با توجه به اهمیت تولید الکتریسیته از منابع انرژی تجدید پذیر، در این پایان نامه تلاش برای بهبود بازدهی رانکین چرخه ترموسیفونی که یکی از روش های دریافت توان از منابع انرژی آنتالپی پایین است صورت می گیرد. مطالعات تئوری که به وسیله ی نرم افزار ees انجام شده اند، نشان می دهد که با استفاده از توربین ضربه ای و فوق گرم کردن سیال عامل در محدوده ی دمایی خاصی، بازدهی کاری چرخه به طور چشمگیری به بازدهی رانکین چرخه نزدیک می شود. به این منظور روابطی برای تعیین سرعت بخار خروجی از نازل و دمای فوق گرم سیال عامل برای بهترین شرایط کارکرد چرخه پیشنهاد، رابطه ی دور محدودشده ی توربین ضربه ای بر اساس زوایای ورودی و خروجی سیال عامل اصلاح و هندسه ای برای توربین ضربه ای پیشنهاد شده است. همچنین طرحی برای ساخت روتور توربین با عملیات ماشین کاری کم به منظور کاربردی کردن طرح پیشنهاد و اجرا شده است. طرح پیشنهادی ساخته و اجرایی شد، اما به دلیل مقاومت حرارتی بالای تبخیرکننده، عدم بالانس دقیق توربین و محدودیت مصالح به کاررفته در ساخت چرخه و عدم توانایی بالا بردن بیشتر دما، توان محدودی در چرخه تولید شد. با مقایسه ی میزان بازدهی چرخه با نمونه های قبلی ساخته شده در دانشگاه rmit استرالیا بازدهی توربین پیشنهادی مطلوب به نظر می رسد.

ترموسیفون دو فازی حلقوی وسیله ای جهت انتقال حرارت از یک منبع حرارتی دما بالا به منبع حرارتی دما پایین می باشد. در این پایان نامه طرح جدیدی از یک ترموسیفون دوفازی حلقوی به عنوان یک مبدل حرارتی پیشرفته گسترش داده شده است. این طرح، یک ترموسیفون دوفازی حلقوی است که دارای یک تبخیرکننده با ظرفیت بالای تولید بخار و یک چگالنده ی مجهز به نازل برای استفاده از انتقال حرارت جت برخوردی بخار است. تبخیرکننده، گرمای خود را از یک مبدل گرمایی از نوع پوسته لوله دریافت می کند. چگالنده طوری طراحی شده است که می توان آن را در حالت بدون نازل و یا با نازل آزمایش کرد حتی می توان فاصله ی نازل را تا صفحه ی عمودی سردی که باعث چگالش بخار برخوردی به آن می شود، تغییر داد. برای کنترل سیستم از دو پارامتر کنترلی یکی برای کنترل تبخیرکننده و دیگری برای کنترل چگالنده استفاده شد. کنترل تبخیرکننده توسط تغییر دمای منبع حرارتی و کنترل چگالنده با تغییر در دبی آب خنک کن چگالنده حاصل شد. عملکرد سیستم در بازه ی دمایی 81-56 درجه سانتی گراد برای منبع حرارتی بررسی شد. آزمایشات در شرایط مختلف کاری سیستم انجام و تغییرات ناشی از حذف یا حضور نازل و یا تغییر در فاصله ی نازل تا صفحه ی سرد چگالنده بررسی شد. بیشترین مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی متوسط در چگالنده نیز زمانی بود که نازل فاصله ی کمی تا صفحه ی چگالنده داشت اما دبی آب خنک کن در این حالت، کمترین مقدار دبی در مقایسه با مقادیر مورد آزمایش بود. مهمترین تاثیراتی که بکارگیری نازل بر سیستم آزمایشی گذاشت، کاهش حرارت ورودی به سیستم با ثابت نگاه داشتن گرمای خروجی از سیستم، افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی متوسط و موضعی در چگالنده و کاهش مقاومت حرارتی تبخیرکننده و چگالنده بود. به طوری که ضریب انتقال حرارت جابجایی متوسط در چگالنده، 4792، 9744 و 57564 به ترتیب برای حالت بدون نازل، با نازل در فاصله ی 13 و50 میلی متری تا صفحه ی سرد چگالنده بدست آمد. بیشترین ضریب انتقال حرارت جابجایی موضعی در چگالنده در محل برخورد جت بخار به صفحه، بیش از 180 بدست آمد. کمترین و بیشترین شدت حرارتی ورودی به سیستم به ترتیب 605 و 3700 بود.

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.