی محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که نقاط پایدار یک نانوکلید وابسته به پارامترهای معرفی شده می باشد و محدوده پایداری یک نانوکلید را با تغییر پارامترهای آن می توان تا حد خاصی افزایش و یا کاهش داد، لذا چینش خاص پارامترها باعث ایجاد رفتار متفاوت کلید می گردد. با قرارگیری چند پارامتر خاص پدیده ویژه ای بنام ضخامت دی الکتریک متعادل به وجود می آید. در این ضخامت، افزایش و یا کاهش مقدار پارامتر مویینگی تاثیری بر پایداری کلید ندارد. در تمامی حالات افزایش پارامتر ها باعث افزایش ولتاژ می شود. افزایش ولتاژ نیز باعث افزایش جابجایی، نیروی برشی و ممان خمشی نانوکلید در وضعیت انتهایی پایداری می گردد.

در این پایان‏نامه، مدل سازی احتراق تناوبی در محفظه احتراقی هلمهولتز بررسی شده است. محفظه احتراق شامل محفظه احتراق، سوپاپ مکانیکی فلاپر و لوله اگزوز می باشد. مراحل شبیه سازی عددی برای حل معادلات حاکم بر گونه های شیمیایی، جریان آشفته و تراکم ناپذیر در محفظه احتراق انجام شد. مدل هندسی محفظه احتراق با استفاده از نرم افزار گمبیت تولید و محفظه احتراق با شبکه بی سازمان دو بعدی با سلول های سه وجهی و لوله اگزوز با سلول-های با سازمان چهار وجهی گسسته سازی آنها صورت گرفت. معادلات ناویر– استوکس، انرژی و انتقال جرم برای سوخت متان حل شده اند. این کار در محیط نرم افزار تجاری فلوئنت با استفاده از روش حجم محدود انجام پذیرفت. به منظور جابه جایی سوپاپ ها و شبکه متحرک از زبان برنامه نویسی c++ برای ساختن udf استفاده شد که به نرم افزار فلوئنت اضافه گشت. جهت بررسی صحت تحلیل، نتایج شبیه سازی با نتایج عددی به دست آمده از سوخت پروپان مقایسه شده است. در ادامه فیزیک احتراق تناوبی با فشار ورودی pa2600 برای حالت های دیواره عایق و با اتلاف حرارت، به طور گسترده مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهدکه بین نمودارهای دما و فشار در احتراق تناوبی 60 درجه اختلاف فاز وجود دارد که با معیار ریلی مطابقت می کند. دمای متوسط در مقطع خروجی محفظه احتراق تناوبی k 1652 و در احتراق پیوسته k 2420 می‏باشد که این عامل یکی از دلایل کاهش آلاینده‏ها در احتراق تناوبی می‏باشد. میزان نیروی تولید شده توسط احتراق تناوبی بین 18/0 و 18/1 نیوتن است که می‏تواند در صنایع مختلفی از قبیل خشک‏کن‏ها مورد استفاده قرار گیرد.

در سال های اخیر، با توجه به قیمت بالای انرژی و روند رو به کاهش منابع موجود، لزوم استفاده از سیستم های با بازده بالاتر و یا فن آوری های جدیدتر الزامی است، این مسأله در فرهای پخت نان نیز قابل مطرح می باشد. ویژگی هایی مانند یکنواختی پخت، اتلافات حرارتی پایین، عدم وجود گازهای آلاینده در فضای تونل پخت و کاهش مصرف سوخت و هزینه از عوامل به کارگیری فرهای غیرمستقیم در مقایسه با فرهای مستقیم می باشند. در این تحقیق از یک مبدل حرارتی صفحه ای پره دار با پره های دندانه ای جهت کاربرد در فرهای غیرمستقیم استفاده شده است و به طراحی و بهینه سازی آن براساس توابع هدف مختلف با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تک هدفه زنبور عسل (ba) پرداخته شده است. همچنین از الگوریتم بهینه سازی چند هدفه زنبور عسل (moba) به منظور دستیابی به حل های بهینه ای که هر دو تابع هدف را به صورت همزمان تا حد مطلوبی بهینه می کند، استفاده شده است. مقادیر پارامترهای طراحی در یک نمونه از نتایج به دست آمده در بهینه سازی تک هدفه، و بر اساس کمینه سازی تولید آنتروپی به صورت طول جریان گرم و سرد و ارتفاع مبدل به ترتیب 389/0، 142/0 و 418/0 متر، ارتفاع، طول نیزه و ضخامت پره به ترتیب 34/9، 09/7 و 22/0 میلی متر و تعداد پره در واحد متر 5/193می باشند. نوآوری انجام شده در این مطالعه، ارائه الگوریتم هیبریدی زنبور عسل با اجتماع ذرات (bahpso) می باشد، که از این الگوریتم و همچنین الگوریتم های تک هدفه و چند هدفه زنبور عسل جهت مقایسه و اعتبار سنجی نتایج به دست آمده از این مطالعه با نتایج مراجع استفاده شده است. برای نمونه در بهینه سازی تک هدفه و بهینه سازی بر اساس کمینه سازی هزینه ی سالیانه کلی، نتایج به دست آمده از این مطالعه توسط الگوریتم های ba و bahpso به ترتیب به میزان 7/4% و 5% بهتر از نتایج به دست آمده از الگوریتم رقابت استعماری (ica) می باشند. همچنین در بهینه سازی چند هدفه و بهینه سازی بر اساس دستیابی به بیشینه ی کارآیی و کمینه ی هزینه ی سالیانه کلی، نتایج به دست آمده از الگوریتم moba در برخی از محدوده ها بهتر از نتایج به دست آمده از الگوریتم چندهدفه ژنتیک ( nsga-ii) می باشد.

شهر اهواز به دلیل نزدیکی آن به خلیج فارس، دارای رطوبت بالا می باشد. در رطوبت بالا راندمان برج خنک کن به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. از طرفی به نظر می رسد تابش خورشید نیز به عنوان یک منبع حرارتی خارجی بر عملکرد برج خنک کننده تاثیر بگذارد. در پایان نامه حاضر شبیه سازی و بهبود عملکرد برج ها ی خنک کننده قطار شهری اهواز که از نوع جریان متقاطع می باشد، صورت پذیرفته است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار دو سیال آب و هوا، با استفاده از قوانین بقای جرم و انرژی استخراج گردیده و به روش عددی تفاضل محدود حل شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که متغیر محیطی که فرایند خنک سازی درون برج را تحت تاثیر مستقیم خود دارد، دمای حباب تر هوای ورودی به برج می باشد. جهت کنترل دمای حباب تر، به طراحی چرخ دسیکنت مناسب با شرایط آب و هوای شهر اهواز پرداخته شد. بدین منظور با استفاده از روابط مربوط به دما و رطوبت مطلق هوای خروجی از چرخ دسیکنت، تاثیر کاربرد آن همراه با یک مبدل حرارتی بر روی کاهش دمای حباب مرطوب خروجی از مبدل حرارتی مورد بررسی قرار گرفت و پارامترهای بهینه و کمترین دمای حباب مرطوب هوای خروجی از مبدل حرارتی انتخاب شد. با استفاده از پارامترهای بهینه چرخ دسیکنت می توان بیش ترین دمای حباب تر شهر اهواز را بیش از 6 درجه و دمای آب خروجی از برج را بیش از 3 درجه کاهش داد. در بخشی دیگر به منظور بررسی نقش تابش خورشید بر عملکرد برج خنک کن، نتایج آزمایشات در دو حالت با سایبان و بدون سایبان و مدلسازی انجام گرفته، نشان داد که در شرایط تابستان اهواز، سایبان بر عملکرد برج خنک کننده بسیار موثر بوده و به طور متوسط 0.75 درجه بر کاهش دمای آب خروجی برج تاثیر می گذارد که این کاهش دما برای برج با دامنه 5 مقدار قابل توجهی می باشد. و همچنین درحالت برج با سایبان خطای بین نتایج تجربی و مدلسازی به طور متوسط 85/1% کاهش می یابد.

در پژوهش حاضر، یک واحد آب‏گرم کن خورشیدی فعال، شبیه سازی و طراحی شده است. آب‏گرم کن خورشیدی به‏گونه ای طراحی شده که برای تأمین آب گرم یک خانواده 4 یا 5 نفره در شهر تهران مناسب باشد، هم‏چنین تأثیر مواد تغییرفاز دهنده بر عملکرد مخزن ذخیره و سهم پوشش خورشیدی آبگرمکن بررسی شده است. یک بخش مهم و حیاتی در سیستم های خورشیدی سیستم ذخیره سازی گرما می باشد. به‏منظور افزایش ظرفیت و بهبود ذخیره سازی گرما در مخازن آب گرم خورشیدی، از مواد تغییرفاز دهنده موسوم به pcm استفاده شده است. مواد به‏کار رفته به‏شکل کپسول‏های کروی حاوی پارافین می‏باشند. برای حل معادلات حاکم بر سیستم از روش حجم محدود ضمنی استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه‏سازی حاکی از آن است که، مقدار ماده ی تغییرفاز دهنده مورد نیاز، کاملاً به خواص حرارتی آن بستگی دارد. هم‏چنین بهترین دمای ذوب برای ماده ی تغییرفاز دهنده دمایی است که به دمای آب گرم مصرفی نزدیک تر باشد. در نتیجه افزودن ماده تغییرفاز دهنده، انرژی کمکی مورد نیاز آب‏گرم‏کن به میزان 9 تا 14 درصد کاهش یافته است.

تحقیق حاضر به منظور ارائه ترکیبی از منابع مختلف انرژی برای استفاده در مناطق روستایی و بررسی امکان استفاده از انرژی های تجدید پذیر در بخش روستایی استان فارس، طراحی و به اجرا درآمد. در این تحقیق با توجه به اهمیت و تأثیرگذاری رژیم دمایی منطقه و شرایط اقلیمی بر میزان مصرف نهاده های مختلف انرژی، با توجه به جغرافیای منطقه، استان فارس به سه ناحیه دمایی گرم، معتدل و سرد تقسیم گردید و در هر یک از این مناطق روستا هایی انتخاب گردید. در هر روستا 4 خانوار مورد بررسی و ممیزی مصرف انرژی قرار گرفتند؛ و در دو مورد نیز با توجه به پتانسیل بسیار خوب انرژی خورشیدی در استان (2/5 تا 4/5 کیلووات ساعت بر متر مربع) برنامه ریزی لازم جهت استفاده از این منبع تجدید پذیر به صورت عملی (برق خورشیدی و آب گرم خورشیدی) انجام گردید. هزینه های زیاد اجرای طرح برق خورشیدی، باعث شد تا اجرای این طرح به صورت عملی توجیه نداشته باشد، ولی در مقابل اجرای طرح تأمین آب گرم خورشیدی با زمان بازگشت سرمایه یک ساله توجیه پذیر بود و به اجرا در آمد. به منظور بررسی وضعیت به کارگیری انرژی، پرسشنامه ای جهت ممیزی مصرف انرژی در خانوارهای روستایی منطبق با استاندارد asabe/s612 طراحی و مورد استفاده قرار گرفت. به وسیله اطلاعات مستخرج از این پرسشنامه، میزان مصرف منابع مختلف انرژی توسط تجهیزات مختلف مورد استفاده مشخص گردید. از سوی دیگر به منظور ارزیابی امکان استفاده از سبدی تلفیقی از دوازده منبع انرژی قابل دسترس، 6 فاکتور مختلف ایمنی، در دسترس بودن، میزان انتشار دی اکسید کربن، هزینه سرمایه گذاری اولیه، هزینه تولید و سهولت ذخیره سازی در نظر گرفته شد و نظرات کارشناسان جهاد کشاورزی به عنوان سیاست گذاران و مجریان سیاست های توسعه ای در بخش روستایی، به کمک نرم افزار expert choice 11 مورد تحلیل سلسله مراتبی قرار گرفت. با اطلاعات جمع آوری شده و با استفاده از نرم افزار vensim مدلی برای پیش بینی نسبت پتانسیل انرژی قابل تولید از منابع تجدید پذیر به انرژی مصرفی با افق دید سال 1400، با استفاده از چهار زیر مدل مختلف پیش بینی روند تغییر جمعیت بخش روستایی، روند تغییرات جمعیت دام و طیور ، تولید ضایعات و روند تغییرات مصرف انرژی تدوین گردید. خروجی مدل پیش بینی مصرف انرژی در استان حاکی از آن بود که با توجه به پیش بینی افزایش تقاضا برای انرژی تا 150% طی 20 سال دوره تدوین مدل، نیاز به تغییر سیاست های انرژی رسانی به مناطق روستایی استان بسیار جدی است و با توجه به تحلیل های چند معیاره انجام شده، باید ترکیب منابع انرژی مورد نیاز را با در نظر گرفتن منابعی مثل چوب، منابع زمین گرمایی، خورشیدی و بادی و ... در کنار منابع متداول فسیلی موجود در نظر گرفت.

در صنعت استفاده از جت برخوردی در فرایند‎های انتقال حرارت به علت وجود آشفتگی‎، تمرکز و سرعت بالا، رو به افزایش است.در این پژوهش به بررسی تأثیر زاویه پخش‎شدگی جریان پس از خروج از دهانه نازل بر انتقال حرارت دسته جت، با چینش جابجا شده پرداخته شده است. بررسی‎ها به کمک روش عددی v2-f در فواصل مختلف بی‎بعد نازل‎ها از یکدیگر و از سطح برخورد، به ازای عدد رینولدز 30000 انجام شده است. فضای محاسباتی به دو قسمت کانال توزیع کننده جریان و محفظه اصلی تقسیم می‏شود. ابتدا با استفاده از مدل آشفتگی k-?، کانال توزیع کننده، جریان حل شده و سپس با در نظر گرفتن الگوی جریان بدست آمده در خروجی نازل‎ها، به عنوان ورودی در حل محفظه اصلی، با استفاده از مدل آشفتگی v2-f الگوی جریان و انتقال حرارت محفظه اصلی شبیه‎سازی شده است. نتایج بدست آمده از حل کانال توزیع کننده جریان، بیانگر توزیع غیر‎یکنواخت سرعت جریان بین نازل‎ها و افزایش سرعت، پخش‎شدن و انحراف جریان پس از خروج از دهانه نازل‎ها است. علاوه بر این، نتایج حاصل از حل محفظه اصلی نشان می‏دهد که به علت افزایش سرعت جریان در خروجی نازل‎ها، عدد ناسلت بیشینه و میانگین بدست آمده روی سطح هدف افزایش یافته است.

در این پژوهش، انتقال گرما و جرم در بافت نان حین پخت، در یک محیط انتقال حرارت ترکیبی جت برخوردی و تشعشع مادون قرمز مدل سازی شده است. مدل سازی براساس تئوری تبخیر-میعان انجام می شود که در آن علاوه برحل معادله پخش گرما، پخش جرمی بخارآب و آب به صورت مجزا در نظرگرفته می شود. معادلات با روش تفاضل محدود گسسته سازی شده و با یک روش ضمنی گذرا (روش اولر) که بی قید و شرط پایدار است، در نرم افزار مطلب مورد حل قرار می گیرند. هدف از انجام این پروژه، بررسی قابلیت انتقال حرارت ترکیبی، جت برخوردی هوای گرم و تشعشع مادون قرمز، در بهبود رنگ محصول نهایی نسبت به سیستم جت برخوردی هوای گرم می-باشد. نتایج نشان دادند، که در دقایق پایانی پخت، با جایگزین شدن جت برخوردی با تشعشع مادون قرمز در توان مناسب (300-500 وات)، دمای نهایی سطح از °c120 در پخت با جت برخوردی به حدود°c150که برای تکمیل رنگ محصول ضروری است، می رسد، این درحالی است که دمای هسته به تدریج افزایش یافته و فرصت کافی جهت افزایش دمای سطح وجود دارد. با افزایش توان تشعشعی، دمای سطح نهایی بالاتر در زمان کمتر حاصل می-شود که این امر توان را به عنوان ابزاری جهت کنترل رنگ و با در نظرگرفتن محدودیت کاهش زمان پخت مطرح می کند. با افزایش عمق نفوذ، دمای نهایی سطح کاهش یافته و با کاهش اختلاف دمای سطح و هسته، قابلیت بهبود رنگ کاهش می یابد.

حدود سه دهه است که کشور های صنعتی جهان ، استفاده از روش تکنولوژی پینچ را در طراحی سایت های کارخانه ها و شرکت هایی که مصرف انرژی حرارتی و سوختی بالایی دارند ،در دستور کار قرار داده اند. که البته در کشورهای جهان سوم نیز اقداماتی شده است ولی هنوز به جایگاه اصلی خود نرسیده است. با استفاده از این تکنولوژی نسبتا نوین ، میزان مصرف انرژی را که به صورت یوتیلیتی های سرد و گرم مصرف می شود می توان به میزان چشمگیری کاهش داد. این پروژه با استفاده از تکنولوژی پینچ (pinch technology)و بازیافت حرارت (heat recovery) توانست میزان مصرف انرژی از قبیل سوختی و الکتریکی را کاهش داده و هزینه های آلاینده ها نیز که نتیجه مصرف سوخت های فسیلی است کاهش چشمگیری داشته باشد.در این مطالعه ی امکان سنجی ، با استفاده از نرم افزار aspen plus به شبیه سازی سایت ngl 400 پرداخته و سپس با استفاده از نرم افزار aspen energy analyzer به استخراج داده ها از aspen plus و بررسی داده های استخراج شده جهت آنالیز پینچ پرداخته شد. با مطالعه و بررسی انجام شده مشخص شد که در فرایند ها گرمای زیادی وجود دارد که هدر می رود و نیز گاز خروجی توربین گازی بدون استفاده به محیط زیست رها می شود. برای اینکه بتوان از گرما و سرمای موجود بهره کافی را برد، باید تا جای ممکن از انتقال حرارت فرایندی بجای انتقال حرارت یوتیلیتی بهره گرفت که با اصلاح شبکه ساختاری مبدل ها به این موضوع پرداخته شد. در نهایت برای اینکه صرفه اقتصادی این کار مطالعاتی سنجیده شود، با توجه به صرفه جویی های انجام شده در بخش انرژی و مخارج و هزینه های طراحی مبدل های حرارتی، زمان بازگشت سرمایه انجام این پروژه محاسبه و بررسی شده است.

تلفیق دو موضوع جت برخوردی و نانوسیالات ایده ای خلاقانه و در عین حال جدید است که می تواند روندی نو در زمینه ی طراحی جت های برخوردی باشد. پژوهش حاضر به بررسی جت برخوردی اسلات نانوسیال در جریان های آرام و آشفته پرداخته و دو حالت اصلی در طراحی ساختار جت، یعنی جت آزاد و جت محصور، در آن بررسی شده است. برای این منظور ابتدا جت های برخوردی و سپس نانوسیال به شکل مختصر توضیح داده شده اند. در مطالعه ی جریان های آشفته در جت های محصور و آزاد به ترتیب از دو مدل و استفاده شده است. همچنین در جریان آشفته از نانوسیال اکسید مس ( ) با پایه ی آب و نانوذرات دارای قطر متوسط 29 نانومتر، و در جریان آرام از نانوسیال آلومینا ( ) با پایه ی آب و ذرات با قطر متوسط 47 نانومتر استفاده شده است. برای یک شبیه سازی مناسب از نانوسیال، خواص ترموفیزیکی آن برحسب دما مدل سازی و نتایج به دست آمده از حل برای بعضی از حالت ها با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود مقایسه شده اند. با توجه به نتایج به دست آمده، انتقال حرارت جت نانوسیال از آب خالص بیشتر است، و با افزایش غلظت بیشتر می شود. همچنین استفاده از نانوسیال موجب افزایش ضریب اصطکاک سطحی می شود که این موضوع یکی از مهم ترین کاستی های نانوسیال در جت های برخوردی است. در نهایت برای بررسی توجیه استفاده از نانوسیال در جت های برخوردی، متغیر کارایی سیال تعریف خواهد شد.

در اثر احتراق گاز طبیعی محصولات احتراق مختلفی به وجود می آید، برخی از آن ها وابستگی زیادی به ترکیب گاز طبیعی، نسبت سوخت به هوا و شرایط احتراقی دارند. همچنین تغییرات ترکیب گاز طبیعی تاثیر زیادی بروی ارزش حرارتی و تلفات دودکشی خواهد داشت. تحلیل تغییر ترکیب گاز طبیعی، نسبت سوخت به هوا و شرایط احتراق بر محصولات احتراق نیازمند حل روابط و مکانیزم های پیچیده احتراقی است که این امر خود سبب افزایش میزان خطا و همچنین افزایش زمان محاسبات می شود. به همین دلیل استفاده از روش های مدل سازی که دارای قدرت پیش بینی و دقت بالایی هستند ضروری می شود. در این پژوهش با استفاده از روش تعادلی و مکانیزم های احتراقی مدلی طراحی شده که با استفاده از آن می توان محصولات احتراق گاز طبیعی، ارزش حرارتی و راندمان احتراق را در شرایط مختلف پیش بینی کرد. با تغییر ترکیب گازطبیعی می توان تا 40% ارزش حرارتی را افزایش داد. به طور متوسط افزایش 10 درصدی نسبت هوا به سوخت سبب کاهش 60 درصدی غلظت و کاهش 4 درصدی غلظت در محصولات احتراق می شود. به طور کلی افزایش غلظت متان در گاز طبیعی سبب کاهش ارزش حرارتی و کاهش آلاینده ها می شود و افزایش غلظت هیدروکربن های سنگین تر در گاز طبیعی سبب افزایش ارزش حرارتی و افزایش میزان آلاینده ها در خروجی احتراق می شود.

در این مطالعه بهینه‏سازی توان مصرفی سیکل تراکم چند مرحله‏ای هوای فشرده مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور این کار یک سیکل تراکم دو مرحله‏ای همراه با خنک‏کن میانی شرکت پتروشیمی فجر در نظر گرفته شد. این سیکل شامل دو عدد کمپرسور گریز از مرکز و یک خنک‏کن میانی از نوع پوسته - لوله می‏باشد. برای مدل‏سازی توان مصرفی سیکل روابط دقیقی برای بیان بازده آیزنتروپیک کمپرسورها و کارایی حرارتی خنک‏کن میانی بر اساس شرایط کارکردی آن‏ها محاسبه شده که مدل‏سازی را به حالت واقعی نزدیک‏تر کرده است. در این روابط بازده آیزنتروپیک کمپرسورها به صورت تابعی از دمای هوای ورودی بوده، و کارایی حرارتی خنک‏کن تابعی از دمای هوای ورودی به خنک‏کن، دمای آب ورودی و دبی حجمی هوای ورودی به آن است. به منظور مدل‏سازی دمای هوای خروجی از خنک‏کن و محاسبه‏ی کارایی حرارتی آن، الگوریتم شبکه‏ی عصبی استفاده شد. برای بهینه‏سازی توان مصرفی سیکل روش لاگرانژ مورد استفاده قرار گرفت. توان مصرفی هر کدام از کمپرسورها تابع هدف بوده، و بازده آیزنتروپیک کمپرسور اول و دوم، کارایی حرارتی خنک‏کن میانی و تولید آنتروپی سیکل قیدهای حاکم بر مساله هستند. برای بهینه‏سازی توان مصرفی سیکل نسبت فشار در کمپرسورهای اول و دوم تغیر داده شده است. مدل‏سازی انجام شده در مقایسه با نتایج تجربی دارای دقت مناسبی بوده و همچنین نتایج نشان دادند که برای خنک‏کن میانی امکان دست‏یابی به کارایی حرارتی بالاتر از یک وجود دارد. بهینه‏سازی انجام شده، باعث کاهش توان مصرفی سیکل به ویژه در فصل تابستان شد، به طوری‏که در کمترین حالت باعث کاهش توان مصرفی سیکل به مقدار 80/2% و در بیشترین حالت این مقدار 72/8% بوده ‏است.

توسعه ی فرآیندهای جداسازی و استفاده از روش های بهینه، از دغدغه های محققین این عرصه می باشد. در دو دهه ی اخیر و با توسعه ی فناوری نانو، افق روشنی پیش روی دانشمندان گشوده شده است. از جمله دستاوردهای این فناوری، نانولوله های کربنی بوده است. تحقیقات نشان داده است که این نانولوله ها از پتانسیل بالایی جهت استفاده در فرآیندهای جداسازی گازها و مایعات برخوردار هستند. در این تحقیق، جداسازی مخلوط متان و نیتروژن در سه نسبت مولی مختلف و در اختلاف فشار 1000، 500 و 200 پاسکال با استفاده از نانولوله های کربنی مرتب شده ی عمودی مورد تحقیق قرار گرفت. دو نوع نانولوله ی مختلف با قطرهای داخلی 8 و 24 نانومتر برای مدل کردن غشا انتخاب شد. برای شبیه سازی این فرآیند از روش دینامیک مولکولی استفاده شد و شرایط مرزی متناوب در سه راستا اعمال شد. داده های بدست آمده با نتایج حاصل از فرآیند تجربی مقایسه شد. نتایج نشان داد که نفوذپذیری و انتخاب گری گاز متان با افزایش اختلاف فشار دو طرف غشا و همچنین با افزایش نسبت مولی اولیه ی متان، افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که در اثر افزایش نسبت مولی اولیه ی متان و افزایش اختلاف فشار، نفوذپذیری نیتروژن کاهش می یابد. به دلیل ایده آل و بدون نقص بودن نانولوله های مورد استفاده در این تحقیق، مقادیر پارامترهای حاصل از شبیه سازی بیشتر از نمونه ی تجربی بودند. با توجه به نتایج بدست آمده می توان گفت که کاهش طول نانولوله ها می تواند سبب افزایش انتخاب گری غشا شود.

پاتیل کش حمل سرباره، وظیفه انتقال پاتیل حاوی سرباره از زیر کوره قوس الکتریک به سمت چاله های سرباره را بر عهده دارد. این امر موجب می شود که این خودروها در دوره زمانی کارکرد در معرض حرارت بالای پاتیل با دمای بالاقرار بگیرند. این دوره باعث ایجاد تخریب پاتیل کشمی شود. در پایان نامه حاضر این خودرو با استفاده از نرم افزار سالیدورک، مدل سازی شده است. پس از ایجاد شبکه های محاسباتی با نرم افزار تولید شبکه با استفاده از کد فلوئنت مورد تحلیل حرارتی قرار گرفتهوتأثیر پاتیل بر اجزاء مختلف، به‏خصوصجک های هیدرولیک بررسی شده است. اعتبار سنجی تحلیل با استفاده از مقایسه داده هاینرم افزاری با عکس هایی که با دوربین هایحرارت سنج گرفته شده صورت پذیرفت. مقایسه داده ها با عکس هایir حاکی از صحت تحلیل حرارتی انجام گرفته می‏باشد. پس از اطمینان از صحت تحلیل، انتقال حرارت پاتیل کش با ضرایب صدور پایین تر مورد بررسی قرار گرفت. این در حالی است که تحلیل اولیه با ضریب صدور یک که اجزاء پاتیل‏کش، سیاه در نظر گرفته شده انجام شد. تحلیل های انجام گرفته با ضریب صدور پایین تر نتایج قابل توجهی را نشان می دهد. بدین شکل که با کاهش ضریب صدور، انتقال حرارت پاتیل بر اجزا و هم‏چنین ایجاد و بهبود سپر محافظتی بر روی جک هامی تواند تا حدودی دمای شاخک و جک ها را که بیشتر در معرض انتقال حرارت تشعشع ساطع شده از پاتیل داغ را کاهش دهد. در پایان نیز راه‏کارهایی بر این مبنا جهت بهبود انتقال حرارت پاتیل کش بیان شد.

در این پایاننامه فرایند مدل سازی و شبیه سازی جریان درون پمپ چند فاز دو پیچی ارائه شده است. با توجه به جدید بودن این پمپ ها، در ابتدا به معرفی پمپ چند فاز دو پیچی پرداخته شده و سپس مزایا و معایب آن مورد بررسی قرار گرفته است. در پمپ چند فاز پیچی، سه نوع مجرای نشتی وجود دارد که جریان از این مجاری به قسمت مکشی برگشت می کند. از بین این مجاری، مجرای پیرامونی دارای بیشترین سهم از نشتی های پمپ است. برای عملکرد مناسب پمپ چند فاز دو پیچی، لازم است که کسر حجمی کوچکی از مایع وجود داشته باشد تا این مجاری به خوبی آب بندی شوند. پمپاژ سیالی با کسر حجمی 100 درصد گاز ورودی زمانی ممکن خواهد بود که بتوان مقداری از فاز مایع را جهت آببندی مجاری در پمپ گردش داد. این مساله سبب شده که طراحی داخلی پمپ با چالش هایی روبرو شود. از طرفی هندسه ی پیچیده پمپ نیز مدل سازی آن را دشوار نموده است. برای مدل سازی و شبیه سازی پمپ از دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. هندسه ی پمپ با استفاده از نرم افزارهای طراحی به کمک رایانه مانند سالید ورکس تولید شده است. گسسته سازی مدل تولید شده برای دستیابی به شبکه محاسباتی با استفاده از نرم افزارهای تولید شبکه مانند گمبیت صورت گرفته است. هندسه جریان درون پمپ توسط سلول های چهار وجهی و به صورت بی سازمان شبکه بندی شده است. سپس حل جریان با استفاده از نرم افزار فلوئنت صورت گرفت. پمپ چند فاز دو پیچی در دو حالت ورودی تک فاز تراکم ناپذیر و ورودی دو فاز تراکم پذیر شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی به صورت کانتورهای فشار، سرعت و بردارهای سرعت ارائه شده است. نتایج این بررسی ها به صورت تغییرات دبی بر حسب تغییرات فشار، نحوه ی توزیع فشار در طول پمپ و دبی جریان های برگشتی نسبت به افزایش فشار ارائه شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزایش فشار، نشتی ها از مجاری پیرامونی شدیدا افزایش پیدا می کنند. توزیع فشار درون پمپ در حالت ورودی تک فاز، خطی بدست آمد. در حالت ورودی دو فاز، با افزایش کسر حجمی گاز ورودی، توزیع فشار غیر خطی شده است.

در این پایان نامه مساله انتقال حرارت پایا در هندسه های دوبعدی و سه بعدی به روش عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. روش عددی مدنظر، روش المان مرزی می باشد و در این پژوهش برای افزایش کارایی آن از تکنیک تجزیه دامنه نیز استفاده شده است. برای این منظور ابتدا فرم انتگرال مرزی معادله ی حاکم بدست آمده و با کمک روش المان مرزی و استفاده از المان های ثابت به تحلیل چند مثال دوبعدی و سه بعدی پرداخته شده است و نتایج بدست آمده به کمک منابع معتبر مورد راستی آزمایی قرار گرفته است. سپس همان مثال ها به کمک تکنیک تجزیه دامنه تحلیل شده است. بدین ترتیب که ابتدا دامنه محاسباتی اصلی باتوجه به هندسه ی مورد مطالعه به دو یا چند زیردامنه تقسیم شده؛ حال یک حدس اولیه برای مرزهای مجازی بوجود آمده انتخاب شده و به روش المان مرزی متداول تحلیل می شود. سپس جواب های بدست آمده برای زیردامنه ها با یک الگوریتم مشخص تصحیح شده و دوباره به عنوان کاندید جواب انتخاب می شود و این روند تا رسیدن به جواب نهایی ادامه می یابد. در نهایت نتایج بدست آمده در این بخش جهت اعتبارسنجی، با نتایج بخش قبل مقایسه شده است. بدین ترتیب ضمن بیان صحت و کارایی تحلیل مسایل انتقال حرارت به روش المان مرزی و تکنیک تجزیه ناحیه، مقدمات لازم جهت اعمال پردازش موازی برای این روش مهیا شده است.

مواد کامپوزیتی مواد پیشرفته ای هستند که به طور گسترده در ساخت تجهیزات گوناگون از قبیل انواع توربین ها، راکتورها، سپرهای حرارتی و ... به کار برده شده اند. بنابراین تحلیل گرمایی این مواد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. معادله فوریه در بعضی از شرایط قادر به پیش بینی صحیح توزیع دما نیست. بنابراین در سال های اخیر، مبحث انتقال حرارت غیرفوریه ای بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است. از سوی دیگر، حساب کسری نیز قابلیت های بالای خود را در مدل نمودن رفتارهای غیرعادی و میانی در بسیاری از پدیده های انتقال نشان داده است. هدایت حرارتی مواد کامپوزیتی به طور گسترده با استفاده از مدل های غیرفوریه بررسی شده اند. اما تاکنون از طریق مدل های برپایه حساب کسری بررسی نشده اند. در این پایان نامه، از قابلیت های حساب کسری در مدل نمودن رفتارهای غیرعادی در پدیده انتقال حرارت در مواد کامپوزیت استفاده گردیده است. برای این منظور، دو مسئله غیرفوریه ای بررسی شده که از روش ضمنی برای حل معادلات حاکم استفاده شده است. با توجه به اینکه هیچ کار تجربی در بررسی انتقال حرارت غیرفوریه در مواد کامپوزیت انجام نشده است، در مسئله اول به بررسی انتقال حرارت در شن پرداخته شده که نزدیکترین محیط به محیط کامپوزیت را دارا می باشد. نتایج این بررسی نشان دهنده ی برتری مدل حساب کسری نسبت به سایر مدل ها در بررسی انتقال حرارت غیرفوریه ای در شن می باشد. در مسئله دوم انتقال حرارت غیرفوریه در مواد هدفمند که نوعی ماده کامپوزیتی می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این بررسی نشان داد که سرعت موج گرمایی به پارامترهای غیرهمگنی خواص جسم وابسته است به گونه ای که هر چه مقدار پارامترهای غیرهمگنی در جسم بیشتر باشد سرعت موج گرمایی بیشتر است و هرچه مقدار تاخیر زمانی بیشتر باشد، موج ایجاد شده دارای سرعت کمتری می باشد.

در این پایان نامه مدل سازی و شبیه سازی سیکل تبرید تراکمی بخار در حالت پایدار انجام شده است. برای هر یک از اجزای اصلی سیستم مانند کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و لوله موئین یک مدل ریاضی ارائه شده است. این مدل ها بر اساس اصول انتقال حرارت، ترمودینامیک و منحنی های مشخصه اجزاء استخراج شده-اند. با به کارگیری مدل سازی انجام شده برای هر یک از اجزاء سیکل، مدل سازی کل سیکل بصورت یکپارچه انجام شده و شبیه سازی آن توسط نرم افزار ees صورت گرفته است. با استفاده از شبیه سازی پیش بینی مشخصه های سیستم مانند نرخ دفع حرارت در کندانسور، کار کمپرسور، اثر تبرید و ضریب عملکرد سیستم در شرایط محیطی متفاوت انجام شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با با داده های تجربی به دست آمده از بررسی آزمایشگاهی یک دستگاه کولر گازی دو تکه مقایسه شده و مشخص گردید که مدل ارائه شده می تواند با دقت خوبی عملکرد سیستم را پیش بینی نماید. متوسط اختلاف بین نتایج تجربی و مدل جهت پیش بینی ضریب عملکرد 7% می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش یک درجه دمای هوای محیط ضریب عملکرد سیکل 3.5% کاهش می یابد و با افزایش 10% رطوبت نسبی هوای محیط ضریب عملکرد به طور متوسط 5/6% افزایش می یابد. افزایش 10% در دبی حجمی هوای عبوری از روی کندانسور، سبب افزایش 2/3% در ضریب عملکرد سیکل می شود. همچنین تأثیر افزایش سطح کندانسور بر میزان حرارت دفع شده در کندانسور بررسی گردید و مشخص شد که در دمای ثابت محیط با افزایش سطح کندانسور تا حد مشخصی، دفع حرارت از آن محسوس بوده و با شیب مطلوبی افزایش می یابد اما با افزایش بیشتر سطح، تغییر چندانی در افزایش حرارت دفع شده در کندانسور مشاهده نمی شود.

در این پژوهش یک فن گریز از مرکز مینیاتوری رایانه کیفی به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی عددی رفتار جریان سیال شامل مدل سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در فضای محاسباتی درون فن می‏باشد. مدل سازی هندسی با نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (cad) صورت گرفته است. سپس، ناحیه محاسباتی ایجاد شده به نرم افزار تولید شبکه انتقال یافته است. شبکه‏ای متراکم درون هندسه پیچیده فن گریز از مرکز تولید شده است. تولید شبکه بر اساس اعمال توابع اندازه کارآمد به‏منظور ریزسازی شبکه حول پره‏ها و پیش‏گیری از تراکم بیش از حد شبکه در سایر نواحی می‏باشد. فضای محاسباتی با سلول های بی سازمان تتراهدرال گسسته شده است. با تعیین شرایط مرزی و چارچوب مرجع چرخان به حل جریان پرداخته شده است. شبیه سازی جریان آشفته درون فن از مدل آشفتگی k-? تحقق پذیر به همراه روش رفتار دیواره پیشرفته بهره برده است. نتایج حل جریان به صورت توزیع فشار، توزیع سرعت و نمایش خطوط جریان در مقاطع مختلف درون فن ارائه شده است. پس از شبیه سازی جریان و پیش بینی رفتار سیال به اصلاح هندسه به منظور بهبود بازدهی و عملکرد فن پرداخته شده است. اصلاح هندسه فن منجر به افزایش 8/5 درصدی دبی جریان خروجی شده است. این افزایش دبی بدون افزایش سرعت دورانی پروانه فن حاصل شده و تنها بر اثر بهینه‏سازی هندسه فن می‏باشد. هم‏چنین اصلاح هندسه باعث حذف جریان بازگشتی در پشت پره‏های راهنما و در نزدیکی زبانه حلزونی شده است. اندازه‏گیری توان مصرفی، فشار و دبی به صورت تجربی صورت گرفته است. اندازه‏گیری‏ها در سه حالت کارکرد فن در سرعت‏های دورانی 4000، 4500 و 5000 دور بر دقیقه انجام شده است. مقایسه نتایج عددی و تجربی اختلاف بیشینه 8 درصد و کمینه 5 درصد را نشان داده است.

در این مطالعه انتقال حرارت درون محیط متخلخل مدلسازی شده است. حل معادلات میکروسکوپیک در محیط متخلخل بسیار پیچیده است. برای همین به جای هندسه ی پیچیده ی محیط متخلخل از یک هندسه ی متناوب مانند دسته استوانه هایی با سطح مقطع مربع، استوانه یا هر شکل دیگر، استفاده می کنند. و به دلیل متناوبی بودن هندسه ی جریان تنها یک سلول را به عنوان حجم مبنای نماینده انتخاب می کنند و معادلات میکروسکوپیک را بر آن حل می کنند. در این مطالعه یک دسته استوانه با سطح مقطع را درنظر گرفته شده که از دو طرف تا بینهایت ادامه دارند، و یک جریان ماکروسکوپیک که یک گرادیان دمای ماکروسکوپیک عمود بر آن یا در جهت آن است، درنظر گرفته شده است. پس از حل میدان سرعت و دمای میکروسکوپیک بر روی سلول واحد، ترم های مجهول پخش دمایی و تورتیسیتی را که پس از متوسط گیری حجمی بر روی معادله ی انرژی بوجود آمده اند، با حل مستقیم به دست آورده می شود. پس از به دست آوردن این ترم های مجهول، این نتایج با نتایج موجود از مطالعه ی دیگران مقایسه شده و موافقت خوبی بین آنها دیده می شود. پس از اینکه ترم های مجهول معادله ی انرژی ماکروسکوپیک به دست آورده شد، آنگاه بر روی ده سلول متوالی این معادله حل می شود و با حل معادلات میکروسکوپیک مقایسه می شود.

استفاده از سیستم های ذخیره سازی با گرمای نهان با استفاده از مواد تغییرفاز دهنده یک راه موثر برای ذخیره سازی انرژی حرارتی است و دارای مزیت هایی مانند چگالی بالای ذخیره سازی انرژی و طبیعت دما ثابت در طی فرآیند ذخیره سازی می باشند. وجود تعداد زیادی از تغییر فاز دهنده ها با دامنه ی گسترده ای از دماهای ذوب و انجماد آن ها را برای استفاده در تعداد زیادی از کاربردها جذاب می سازد. این مطالعه تکنیک هایی را که در ترکیب بندی های مختلف سیستم های ذخیره سازی با گرمای نهان به کار رفته اند را بازبینی می کند و تأثیر تکنیک های بهبود دهنده را بر روی پاسخ حرارتی ماده ی تغییر فاز دهنده، نرخ تغییر فاز و مقدار گرمای نهان ذخیره شده و آزاد شده را نشان می دهد. همان گونه که خواهیم دید از پره های طولی استفاده شده و جهت یافتن هندسه ی پره گذاری مناسب در سه بخش آن را مطالعه می کنیم: در بخش اول تأثیر تکنیک خارج از مرکزی مبدل همراه پره بر روی پاسخ حرارتی ماده ی تغییر فاز دهنده بررسی می گردد و نشان می دهد که تغییر شکل هندسی ایجاد شده در مبدل دو لوله ای ساده تأثیر مثبت نداشته و موجب شده تا درصد کمتری از پارافین جامد از انتهای فرآیند ذوب شود. در بخش دوم نیز تأثیر تعداد پره گذاری های مختلف در طول فضای حلقوی بر روی پاسخ حرارتی ماده ی تغییر فاز دهنده بررسی می گردد و نشان می دهد که هر چه تعداد پره ها بیشتر شود انرژی ذخیره شده به گونه ای چشمگیر افزایش می یابد اما خواهیم دید که پره گذاری در نیمه بالایی مبدل تأثیری در بهبود انتقال حرارت ندارد. در بخش سوم نیز یافتن طول مناسب پره ها جهت بهبود انتقال حرارت در موارد تغییر فاز دهنده بررسی می گردد.