امروزه استفاده از سطوح جاذب منتخب در کاربردهای خورشیدی امری رایج است. روشهای مختلفی برای تولید سطوح جاذب منتخب با خواص تابشی مطلوب به کار می رود. یکی از این روش ها آندایزینگ آلومینیوم است. آندایزینگ به عنوان روشی مطمئن جهت ایجاد پوششی با چسبندگی عالی بر روی زیرلایه های آلومینیومی شناخته شده است. از این رو تولید پوشش های جاذب خورشیدی با این روش از دو مزیت دوام نسبتاً خوب و هزینه پایین بهره می برد. خواص نوری سطح تولید شده به این روش بستگی به عوامل متعدد در فرایند تولید آن دارد. در گذشته از آندایزینگ سیاه درکاربردهای خورشیدی استفاده می شد لیکن ناپایداری خواص نوری آن پژوهشگران را به تولید سطوح منتخب جدیدی تشویق کرد. در این پژوهش خواص تابشی و میکرو ساختاری پوشش های آندایزینگ رنگی آلومینیوم به منظور دستیابی به یک جاذب خورشیدی منتخب بررسی می شود. تأثیر پارامتر زمان بر ضخامت فیلم آندی - اکسیدی و میزان پیگمنت های اشباع کننده و همچنین اثر آن بر خواص تابشی و میکروساختار پوشش به صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا فیلم آندی – اکسیدی در محلول اسید سولفوریک با غلظت gr/lit 160 بر روی آلومینیوم خالص تجارتی 1100 که از هدایت گرمایی فوق العاده ای برخوردار است رشد داده شد و سپس رنگ کاری با پیگمنت های معدنی مس، قلع و نیکل طی یک فرایند کلی انجام گرفت. توپوگرافی سطح پوشش ها با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شده است. در نهایت پس از مشاهده تأثیر ضخامت لایه آلومین آندی و مقدار رسوب پیگمنت های معدنی بر طیف ضریب انعکاس، عملکرد سطوح جاذب ایجاد شده جهت کاربرد در کلکتورهای خورشیدی مورد ارزیابی قرار گرفته و مشاهده شد که پوشش رنگی مسی در مقایسه با پوشش های رنگی قلع و نیکل دارای خواص تابشی بهتر بوده و از ضریب جذب خورشیدی بالاتری بهره می برد.

پایان نامه حاضر به تحلیل حرارتی و ترمودینامیکی در مبدل هواخنک خشک و تبخیری پرداخته است. قانون اول ترمودینامیک و به طبع آن، بازده قانون اول برای بیان « مناسب بودن یک فرآیند » در یک وسیله کافی نیست و نمی تواند توصیف کاملی از کاربرد انرژی و استفاده بهینه از آن ارائه دهد. به همین منظور با استفاده از قانون اول و دوم ترمودینامیک، برای هر یک از مبدل های هواخنک خشک و تبخیری رابطه ای برای نرخ تولید آنتروپی بدست آوردیم. برای بیان چگونگی تغییر نرخ تولید آنتروپی در مبدل هواخنک خشک، تاثیر پارامترهای مختلف از جمله عدد رینولدز جریان داخل لوله ها، عدد رینولدز جریان هوا و تغییرات دمای محیط بر روی این وسیله بررسی شده است. سیال داخل لوله ها آب در نظر گرفته شده است و سطح خارجی لوله ها دارای فین حلقوی می باشد. نتایج نشان می دهد که نرخ تولید آنتروپی کل بی بعد شده با تغییرات عدد رینولدز سیال داخل لوله ها دارای یک مقدار مینیمم می باشد. همچنین دیده شد که این مقدار مینیمم و عدد رینولدز متناظر با آن، به پارامترهای هندسی مساله و شرایط دمایی سیال ها و پارامترهای جریان وابسته است. بر اساس تحلیل ترمودینامیکی و بررسی پارامترهای موثر بر تولید آنتروپی، یک عبارت برای محاسبه عدد رینولدز بهینه برای جریان سیال داخل لوله ها پیشنهاد شد که تابعی از خصوصیات ترمودینامیکی سیال داخل لوله ها، خصوصیات ترمودینامیکی هوا، دماهای ورودی و ابعاد هندسی مبدل است. تحلیل بهینه سازی در مطالعه حاضر اطلاعات موثری برای طراحی مبدل هواخنک خشک ارائه می دهد. اگر در شرایط طراحی عملی از عدد رینولدز بهینه استفاده شود، سیستم دارای کمترین بازگشت ناپذیری و در نتیجه بهترین اگزرژی دسترسی پذیر خواهد بود. همچنین دیده شد که با افزایش عدد رینولدز جریان هوا، نرخ تولید آنتروپی بی بعد شده روند افزایشی دارد. نتایج نشان می دهد که هر چه اختلاف دمای بین سیال داخل لوله ها و جریان هوا کاهش پیدا کند نرخ تولید آنتروپی بی بعد شده کاهش می یابد که این بدلیل کاهش نرخ تولید آنتروپی حاصل از اختلاف دما می باشد. همچنین تاثیر کارائی مبدل بر نرخ تولید آنتروپی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد در کارائی صد در صد، نرخ تولید آنتروپی دارای یک مقدار معینی است و صفر نمی باشد و در حالتی که نسبت ظرفیت گرمایی دو سیال برابر با یک باشد دارای کمترین مقدار است و با فاصله گرفتن این نسبت از عدد یک، نرخ تولید آنتروپی نیز افزایش می یابد. می توان نتیجه گرفت که در مبدل های هواخنک که از نوع جریان عمود بر هم می باشند حتی در بهترین حالت نیز بازگشت ناپذیری وجود دارد. در مبدل هواخنک تبخیری مشاهده شد نرخ تولید آنتروپی کل بی بعد شده سمت هوا با تغییرات عدد رینولدز جریان هوا، همواره افزایش می یابد. چون تغییر عدد رینولدز با تغییر دبی هوا حاصل شده است در نتیجه میزان تبخیر آب افزایش یافته که نتیجه آن افزایش بازگشت ناپذیری می باشد. با افزایش دبی هوا، بازگشت-ناپذیری حاصل از اصطکاک نیز افزایش می یابد. همچنین نرخ تولید آنتروپی کل بی بعد شده سمت هوا با تغییرات دمای محیط افزایش می یابد. افزایش دمای محیط باعث افزایش نرخ تبخیر آب به داخل جریان هوا می شود که نتیجه آن افزایش بازگشت ناپذیری می باشد. هنگامی که دمای محیط به دمای سیال ورودی نزدیک می شود، نرخ تولید آنتروپی حاصل از تبخیر آب بیش از 90% از نرخ تولید آنتروپی کل می باشد. در مبدل هواخنک مرطوب، نرخ تولید آنتروپی سمت هوا بر حسب تغییرات دبی آب پاششی، تغییرات اندکی دارد. در مجموع می توان گفت که با تغییر دبی آب پاششی نرخ تولید آنتروپی سمت هوا تغییری نمی کند.

افزایش آگاهی از محدودیت منابع انرژی در دنیا باعث آن شده است که بعضی از دولتها در سیاست خود در مورد انرژی تجدید نظر نمایند و از هدر رفتن انرژی بطور جدی جلوگیری کنند. این امر همچنین باعث شده که جوامع علمی توجه خود را به وسایل تبدیل انرژی معطوف نموده روشهای تازه ای جهت استفاده بهتر از منابع محدود انرژی های موجود ارائه نمایند. استفاده از سوخت های فسیلی به عنوان منابع انرژی، موجب آلودگی هوا می شود. انتشار گاز دی اکسید کربن حاصل از احتراق، نقش اساسی را در میزان اثر گلخانه ای جهانی بازی می کند. امروزه استفاده از منابع انرژی با تاثیر گذاری کم بر روی آلودگی هوا و محیط زیست لازم می باشد و همچنین استفاده قابل توجیه از منابع انرژی را می طلبد. گاز طبیعی به علت داشتن مزایای فراوان جایگاه ویژه ای در بین سایر سوخت های فسیلی دارد. مهمترین عامل جهت استفاده از گاز طبیعی مساله انتقال آن است. استفاده از خطوط لوله بعلت هزینه های سرسام آور و محدودیت های استفاده از آن، همیشه چاره ساز نیست، بلکه گاهی استفاده از کشتی های مخصوص حمل و نقل گاز طبیعی مایع شده راه حل مناسبتریبرای استفاده از مزایای گاز طبیعی است. گاز طبیعی مایع شده یک منبع انرژی نسبتاً پاک است که معمولاً به عنوان سوخت جهت مصارف خانگی و صنعتی استفاده می شود. استفاده از گاز طبیعی مایع شده در سالهای اخیر به صورت صعودی افزایش پیدا کرده بطوریکه آنرا به سومین منبع انرژی پس از زغال سنگ و نفت خام تبدیل کرده است. قانون اول ترمودینامیک به کمیت و بقای انرژی می پردازد. این قانون صرفاً به صورت ابزاری ضروری برای متولیان امور انرژی در ارتباط با یک تحول بروز می نماید، و به مهندسین راهنمایی لازم را نمی دهد. اما قانون دوم به کیفیت انرژی پرداخته و بیشتر به تجزیه و تحلیل انرژی در خلال یک تحول، انتروپی تولید شده و هدر رفتن مجالها و فرصتهای انجام کار می پردازد و میدان وسیعی برای اصلاح و توسعه پیشنهاد می کند. امروزه برای بهبود عملکرد سیکل های توانی رایج، از گاز طبیعی مایع شده به عنوان چاه حرارتی استفاده می کنند. با توجه به پتانسیل بالایی که گاز طبیعی مایع در خود دارد، در پایان نامه حاضر ابتدا به بررسی سیکلهای موجود جهت بازیابی اگزرژی گاز طبیعی مایع شده پرداخته در ادامه سیکل جدیدی را جهت بهبود راندمان انرژی و اگزرژی پیشنهاد کرده و مزایا و معایب آن نسبت به سیکلهای موجود بررسی خواهد شد. در سیکل جدید، ترکیبی از روشهای بهبود راندمان مانند استفاده از توربین انبساطی گاز طبیعی مایع شده، نصب مبدّل های بازیاب در نقاط بهینه و استفاده از سیالات مناسب جهت سیکل واسطه و خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور توسط گاز طبیعی مایع شده مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در نهایت سیکل پیشنهادی با محاسبه هزینه های خرید، تعمیرات و نگهداری اجزاء مختلف سیکل از نظر ترمو-اقتصادی بهینه سازی می شود. در این بهینه سازی نشان داده شده است که سیکل پیشنهادی تقریباً در هر ثانیه یک دلار سود خواهد داشت.

بهبود میزان انتقال حرارت سبب افزایش بازده مبدلها و کاهش حجم و وزن آنها می گردد. تکنیک های افزایش انتقال حرارت به دو گروه فعال و غیرفعال دسته بندی می شوند. استفاده از تاثیر اعمال میدان الکتریکی درون محفظه پره دار در پژوهش حاضر ترکیب تکنیک های فعال و غیرفعال افزایش انتقال حرارت است که کاربردهای مهندسی فراوانی دارد. تمامی مطالعات قبلی مشابه در زمینه ی تاثیر میدان الکتریکی بر انتقال حرارت یا اختصاراً ehd روی افزایش انتقال حرارت از صفحات تخت درون کانال یا محفظه متمرکز بوده است. پژوهش حاضر به بررسی تجربی افزایش انتقال حرارت متاثر از میدان الکتریکی درون محفظه هایی که یک وجه رسانای حرارتی و الکتریکی پره دار و پنج وجه عایق حرارتی و الکتریکی دارد، می پردازد. ابعاد مقطع محفظه 20 15 سانتی متر و ارتفاع آن 15 سانتی متر است. ضخامت صفحه ی رسانای پره دار مسی 3 میلی متر است. محفظه در سه حالت تک پره، سه پره و هفت پره بررسی شده است. ضخامت پره ها در مقطع عرضی یکنواخت است. وجه مقابل به صفحه ی پره دار دارای روزنه ای به ارتفاع 5/7 سانتی متر است و محل روزنه در پایین، وسط و بالای دیواره قابل تغییر است. در بیرون محفظه و پشت صفحه مسی یک گرمکن الکتریکی صفحه ای قرار دارد. برای اعمال میدان الکتریکی در درون محفظه از الکترودهای سیمی استفاده شده است. موقعیت الکترودها نسبت به پره ها قابل تغییر است. تاثیر میدان الکتریکی بر انتقال حرارت برای محدوده ای از ولتاژها بررسی شده است. زمانی که میدان الکتریکی غیر یکنواخت به یک سیال دی الکتریک نظیر هوا اعمال می شود، تخلیه ی الکتریکی اتفاق می افتد و معمولا یون ها در اطراف الکترودی که شعاع انحنای کمتری دارد تولید می شوند و به سمت الکترود با بار مخالف تحت تاثیر میدان الکتریکی متناسب با گرادیان موضعی میدان شتاب می گیرند. با حرکت این توده ی یونی مومنتوم به سیال منتقل می شود و توده ی سیال نیز شروع به حرکت می کند. ایجاد این پویایی در سیال باد یونی یا کرونا نامیده می شود. انتقال حرارت با افزایش جریان و ولتاژ اعمالی افزایش می یابد. اعمال میدان الکتریکی درون محفظه ی روزنه دار وقتی روزنه در بالای محفظه قرار دارد، بیشترین افزایش را بر ضریب انتقال حرارت دارد. بیشترین انتقال حرارت برای تمامی مدل ها وقتی الکترود در منتهاالیه پره است اتفاق می افتد. افزایش فاصله ی بین الکترودهای سیمی و صفحه ای در حالی که جریان الکتریکی ثابت است، سبب افزایش انتقال حرارت می گردد. در تعداد بالاتر پره تاثیر کرونای مثبت بیشتر از کرونای منفی است.

در تحقیق حاضر بهبود تبخیر آب با استفاده از میدان الکتریکی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در داخل تونل باد و در حضور جریان هوای محوری با سرعت های 25‏/0 ، 00‏/1 و m/s 75‏/1 انجام گرفتند و میدان الکتریکی مستقیم با پلاریته مثبت توسط الکترودهای سوزنی و صفحه ای با فواصل مختلف 2 ، 3 و cm 4 اعمال گردید. همچنین به منظور بررسی بیشتر از دو ، سه و چهار الکترود سوزنی در آرایش های الکترودی مختلف طولی ، عرضی ، مثلثی و مستطیلی استفاده شده و در ضمن به منظور بررسی تاثیر قطر الکترود سوزنی از الکترودهایی با قطرهای 1 و mm 3 با زاویه نوک الکترود سوزنی 15، 45، 60 درجه و نیم‏دایره استفاده شده است. در تمامی آزمایش ها شدت میدان الکتریکی از ولتاژ شروع کرونا با افزایش جریان ma01‏/0 تا ولتاژ شکست افزایش یافت. اعمال میدان الکتریکی با تشکیل پلاسما حول الکترود سوزنی موجب حرکت توده هوا و تولید باد یونی می-گردد. برخورد باد به سطح آب و ایجاد اغتشاش در لایه اشباع روی سطح، افزایش آهنگ تبخیر را به همراه دارد. جهت سنجش میزان بهبود تبخیر با اعمال میدان الکتریکی، در ابتدای هر آزمایش، آزمایشی به عنوان آزمایش مرجع تنها در حضور جریان هوای محوری و بدون اعمال میدان الکتریکی انجام گردید. طبق نتایج به دست آمده با افزایش سرعت جریان هوای محوری از 25‏/0 به m/s75‏/1 ، در آرایش تک الکترود سوزنی در فاصله الکترودی ثابتcm 2، 886‏/18 درصد میزان تبخیر را افزایش می دهد. به طوری‏که در محدوده سرعت ها و فواصل الکترودی مورد آزمایش الکترودی ، بیشترین و کمترین میزان بهبود به ترتیب در چیدمان چهار الکترودی با آرایش مستطیلی برای سرعت هوای m/s75‏/1 برابر 4371‏/8 و در چیدمان تک الکترودی با آرایش نامتقارن محوری برای سرعت هوای m/s 25‏/0 برابر 2768‏/4 به دست آمدند. روش الکتروهیدرودینامیک با مصرف انرژی بسیار کم، بدون تولید حرارت قادر به افزایش قابل توجه نرخ تبخیر می باشد. به عنوان نمونه در چیدمان تک الکترودی با آرایش متقارن محوری در سرعت هوایm/s 00‏/1 و فاصله الکترودی cm 2 تنها با مصرف توان الکتریکی w053‏/0 بهبودی معادل 1093‏/3 برابر حاصل می‏شود. در این تحقیق میزان کارایی روش الکتروهیدرودینامیک نیز مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش ولتاژ اعمالی از ولتاژ شروع کرونا تا ولتاژ شکست، در فاصله الکترودی cm 2 و در سرعت هوای m/s 25‏/0 در آرایش تک الکترودی 502‏/37 درصد از میزان کارایی کاسته می‏شود و با افزایش تعداد الکترودهای سوزنی از یک به دو الکترود سوزنی در فاصله الکترودی ثابت cm2 و در سرعت هوای m/s 25‏/0، میزان کارایی 932‏/44 درصد افزایش می‏یابد. در انتها به کمک برازش داده‏های آزمایشگاهی، روابطی جهت محاسبه میزان بهبود تبخیر و کارایی روش الکتروهیدرودینامیک برای سرعت‏های هوای m/s 00‏/1 تا m/s 75‏/1 ، عدد الکتروهیدرودینامیک و عدد رینولدز الکتروهیدرودینامیک ارائه شده است. روابط ارائه شده برای تمامی فواصل الکترودی و ولتاژهای اعمالی در محدوده ولتاژ شروع کرونا تا ولتاژ شکست صادق می‏باشند.

امروزه بدست آوردن سیستم های تولید توان با راندمان بالا و پخش آلودگی کم بسیار حائز اهمیت است. پیل های سوختی اکسید جامد به خاطر انعطاف پذیری در مصرف انرژی های تجدید پذیر و پتانسیل بسیار خوب برای استفاده در ترکیب با نیروگاه های گازی بسیار مد نظر پژوهشگران قرار گرفته است. در این پایاننامه یک سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با یک نیروگاه گازی با سوخت ورودی گاز طبیعی به عنوان سیستم پایه در نظر گرفته شده است. از آن جا که تزریق آب به سیکل توربین گاز یکی از فناوری های شناخته شده افزایش کارایی میباشد، در این جا برای افزایش کارایی سیستم پایه بکار رفته است. برای تمام اجزا سیستم تحلیل ترمودینامیکی بطور مجزا انجام شده است. نتایج کارایی سیکل پایه در شرایط عملکرد خاص با تحقیقات گذشته مورد مقایسه قرار گرفت که از تطابق بسیار خوبی برخوردار بود. نتایج نشان می دهد که سیستم ارتقا یافته می تواند به راندمان قانون اول بالاتر از 62% و عملکرد اگزرژی بالاتر از 59% برسد. برای سیستم ارتقا یافته دیده میشود که توان سیستم و بازده قانون اول ودوم به ترتیب 5/6، 5/4و 6/5 درصد افزایش یافته است و میتوان بطورشهودی گفت که یک روش بسیار مفید در جهت هرچه بهینه کردن سیستم پایه برای نیروگاههای آینده خواهد بود. همچنین با مطالعه پارامتری سیستم، تاثیر تغییر نرخ جریان سوخت و فشار عملکرد سیستم و چگالی جریان پیل سوختی بر عملکرد قانون اول، اگزرژی وآلایندگی آن در جو بررسی شده است. نتایج نشان می دهد افزایش نرخ جریان سوخت و چگالی جریان پیل سوختی باعث کارایی ضعیف سیستم شده و افزایش فشار عملکرد پیل سوختی باعث کارایی بهتر سیستم خواهد شد.

در این تحقیق، پوشش نیکل- فسفر جاذب نور خورشید روی زیرلایه آلومینیوم به روش الکترولس ایجاد شد. این پوشش به عنوان جایگزینی برای پوشش pvd آبگرمکن خورشیدی مورد تحقیق قرار گرفته است. تاثیر عوامل مختلف بر ساختار، چسبندگی، سختی، زبری سطح، خواص نوری و عمر پوشش بررسی و بهینه سازی شد. این عوامل شامل درصد فسفر، عملیات حرارتی، زبری زیرلایه، ضخامت پوشش، نوع و غلظت اسید سیاه کننده و افزودن نانوتیوب کربنی بود. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعه مرفولوژی و ضخامت پوشش، از دستگاه پراش پرتو ایکس جهت آنالیز فازهای موجود در پوشش و از میکروسکوپ نیروی اتمی جهت مطالعه زبری سطح پوشش استفاده شد. خواص نوری پوشش با اندازه گیری ضریب جذب در طول موج های 300 تا 1700 نانومتر، ضریب تابش حرارتی 5/2 تا 25 میکرون و اختلاف رنگ نمونه ها با سیاه ایده آل بدست آمد. خواص نوری پوشش توسط اسپکتروفتومتر و ftir اندازه گیری شد. جذب بالای پوشش الکترولس نیکل- فسفر سیاه مربوط به مرفولوژی خاص آن با زبری بالاست. رنگ سیاه این پوشش نیز به دلیل این مرفولوژی سطحی و تشکیل اکسیدهای نیکل (nio و ni2o3) است. نتایج حاصل نشان داد که عملیات حرارتی پوشش نیکل- فسفر منجر به رسوب فاز سخت فسفید نیکل و افزایش سختی پوشش می گردد. هم چنین عملیات حرارتی باعث کاهش میزان تابش حرارتی پوشش ها شد. افزودن cnt به پوشش های الکترولس نیکل- فسفر، باعث افزایش سختی و عمر پوشش شد. میزان جذب پوشش های الکترولس نیکل- فسفر سیاه با نانوتیوب به 7/98% رسید و این در حالی است که با افزودن cnt، ضریب تشعشع به میزان قابل توجهی کاهش می یابد به طوری که از 34% به 22% می رسد. نتایج آزمون دوام نشان داد پوشش های فسفر بالا بیشترین عمر را دارند و طبق محاسبات بیش از 25 سال دوام خواهند داشت. پوشش الکترولس نیکل- فسفر دارای ضریب جذب و عمر بالاتری نسبت به پوشش رسوب فیزیکی بخار است و می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای کاربرد در آبگرمکن خورشیدی مطرح شود.

سرد ساز لوله ضربانی اینرتنسی از زمره سردسازهای بادوام می باشد که عضو متحرکی در قسمت سرد خود ندارد. این سردسازها قابلیت رسیدن به دمای 4 کلوین و کمتر را دارند. از جمله کاربردهای سرد سازهای لوله ضربانی اینرتنسی، استفاده از آن ها در صنایع هوا فضا است. تاکنون تلاشهای زیادی برای بهبود کارایی این سردساز و کوچک کردن ابعاد هندسی آن انجام گرفته است. فرآیندهای ترمودینامیکی ـ سیالاتی که در سردساز اینرتنسی اتفاق می افتد پیچیده هستند و جزئیات کامل مکانیزم کاری این سیستم هنوز به درستی شناخته نشده است. شناخت و شبیه سازی این فرآیندهای پیچیده از اهداف این تحقیق می باشد.در این تحقیق از یک کد تجاری برای شبیه سازی یک سرد ساز لوله ضربانی اینرتنسی استفاده شده است. این سردساز اینرتنسی از اجزایی شامل: کمپرسور، مبدل حرارتی پس خنک کن، بازیاب، لوله پالس تیوب، مبدل های حرارتی سرد و گرم ، لوله اینرتنس و مخزن ذخیره کننده تشکیل شده است. قابل ذکر است که بازیاب و مبدل های حرارتی از محیط متخلخل تشکیل شده اند. این شبیه سازی بر روی سیستمی انجام شده است که کلیه اجزاء آن به یکدیگر کوپل شده اند و فرآیندها در حالت جریان دایم ـ سیکلی اتفاق می افتد. کد تجاری مورد استفاده به صورت پیش فرض از فرض تعادل حرارتی بین سیال عامل و جامد محیط متخلخل برای مدل کردن محیط متخلخل استفاده می کند. در این تحقیق بازیاب هم با فرض تعادل حرارتی و هم با فرض عدم تعادل حرارتی مدل شده است. برای شبیه سازی بازیاب با فرض عدم تعادل حرارتی بین فاز سیال و جامد نیاز به تنظیم تابع کاربری مورد نیاز و اتصال آن به حل کننده کُد تجاری می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که فرض تعادل حرارتی فرض چندان مناسبی برای مدل کردن بازیاب نمی باشد و نتایج حاصل از حل جریان در بازیاب با فرض عدم تعادل حرارتی بین فاز سیال و جامد با نتایج آزمایشگاهی مطابقت بیشتری دارد. تأثیر تغییر راندمان بازیاب با فرض عدم تعادل حرارتی بر روی راندمان سرمایشی کلی سیستم سردساز نشان می دهد که بازیاب عضو کلیدی از سیستم سردساز ضربانی اینرتنسی می باشد. مطالعاتی از منظر قانون دوم ترمودینامیک بر روی فرآیندهای داخل بازیاب انجام شده است. این مطالعات نشان می دهد که فرض عدم تعادل حرارتی فرآیندهای اتلافی درون بازیاب را نسبت به فرض تعادل حرارتی بسیار بهتر مدل می کند و نشان می دهد که اکثر افت انرژی درون بازیاب در سرِگرم آن اتفاق می افتد. برای بهبود کارآیی بازیاب نیاز است که تغییراتی در این قسمت انجام شود. از جمله این تغییرات استفاده از چندین نوع سیم توری مش بندی شده و جامه دانه کروی از جنس فولاد رنگ نزن به عنوان فاز جامد محیط متخلخل بازیاب می باشد. نتایج حاکی از آن است که اگر از جامد با ضریب تخلخل بالا و سطح انتقال حرارت کم در طرف گرم بازیاب و جامد با تخلخل کم و سطح انتقال حرارت زیاد در طرف سرد بازیاب استفاده شود، ضریب عملکرد آن افزایش می یابد و این به دلیل تغییر ویسکوزیته گاز هلیم در طول بازیاب در اثر تغییرات شدید دما در طول بازیاب می باشد.

در این پروژه هدف اصلی بررسی تأثیر پارامترهای مختلف، که عملکرد برج های خنک کننده دوشی را تحت تأثیر قرار می دهند، با استفاده از مدل سازی ریاضی می باشد. برج های دوشی از انواع برج های خنک کننده هستند که در دسته ی برج های جریان مخالف و مرطوب قرار می گیرند و مشخصه ی اصلی این برج ها، حذف شدن آکنه از فضای برج و در جبران آن استفاده از یک سیستم توزیع جریان آب، به شکل قطرات آب، جهت افزایش سطح تماس بین آب و هوا می باشد که در نتیجه آن ذرات آب بدون برخورد با مانعی در فضای برج سقوط می کنند و همزمان انتقال گرما و انتقال جرم از آنها صورت می گیرد. روشی که برای دستیابی به هدف مذکور به کار گرفته شده مدل سازی ریاضی می باشد. در این روش با به کارگیری روابط ریاضی و ابزارهایی که این علم در اختیار قرار می دهد و همچنین استفاده از قوانین و معادلات حاکم بر فرآیندهای انتقال جرم و انتقال گرما و در نظر گرفتن فرضیات، روابط و یا معادلات جدیدی استخراج می شود که چگونگی روند آن پروسه را تشریح می کند بدین صورت که ابتدا یک مدل دینامیکی از سقوط قطرات، که به صورت کره در نظر گرفته شده اند ارائه شده که منجر به یک رابطه ی دیفرانسیلی برای تغییرات سرعت قطره می شود. سپس با مدل سازی همزمان انتقال گرما و انتقال جرم از ذرات آب، چهار رابطه ی دیفرانسیلی دیگر که تعیین کننده ی تغییرات دمای ذرات آب، تغییرات شعاع ذرات که معرف میزان تبخیر از آنهاست، تغییرات رطوبت مطلق هوا و تغییرات دمای هوا می باشند، بدست آورده ایم. این پنج معادله ی دیفرانسیل، که همگی مرتبه اول و غیرخطی و با هم کوپل می باشند با استفاده از روش های عددی حل شده اند و پارامترهایی که عملکرد برج های دوشی را تحت تأثیر قرار می دهند و عبارتند از سرعت و شعاع و دمای اولیه ی قطرات، دما و رطوبت مطلق اولیه ی هوا، ارتفاع برج و نسبت جرمی جریان هوا به جریان آب، مشخص شده اند. از این هشت مورد، پنج پارامتر اول به عنوان متغیرهای برج شناخته می شوند و سه مورد آخر مقادیر ثابتی به خود می گیرند. در نهایت با توجه به اینکه دو پارامتر دمای آب خروجی و میزان مصرف آب به عنوان پارامترهای طراحی در برج های خنک کننده شناخته می شوند اثر تغییر در این دو پارامتر را با تغییر در سایر پارامترها بدست آورده و در قالب نمودارهای مختلف در فصل نتایج آورده شده است. بدین صورت که تغییرات دمای آب خروجی و میزان آب مصرفی برج با تغییر دمای هوا، رطوبت مطلق هوا، سرعت قطره، دمای قطره، ارتفاع برج و نسبت جرمی هوا به آب برای شعاع های قطره مختلف بررسی شده است. در پایان، کارایی سرمایش تبخیری در برج های خنک کننده بدست آمده و تغییرات آن مورد بررسی قرار گرفته است. کلمات کلیدی: برج خنک کن، مدل سازی ریاضی، دمای آب خروجی، کارایی

تئوری ساختاری دیدگاهی است که بیان می دارد تولید پیکربندی جریان یک پدیده فیزیکی است که می تواند بر مبنای یک اصل فیزیکی استوار باشد. تئوری ساختاری می گوید: در یک سیستم جریان با ابعاد محدود برای پایداری و بقا در زمان، پیکربندی آن باید چنان تحول یابد که دسترسی آسانتری را برای جریان هایی که در آن جاری هستند، فراهم نماید. تئوری ساختاری جهت بررسی هر سیستم، ساختار فیزیکی و هندسی آن را مورد بررسی قرار می دهد. امروزه این تئوری به صورت قانون در آمده است طوری که از قوانین اول و دوم ترمودینامیک کاملا" مجزا می باشد. ارتباط میان تئوری ساختاری و قوانین بهینه سازی ترمودینامیکی، در به حداقل رساندن انتروپی تولیدی در سیستم می باشد. امروزه با بکارگیری تئوری ساختاری، طراحی های جدیدی برای قطعات الکترونیکی ، پیل سوختی، شبکه های درختی برای انتقال انسان ها، کالاها و اطلاعات صورت پذیرفته است. این بررسی یک نمونه ی کاربردی کلی و فراگیر در علوم طبیعی، مهندسی وعلوم اجتماعی را بیان می دارد. تئوری ساختاری با توجه به نوع کاربرد دارای چیدمان ها و شبکه بندی های مختلفی است. یکی از معروفترین ساختارها، شبکه بندی درختی بوده که داری دو نوع y و t شکل می باشد. در این پژوهش از تئوری ساختاری برای بررسی و چگونگی پیکربندی هندسی کانال های تعبیه شده در داخل یک دیسک در حضور تولید حرارت داخلی جهت خنک کاری توسط مکانیزم انتقال حرارت جابجایی استفاده شده است. در این مطالعه خنک کاری توسط یک جریان سیال تکفازی که از قسمت داخلی دیسک وارد شده و به سمت محیط هدایت می شود، انجام می گیرد. تلاش بر این است که ساختار درختی بهینه ای جهت خنک کاری قطعات الکترونیکی حلقوی با تولید حرارت داخلی، توسط تئوری ساختاری ارائه شود. برای این منظور ساختار حاصله باید بگونه ای باشد که برای یک توان پمپاژ مشخص، حداکثر دمایی که در قطعه ی موردنظر حاصل می شود، مینیمم باشد. در این پژوهش علاوه بر بررسی نحوه انشعاب کانال ها و طول آنها، به بررسی ابعاد یک کانال مشخص جهت کاهش توان پمپاژ نیز پرداخته شده است. در ادامه علاوه بر حل تحلیلی که دارای تقریبات قابل قبولی است، مسأله بصورت عددی نیز مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته شرایط بهینه یا نزدیک به بهینه پیشنهاد شده است. نتایج عددی حاصل از آنالیز حرارتی در مقایسه با نتایج بدست آمده از روش تحلیلی از دقت بالاتری برخودار هستند. تاثیر شار جرمی جریان بر روی مقاومت کلی جریان ناچیز بوده در حالی که بر روی مقاومت حرارتی بیشترین تاثیر را دارد. افزایش تعداد انشعابات موجب بیشتر شدن مقاومت جریان و کاهش مقدار مقاومت حرارتی شده است. تعداد کانال های مرکزی با مقدار مقاومت جریان رابطه ی مستقیم و با مقدار مقاومت حرارتی رابطه ی عکس دارد. یکی دیگر از عوامل تاثیرگذار بر روی مقاومت جریان، شعاع داخلی دیسک حلقوی بوده طوری که هر چقدر شعاع داخلی حلقه بزرگتر باشد مقدار مقاومت جریان کاهش می یابد.

الکتروهیدرودینامیک شاخه ای میان رشته ای از علم است که به بررسی اثر اعمال میدان الکتریکی بر سیال می پردازد. در این پایان نامه اثر الکتروهیدرودینامیک بر افزایش انتقال گرمای جابه جایی اجباری درون یک لوله تحت شار ثابت گرما به صورت تجربی بررسی شد. اعمال میدان الکتریکی در درون لوله فلزی از طریق یک الکترود سیمی پیچیده شده روی یک استوانه چوبی هم محور با لوله، انجام پذیرفت. در شرایط یاد شده، اعمال میدان سبب ایجاد حرکت ثانویه ای در هوا می شود که به باد کرونا مشهور بوده و عامل افزایش ضریب انتقال گرما می باشد. در این پژوهش اثر پنج پارامتر دبی هوای ورودی به لوله، شار گرمایی اعمال شده به سطح خارجی لوله، قطر الکترود سیمی، طول گام مارپیچ الکترود سیمی و میزان میدان الکتریکی اعمالی بررسی شد. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده عبارتند از: - با افزایش ولتاژ اعمالی و جریان کرونا ( با ثابت بودن سایر پارامتر ها) ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد. - با افزایش شار گرمای اعمالی و با ثابت بودن بقیه پارامتر ها ضریب انتقال حرارت چه در حضور میدان الکتریکی چه در غیاب آن، افزایش می یابد اما نسبت این دو ضریب که آن را er نامیدیم با افزایش شار گرما کاهش می یابد. - افزایش قطر الکترود باعث افزایش ولتاژ شروع کرونا می گردد. بیشترین افزایش انتقال گرما تحت شرایط ولتاژ اعمال شده یکسان برای الکترود با قطر کمتر مشاهده شد. همچنین برای داشتن جریان کرونایی مشخص، ولتاژ بیشتری باید اعمال گردد. در نتیجه استفاده از الکترود با قطر کمتر موجب صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد. همچنین به دلیل گسترده تر بودن محدوده جریان کرونا از شروع تا شکست برای الکترود با قطر کمتر، استفاده از این نوع الکترود قدرت بیشتر و محدوده وسیع تری برای کنترل دمای لوله ایجاد می کند. - به طور کلی می توان گفت افزایش در گام الکترود باعث کاهش در انتقال حرارت جابجایی گردید. - نتایج به دست آمده از نمودارها حاکی از افزایش انتقال گرما در صورت نزدیکی بیشتر به اعداد رینولدز در محدوده عدد رینولدز حالت گذار است. به این معنی که در عدد رینولدزهای 2500-4000 بهترین نسبت ضریب انتقال حرارت تجربه شد و با کاهش یا افزایش عدد رینولدز و به طور کلی دور شدن از مقادیر ذکر شده، از این نسبت با نرخ های متفاوت کاسته می شود.

با گسترش روزافزون زندگی شهری و نیازهای آن طی دهه های گذشته، میزان استفاده از cfcها در وسایل تهویه مطبوع کمپرسور دار، به طرز چشمگیری افزایش یافته است. میزان بالای انرژی الکتریکی مصرفی کمپرسورها و اتلافات انرژی در نیروگاه ها به منظور تولید برق از یک سو و از سوی دیگر بحران های زیست محیطی باعث شده اند تا ادامه استفاده از این نوع وسایل تهویه مطبوع، با سوالات متعددی مواجه شود. بنابراین گرایش جامعه علمی و تحقیقاتی دنیا به سمت استفاده بهینه از انرژی اتلافی و محدود کردن استفاده از cfcها، طی سال های اخیر به شدت افزایش یافته است. یکی از مواردی که می تواند در این راستا موثر واقع شود، استفاده از چیلر جذب سطحی است. در این پروژه به طراحی و ساخت یک نمونه آزمایشگاهی چیلر جذب سطحی با ماده جاذب سیلیکاژل، و بررسی و تحلیل پارامترهای مختلف بر عملکرد آن، پرداخته شده است. چیلر جذب سطحی ساخته شده، از لحاظ جرم سیلیکاژل مصرفی و ابعاد دستگاه، بسیار کوچک بوده و از این لحاظ قابل قیاس با کارهای انجام شده دیگر در این زمینه نمی باشد. از طرف دیگر برای افزایش انتقال حرارت در مبدل حرارتی محفظه جذب آن، از رزین اپوکسی به منظور چسباندن دانه های سیلیکاژل به سطح این مبدل حرارتی استفاده شده است. لذا می توان آن را در دسته کلی چیلرهای جذب سطحی با مبدل حرارتی پوشش دار، طبقه بندی نمود. در ساخت این دستگاه از یک محفظه جذب، یک تبخیر کننده و یک چگالنده و همچنین به منظور اندازه گیری فشار درون محفظه های مختلف سیستم، از مانومتر خلا طراحی و ساخته شده جیوه ای که بر روی دستگاه نصب گردیده، استفاده شده است. پس از ساخت دستگاه و اطمینان از آب بندی آن، آزمایش های مورد نظر به منظور بررسی و تحلیل تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد دستگاه، انجام گرفته است. پارامترهای مورد بررسی شامل دمای منبع آب گرم (ورودی به محفظه جذب)، دمای منبع آب سرد (ورودی به چگالنده)، دمای منبع آب خنک (ورودی به تبخیر کننده)، دبی آب گرم و سرد عبوری از مبدل حرارتی محفظه جذب، فشار خلا اولیه سیستم و زمان سیکل می باشد. به دلیل محدودیت های موجود، عملکرد دستگاه ساخته شده، از حد مورد انتظار ضعیف تر می باشد. تحلیل ها نشان می دهند که کوچک بودن بیش از حد دستگاه، استفاده از جرم بسیار کم سیلیکاژل و افت فشارهای موجود دستگاه، از مهمترین عواملی هستند که باعث شده عملکرد دستگاه، از حد انتظار ضعیف تر باشد. نتایج آزمایش ها نشان دادند که افزایش دمای منبع آب گرم و منبع آب خنک، باعث افزایش ضریب عملکرد و قدرت سرمایش مخصوص دستگاه می شوند؛ در حالی که افزایش دمای منبع آب سرد، کاهش ضریب عملکرد و قدرت سرمایش مخصوص دستگاه را به دنبال خواهد داشت. افزایش دبی آب گرم و سرد عبوری از مبدل حرارتی محفظه جذب، ضریب عملکرد قدرت سرمایش مخصوص دستگاه را کمی افزایش می دهد، در حالی که افزایش فشار خلا اولیه، این دو پارامتر تعیین کننده عملکرد سیستم را به شدت کاهش خواهد داد. با استفاده از نتایج آزمایش ها مشخص می شود که از نظر زمان سیکل، نقطه بهینه ای وجود دارد که در آن قدرت سرمایش مخصوص دستگاه، بیشینه می گردد. این پدیده در زمان سیکل برابر 12 دقیقه (6 دقیقه نیم سیکل احیا و 6 دقیقه نیم سیکل جذب) اتفاق می افتد.

چکیده دستگاه افزاینده هوا به عنوان دمنده یا مکنده هوا ، امروزه در بخش های مختلف صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. با ورود مقداری هوای فشرده به دستگاه و عبور از شکاف? فشار هوا به شدت افت کرده و سرعت آن افزایش می یابد. این کار باعث مکش حجم زیادی از هوا (تا 20 برابر حجم هوای مصرفی) به درون دستگاه شده و تحت تاثیر اثر کواندا از سمت دیگر آن خارج می شود. اگر دستگاه در آب نیز مانند هوا عمل کند? مزایای زیادی به عنوان سیستم رانش در شناورها خواهد داشت. از میان مهمترین این مزایا می توان به چند مورد آن اشاره کرد: امکان انتقال موتور محرکه شناور به هر نقطه دلخواه در درون شناور فراهم می شود، به علاوه سیستم انتقال قدرت میان موتور و سیستم رانش و مشکل آب بندی شفت انتقال قدرت از میان خواهد رفت. از طرفی به دلیل استفاده از حجم زیادی از آب برای ایجاد نیروی رانش بدون آن که مقدار مومنتوم وارد شده به آب افزایش یابد? صدای تولیدی بسیار کم می شود که در کاربردهای نظامی از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین به دلیل سادگی این دستگاه، تعمیر و نگهداری آن در مقایسه با سایر سیستم های مشابه آسان تر است و امکان حذف سکان برای تغییر جهت شناور وجود دارد. این کار قدرت مانورپذیری را به شدت افزایش می دهد. در نهایت به علت حذف قطعه دوران کننده خارجی? خطر برخورد با اجسام خارجی وجود ندارد. در این تحقیق این دستگاه در کاربرد آبی مورد بررسی قرار گرفته تا امکان استفاده از آن به عنوان سیستم پیش رانش در شناورها ارزیابی گردد. به این منظور در قدم اول یک دستگاه افزاینده هوا تهیه شده و به کمک یک برنامه آزمایشگاهی تعدادی از پارامترهای موثر در عملکرد آن ، در آب بررسی شد. متغییرهای مستقل در انجام آزمایش شامل اندازه شکاف دستگاه و دبی آب ورودی به آن و متغییر مستقل نیروی رانش تولید شده توسط دستگاه بود. آزمایش برای 9 اندازه شکاف متفاوت با تغییر دبی در 5 مرحله انجام شد. سپس در قدم دوم، مدل عددی دقیقی از دستگاه افزاینده هوا تهیه و عملکرد آن در آب به کمک نرم افزار فلوئنت شبیه سازی گردید. نتایج به دست آمده از داده های تجربی با داده های عددی مقایسه و انطباق نسبتا دقیقی میان آن ها به دست آمد. از این پس می توان با اطمینان به حل عددی و بدون نیاز به صرف وقت و هزینه بالا? تحقیقات بعدی برای شناخت هرچه بهتر عملکرد این دستگاه را انجام داد. نتایج این تحقیق نشان داد که عملکرد دستگاه افزاینده هوا تا حد زیادی در آب و هوا مشابه بوده و تا 15 برابر دبی آب پمپ شده را به داخل دستگاه مکش می کند. از طرفی مناسب ترین اندازه شکاف برای عملکرد دستگاه به منظور تولید بیشترین نیروی رانش با کمترین مصرف انرژی به دست آمد. همچنین نسبت نیروی رانش به توان مصرف شده در این وسیله در بهترین حالت در حدود 15/0 نیوتن بر وات بود. این نسبت در پروانه ها بین 15/0 تا 2/0 است که نشان می دهد این سیستم قابلیت رقابت با سایر سیستم های رانش را دارا می باشد. کلمات کلیدی : افزاینده هوا - پیش رانش در آب - عملکرد آبی - شبیه سازی عملکرد - آزمایش عملکرد - نویز

پایان نامه حاضر به منظور بررسی تجربی افزایش انتقال حرارت و افت فشار توسط نوار پیچیده شده در چگالش بخار r-404a داخل لوله های افقی به انجام رسید. سیستم آزمایشگاهی مورد استفاده یک سیکل تبرید تراکمی بخار r-404a مجهز به کلیه ابزارهای اندازه گیری لازم می باشد که در آزمایشگاه طراحی و ساخته شد. این سیستم شامل یک کندانسور اصلی است که آزمایشات بر روی آن صورت می پذیرد. بعلاوه به منظور دستیابی به کیفیت بخارهای مطلوب و بررسی اثر کیفت بخار روی ضرایب انتقال حرارت و افت فشار هنگام چگالش از پیش کندانسور استفاده شده است. کندانسور دیگری هم برای زیر سرد سازی مبرد بعد از کندانسور اصلی نصب شد. این کندانسورها همگی از نوع دو لوله ای جریان مخالف بوده و از آب به عنوان سیال خنک کن استفاده می کنند. آزمایش-ها بر روی لوله صاف و لوله هایی با 4 نوع نوار پیچیده شده متفاوت، در پنج سرعت جرمی مبرد و نیز در شش کیفیت بخار صورت گرفت. در هر آزمایش پارامترهای گوناگونی از قبیل سرعت جرمی مبرد، دمای آب ورودی و خروجی از کندانسورها، فشار استاتیکی مبرد و غیره اندازه گیری گردید و با استفاده از داده های حاصله، ضرایب انتقال حرارت برای لوله های مختلف محاسبه شد. افت فشار دو سرکندانسور اصلی نیز توسط افت فشار سنج دیفرانسیلی اندازه گیری گردید. به منظور بررسی صحت عملکرد دستگاه مقایسه ای نیز بین دادهای ضریب انتقال حرارت و افت فشار بدست آمده از لوله صاف و روابط ارائه شده توسط محققان مختلف صورت گرفت که انطباق خوبی بین آن ها مشاهده گردید. با بررسی نتایج مشخص شد که برای یک سرعت جرمی یکسان، با کاهش گام نوار پیچیده شده ضریب انتقال حرارت و افت فشار افزایش پیدا می کنند. از طرفی برای یک گام نوار مشخص افزایش سرعت جرمی و کیفت بخار منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت و افت فشار می شود. با استفاده از نتایج حاصل از لوله های دارای نوار پیچیده شده رابطه جدیدی برای محاسبه ضریب انتقال حرارت و افت فشار در لوله های مجهز به نوار پیچیده شده بدست آوردیم. در نهایت نیز عملکرد نوارهای پیچیده شده مورد ارزیابی قرارگرفت و این نتیجه حاصل شد که به طور کلی استفاده از نوار پیچیده شده مقرون به صرفه نیست و استفاده از آن داخل لوله ها توصیه نمی شود مگر در مواردی که به علت کمبود فضا و ماده نیازمند استفاده از مبدل های فشرده باشیم.

تکنولوژی مشعل ها با محفظه احتراق متخلخل، یکی از روش های کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید آلودگی است. تولید nox کمتر نسبت به مشعل های شعله آزاد، پیش گرمایش مخلوط سوخت و هوای ورودی و بزرگ بودن چگالی توان را می توان از بارزترین مزایای این مشعل ها برشمرد. بدلیل گداختگی محیط های متخلخل در این نسل از مشعل ها انتقال حرارت به هر سه حالت(رسانش، جابجایی و تابش)، در حالی که در مشعل های شعله آزاد تنها جابجایی عامل اصلی در انتقال حرارت می باشد. کاهش میزان آلودگی، گسترش محدوده شعله وری، گسترش محدوده دینامیکی توان، کاهش حجم مشعل، توزیع یکنواخت حرارت در محفظه احتراق، سرعت گرم شدن بالا و ... از دیگر مزایای این نسل از مشعل ها نسبت به مشعل های شعله آزاد به شمار می رود که باعث شده کاربرد فراوانی در صنایع مختلف پیدا کند. بطور مثال می توان به کاربرد این مشعل ها در سامانه های گرمایش منازل، سامانه های احتراق با سوخت مایع، فرآیندهای تولید بخار و خشک کن ها اشاره نمود. به منظور بررسی تجربی عملکرد مشعل های محیط متخلخل و تاثیر پارامترهای مهم بر آن یک نمونه مشعل محیط متخلخل با توان 5 kw در دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان طراحی، ساخته و آزمایش شد. در این پروژه با نصب 10 عدد ترموکوپل نوع k در مکان های مهم از طول بدنه مشعل و ثبت لحظه ای دما (50 داده از هر ترموکوپل در ثانیه) جایگاه شعله برای حالت گذرا و پایا بررسی شده است و تلاش برای یافتن کمترین نسبت هم ارزی (نسبتی از هم ارزی که مشعل در آن پایدار و توانایی کار کردن داشته باشد.) در مشعل طراحی و ساخته شده، انجام گرفته است. رژیم های چهارگانه شعله (جایی که شعله در آن نقطه از طول مشعل پایدار می شود: سطحی، مدفون، زیر سطحی و بالاسطحی) در مشعل های محیط متخلخل، آنالیز گازهای خروجی از مشعل بعد از پایدار شدن شعله و تاثیر پارامترهای نسبت هم ارزی، تخلخل و ضخامت محیط های متخلخل، بر عملکرد مشعل مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق آزمایشگاهی دو دسته آزمایش انجام گرفت که در اولی رصد جایگاه شعله، پایداری شعله و آنالیز گازهای no و co و در آزمایش های دوم اثر نرخ آتش و تخلخل بر روی دما و زمان برگشت شعله بررسی شده است.

در این پژوهش جوشش استخری بر روی سطوح پوشش داده شده بوسیله آندایزینگ و سطوح بدون پوشش آلومینیمی و مسی، مورد بررسی قرار گرفته است. پوشش های ایجاد شده در حمام های اسید سولفوریک و اسید کرومیک و بر روی زیر لایه های سند بلاست، اچ ضعیف و اچ قوی انجام شده است. این سطوح در سه مدت زمان مختلف تحت آندایزینگ بوده و دارای ویژگی های متفاوتی می باشند. در آزمایش های انجام شده شار حرارتی بحرانی و میزان ضریب انتقال حرارت اندازه گیری شده است. بیشترین میزان شار حرارتی بحرانی برای سطح پوشش داده شده در حمام اسید سولفوریک و با زیر لایه اچ ضعیف و در مدت زمان 30 دقیقه بوده، که نشان دهنده ی افزایش 8 درصدی نسبت به سطح بدون پوشش آلومینیمی و افزایش90 درصدی نسبت به سطح مسی است. همچنین مقدار ضریب انتقال حرارت، افزایش 159 درصدی را در نمونه ی با اچ ضعیف نسبت به نمونه ی بدون پوشش نشان می دهد. همچنین از 6 نمونه از سطوح پوشش داده شده، تصاویر afm تهیه شد که نشان دهنده ی اطلاعات مربوط به مورفولوژی و میزان زبری سطح می باشند. این تصاویر نشان داد، با افزایش زمان آندایزینگ بر زبری سطح افزوده شده است. این تغییر در نمونه های پوشش داده شده در حمام اسید سولفوریک بسیار کم و در حمام اسید کرومیک مشهود تر است. در پایان نیز سطحی مسی، با استفاده از روش آلومینایز پوشش داده شد، که نتایج حاصل از آزمایش این سطح نشان دهنده ی افزایش 37 درصدی در میزان شار حرارتی بحرانی نسبت به سطح مسی بوده ولی میزان ضریب انتقال حرارت تنها در حدود 7/1 درصد، در آن کاهش یافته است.

با توجه به محدودیت منابع سوخت فسیلی و پیامدهای ناشی از به کارگیری آن ها از لحاظ تخریب محیط زیست، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در دهه های اخیر گسترش زیادی یافته است. یکی از منابع لایزال انرژی، انرژی خورشیدی است. کشور ایران با توجه به موقعیت جغرافیایی خود یکی از مناطق مستعد برای تبدیل و استفاده از انرژی خورشیدی است. تابش متناوب خورشید در طول شبانه روز، ذخیره ی انرژی گرمایی ناشی از آن را برای کاربرد انرژی گرمایی ناگزیر می کند. استفاده از انرژی گرمایی محسوس یک ماده ی ذخیره کننده- عمدتاً آب- به منظور ذخیره ی گرما، معمول ترین روش استفاده است. بهره گیری از گرمای نهان ناشی از مواد تغییر فاز دهنده (pcm) به همراه انرژی گرمایی محسوس از جمله روش های نوین برای ذخیره انرژی حرارتی است. در این پژوهش از یک نمونه پارافین با خصوصیات ترموفیزیکی مورد نیاز، به عنوان یکی از مواد تغییر فاز دهنده در سیستم های خشک کن خورشیدی استفاده شده است. کاربرد خشک کن های خورشیدی در محل های تولید محصولات کشاورزی مانند مزارع و باغ ها باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه های تولید و تبدیل بهینه محصولات کشاورزی می شود. کیفیت محصول، به خصوص در محصولاتی مانند سبزی های برگی ( که با داشتن مواد معطر در برابر دمای بالای خشک کن های صنعتی فوق العاده حساس هستند) وقتی با خشک کن های خورشیدی خشک شود به طور قابل توجهی نسبت به روش های سنتی (پهن کردن محصول در برابر آفتاب و باد) و روش صنعتی ( که پر هزینه است) بالاتر خواهد بود. از مزایای عمده پارافین عدم تغییر خواص آن در تغییر فازهای مکرر و گرمای نهان بالای آن می باشد. مهم ترین عیب پارافین ضریب هدایتی پایین آن است که برای افزایش آن از مفتول های مسی و پودر پارافین استفاده شده است. افزایش زمان تولید هوای گرم، نزدیکی دمای هوای گرم تولیدی به دمای هوای مورد نیاز، چگالی انرژی گرمایی ذخیره شده در خشک کن و بازده قانون دوم ترمودینامیک مواردی است که میزان تغییر آن ها با به کارگیری pcm در خشک کن تحقیق شده است. سپس یک ماده غذایی (انگور) توسط خشک کن ساخته شده خشک شده که در مقایسه با خشک کن بدون پارافین حدود 35 درصد سریع تر است و این به معنی امکان تولید بیشتر در یک بازه زمانی معین است.

امروزه محدودیت های سوخت های فسیلی در تولید برق شامل آلودگی، محدود بودن منابع و... توجه بشر را به تولید فن آوری-های جدید در تولید انرژی الکتریکی جلب کرده است. انرژی های نو رایگان و در اغلب نقاط جهان به نوعی در درسترس اند. در میان انواع انرژی های تجدیدپذیر انرژی خورشیدی طرفداران بیشتری را در سراسر جهان یافته و پیشرفت قابل توجهی کرده-است. در اکثر نیروگاه های خورشیدی از کلکتورهایی استفاده می شود که پرتوهای نور را در ناحیه ای متمرکز می کنند. این کلکتورها شامل کلکتورهای سهموی، بشقابی، تخت و... می باشد. مشکلات متعدد کلکتورهای سهموی اعم از هزینه ی بالا، تفاوت ضریب انبساط طولی شیشه و فلز، سیستم ردیاب پیچیده، سایه اندازی خطوط روی یکیدیگر و... باعث طراحی و ساخت سیستم های جدید در فن آوری خورشیدی شده است. کلکتورهای فرزنل از این دست فن آوری هاست که با جایگزینی آینه های تخت به جای آینه های سهموی که ساخت هزینه بری دارند، در درجه ی اول هزینه ی سیستم را کاهش دادند و ساخت آن را نیز بسیار ساده تر کرده است. البته بازده ی سیستم های سهموی بیشتر از فرزنل است؛ اما برخی مزایای کلکتور فرزنل مانند هزینه ی ساخت پایین، کاهش نیروی درگ باد، استفاده ی مفید از فضای نیروگاه و... این فن آوری را مهم و قابل توجه جلوه می دهد. یکی از مسائلی که در این سیستم ها وجود دارد، هدررفت پرتوهای بازتابی از آینه های پایینی از کنار لوله ی جاذب است. علت این پدیده، تفاوت پهنای آینه های پایینی با قطر لوله ی جاذب است. در اینجا طرحی جهت افزایش بازده ی این کلکتورها از طریق افزایش شار تابشی برخوردی به آنها، ارایه شده است. قراردادن یک آینه به عنوان بازتابنده ی ثانویه در قسمت بالایی لوله ی جاذب موجب می شود بسیاری از پرتوهایی که از کنار لوله عبور کرده و بدون برخورد هدر می روند، دوباره به سطح لوله بازگردند. اگرچه توجه به این نکته لازم است که حضور بازتابنده ی ثانویه از عبور تعدادی از پرتوهای رسیده از خورشید و برخورد با سطح فوقانی لوله و همچنین با آینه های پایینی ممانعت می کند، اما وجود این بازتابنده آنقدر موجب افزایش شار می-شود که این کاهش را جبران کند. همچنین باتوجه به قرارگرفتن لوله ی جاذب در قسمت فوقانی آینه های پایینی، شار تابشی روی آن نایکنواخت بوده و در برخی نقاط به صفر هم می رسد. آینه ی بالایی این مشکل را نیز تا حدودی حل کرده و موجب یکنواختی شار روی لوله می شود. این مساله در برخی کاربردها مانند سیستم هایی که از نمک های مذاب به عنوان سیال ناقل حرارت استفاده می کنند، اهمیت ویژه ای دارد. در این پروژه 6 طرح برای استفاده به عنوان پروفیل بازتابنده ی ثانویه ارایه شده-است. پروفیل های پیشنهادشده به صورت جداگانه در نرم افزار matlab شبیه سازی شده است. جهت مقایسه ی طرح ها در ابتدا تحلیل روی حالت بدون بازتابنده انجام و سپس سایر بازتابنده ها مورد بررسی قرار گرفتند. در هرکدام از این بازتابنده ها پارامترهای موثر بر شار دریافتی آنها مانند طول و زاویه بررسی و بهترین حالت هریک و در نهایت بهترین بازتابنده از لحاظ میزان و یکنواختی شار انتخاب شده است. در هریک از حالات مذکور، زاویه ی اولیه ی بهینه نیز برای تک تک آینه های پایینی از طریق آزمون و خطا محاسبه و ارائه شده است. بررسی های انجام شده نشان می دهد بازتابنده ی تخت با دو بال کناری (که البته آنها هم تخت هستند) علاوه بر ارایه ی بیشترین شار تابشی(این آینه 87% پرتوهای رسیده از خورشید را به کمک آینه های پایینی به لوله بازمی تاباند)، ساخت بسیار ساده تر و البته کم هزینه تری دارد.

طیف گسترده ای از متمرکزکننده های خورشیدی در سال های اخیر توسعه یافته اند. بازتابنده های خطی فرزنل از انواع متمرکزکننده های خورشیدی می باشند. این نوع متمرکزکننده از یک سری بازتابنده های بلند تشکیل شده است، که بر روی یک پایه مسطح قرارگرفته اند، و هر کدام عرضی محدود و طولی مساوی با طول دریافت کننده دارند. از فوائد خوب این سیستم استفاده از بازتابنده های انعطاف پذیر است، که در مقایسه با بازتابنده های شیشه ای ارزان تر هستند. در پژوهش حاضر، تاثیر استفاده از بازتابنده های سهموی به جای بازتابنده های تخت، در متمرکزکننده خورشیدی فرزنل، بررسی شده است. برای این سیستم جدید توزیع نسبت تمرکز با استفاده از روش آماری تعقیب پرتو بر روی سطح جاذب لوله ای تعیین شده است، و با سیستم متمرکزکننده خورشیدی فرزنل با بازتابنده های تخت مقایسه شده است. همچنین اثر پارامترهای هندسی، از قبیل ارتفاع جاذب و پهنای بازتابنده ها، بر نسبت تمرکز بررسی شده است. نتایج نشان داده است، استفاده از بازتابنده های سهموی با انحنای کم بجای بازتابنده های تخت در این متمرکزکننده، تاثیر زیادی بر قطر لوله جاذب دارد. مقایسه دو سیستم تخت و سهموی که سه پارامتر آن ها یعنی پهنای بازتابنده ها، تعداد بازتابنده ها و ارتفاع لوله جاذب برابر می باشد، نشان داد که در سیستم سهموی قطر لوله جاذب کوچکتر از قطر لوله در سیستم تخت می باشد، در نتیجه میزان اتلافات حرارتی از سطح لوله کاهش می یابد. مقایسه دو سیستم با قطر لوله جاذب و میزان انرژی خورشیدی دریافتی برابر، نشان داد که در سیستم سهموی از بازتابنده های با پهنای بیشتری استفاده شده است، در نتیجه تعداد بازتابنده ها کاهش یافته و سیستم کنترل متمرکزکننده ساده تر می شود.

خورشید منبعی است تقریبا تمام نشدنی که می تواند متضمن انرژی مورد نیاز جهان باشد. وجود این انرژی ارزان و نامحدود بر گستره فعالیت های اکتشافی این حوزه افزوده است تا با گسترش تکنولوژیهای نوین، راهکارهای جدیدی برای بهره گیری از منابع خورشیدی ارائه شود. در این میان ظهور نانوسیالات یا سوسپانسیون نانوذرات- مایع، دسته جدیدی از کلکتورهای خورشیدی مبتنی بر نانوسیال ها را ایجاد کرده است که به کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم شناخته می شوند. در طرح های جدید، کلکتورهای جذب مستقیم از نانوسیال به عنوان محیط جاذب استفاده می شود. در این پژوهش هدف ما بررسی پارامترهای موثر بر بازده این کلکتورها می باشد. یکی از قدم های مهم در این پایان نامه ارائه مدلی برای محاسبه ضریب اطفاء نانوسیال می باشد ابتدا با ارائه سه تئوری رایلی، مای و ماکسول -گارنت، ضریب اطفاء نانوسیالهای مختلف محاسبه شد در نهایت با مقایسه هر سه تئوری نتایج نشان داد که تئوری مای از دقت بالاتری نسبت به دو تئوری دیگر در پیش بینی ضریب اطفاء نانوسیال برخوردار است. در ادامه با حل دوبعدی معادله انرژی و حل یک بعدی معادله انتقال تابشی مدلی برای محاسبه بازده کلکتور خورشیدی جذب مستقیم ارائه شد و تاثیر پارامتر های مختلفی مانند قطر، جزءحجمی نانوذرات، مشخصات هندسی کلکتور، ضریب عبور پوشش شیشه ای، تاثیر استفاده از بازتابنده ایده ال در کف کلکتور و نوع سیال پایه بر بازده بررسی شد. نتایج نشان داد با افزایش قطر ذرات بازده افزایش می یابد اما این افزایش زیاد نیست. با افزایش جزءحجمی نانوذرات بازده کلکتور در ابتدا رشد سریعی خواهد داشت سپس ثابت می ماند. افزایش طول کلکتور کمترین تاثیر را بر بازده کلکتور دارد. هرچه ضریب عبور شیشه بالاتر باشد راندمان بیشتر و استفاده از بازتابنده ایده آل در کف کلکتور روش مناسبی به منظور کاهش هزینه تمام شده کلکتور با حداقل ارتفاع می باشد. نتایج نشان داد تاثیر افزایش ارتفاع کلکتور یکی از پارامتر های مهم بر راندمان کلکتور است زیرا افزایش ضخامت لایه نانوسیال باعث جذب بیشتر و افزایش راندمان می شود. همچنین در بررسی نوع سیال پایه از چهار سیال پایه (آب، اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول و ترمینول vp-1)، بسته به محدوده دمای کارکرد کلکتور استفاده شد. نتایج نشان داد آب بهترین جاذب نور خورشید می باشد که می توان از آن در کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم با دمای پایین مانند آبگرم کن های خورشیدی استفاده کرد. از طرفی در این پژوهش روش جدیدی برای محاسبه ضریب اطفاء مخلوط آب – اتیلن گلیکول براساس تئوری ماکسول- گارنت ارائه شده است که در کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم دما پایین جایگزینی مناسبی برای آب براساس شرایط آب و هوای هر منطقه می باشد. در نهایت از مقایسه این کلکتورها با کلکتورهای صفحه تخت معمولی افزایش تقریبا 10 درصدی در بازده مشاهده شد.

مدل سازی و شبیه سازی فرآیند واحد نمکزدایی با استفاده از معادلات پایه، با توجه به تعداد بالای پارامترهای تاثیرگذار بر کارآیی واحد، کاری بسیار پیچیده، وقت گیر و در نتیجه پر هزینه می باشد. مدل سازی و شناسایی سیستم بر اساس شبکه های عصبی، با توجه به سرعت عملکرد بالا، دقت برآورد و سهولت استفاده گزینه ای مناسب محسوب می گردد. با بهره گیری از مدل شبکه های عصبی می توان شبیه سازی و کنترل یک فرآیند را انجام داد. در مدل سازی انجام یافته با توجه به داده های صنعتی موجود، متغیرهای ورودی به شبکه پنج مشخصه، دما نفت ورودی به نمکزدا، فشار نفت در ورودی به نمکزدا، میزان آب شستشو تزریقی به نفت خام قبل از ورود به نمک زدا، میزان آب همراه نفت در مرز واحد و میزان نمک موجود در نفت ورودی به واحد و متغیرهای خروجی شبکه دو مشخصه، میزان آب همراه نفت در خروجی از نمکزدا و میزان نمک موجود در نفت در خروجی از نمکزدا در نظر گرفته شده است. در مدل سازی شبکه عصبی با تغییر پارامترهای موثر شبکه، استفاده از یک لایه پنهان، الگوریتم l-m و مدل غیر خطی feed forward backpropagation، تابع محرک تانژانت هیپربولیک برای لایه پنهان و تابع خطی برای لایه خروجی، معیار خطای mse، ساختار شبکه 2-7-5 به عنوان موثرترین ساختار برای شناسایی سیستم با ضریب همبستگی 95/0 در مرحله تست مشخص گردید. در شبیه سازی فرآیند مشخصه های تاثیرگذار بر فرآیند مشتمل بر دما، فشار و میزان آب شستشو تزریقی در نظر گرفته شد. مشخصه های خروجی نیز بازدهی آبگیری و بازدهی نمکزدایی تعریف گردیدند. تغییرات فشار در محدوده نرمال فشار عملیاتی نمکزدا، به تنهایی تاثیر چندانی بر بازدهی آبگیری و بازدهی نمکزدایی ندارد. برای دستیابی به بازدهی بهینه آبگیری با توجه به نتایج حاصل از مدل سازی و شبیه سازی فرآیند، دما نفت ورودی به نمکزدا می بایست در محدوده دمایی 143 تا ?150 قرار گیرد، ولی در مورد تعیین مقدار بهینه مشخصه میزان آب شستشو تزریقی، تحلیل نتایج با توجه به اطلاعات محدود موجود، غیر ممکن می باشد. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با بکارگیری مدل حاصل از شبکه عصبی، با نتایج بهینه سازی شده سیستم فرآیندی در مقیاس صنعتی، دمای عملیاتی ? 148 و میزان آب شستشو تزریقی m^3/hr 46، حاکی از تطابق بسیار بالای مدل با سیستم فرآیندی صنعتی دارد. اعمال مقادیر بهینه بدست آمده از مدل شبکه عصبی، نشان دهنده کارکرد عملیاتی بهینه نمکزدایی واحد، با توجه به مشخصه های عملیاتی تاثیر گذار، دما و میزان آب شستشو می باشد.

شکاف روز افزون بین عرضه و تقاضای انرژی و تخلیه سریع منابع برگشت ناپذیر سوختهای فسیلی و آثار مخرب زیست محیطی آنها عاملی برای توسعه منابع انرژی مکمل و جدید مانند منابع انرژی طبیعی(باد ، زمین و خورشید و ...) شده است. استفاده بهینه از این انرژیها مستلزم ذخیره آنهاست ویکی از بهترین راههای ذخیره انرژی حرارتی ذخیره آن در زیر زمین (under ground thermal energy storage ) است جایی که حجم زیادی موجود ولی نامریی است. یکی از پرکاربردترین و اقتصادی ترین روشهای ذخیره انرژی حرارتی در زیر زمین ، ذخیره در اکیفرها (aquifer thermal energy storage) می باشد. در این سیستم دو چاه جذبی در سفره آب زیرزمینی نفوذپذیر (اکیفر) حفر می شوند و برداشت و تزریق آب سرد و گرم از طریق این دو چاه انجام می شود. بدین صورت که آب گرم در فصل تابستان درون چاه گرم تزریق و درون اکیفر برای مدتی ذخیره می شود تا در فصل سرد به منظور گرمایش، برداشت و به کار گرفته شود. به منظور تحلیل عملکرد سیستم ذخیره زیرزمینی، حل عددی معادله حرارت سفره آب زیر زمینی با استفاده از معادلات حاکم بر محیط متخلخل مورد بررسی قرار گرفت. برای مدلسازی یک سیستم ساده ates ، اکیفری به ارتفاع h و دمای اولیه را در نظر گرفته که درون آن یک چاه جذبی به شعاع r حفر شده و آب با دمای که بزرگتر از دمای اولیه اکیفر است درون آن تزریق می شود. دو لایه نفوذ ناپذیر (خاک رس) در بالا و پایین، اکیفر را محدود کرده اند. معادلات پیوستگی و انرژی در مختصات استوانه ای را با استفاده از تقارن محوری ( ) در دو راستای شعاعی و عمودی نوشته و ضریب هدایت حرارتی اکیفر و ظرفیت حرارتی حجمی آن را تابعی از میزان تخلخل و مقادیر مربوط به آب و فاز جامد در نظر می گیریم. همچنین تاثیر دیسپرشن حرارتی در جهت شعاعی و عمودی روی ضریب هدایت حرارتی لحاظ می شود. محیط متخلخل همگن و ایزوتروپیک و جریان آرام فرض می شود. همچنین از اثر جابه جایی طبیعی و وابستگی دمایی پارامترهای ترموفیزیکی صرف نظر شده و فرض می شود در هر نقطه تعادل حرارتی بین آب و فاز جامد وجود دارد و مولفه عمودی سرعت صفر است (جریان شعاعی) . هدف به دست آوردن توزیع دمایی اکیفر برای اهداف فصلی یعنی بعد از گذشت 30، 60 و 90 روز از زمان شروع تزریق و یا برداشت می باشد. با حل عددی معادله حرارت برای دبی های مختلف و دماهای تزریق متفاوت ، نسبت آنتالپی ورودی (مرحله تزریق) به آنتالپی خروجی(مرحله برداشت) به عنوان راندمان حرارتی سیستم محاسبه گردیده و در نهایت بهترین راندمان سیستم با تغییر دبی و دمای نقطه تزریق و مدت زمان تزریق و برداشت ارایه می گردد. با به دست آوردن توزیع دمایی مشاهده می شود که دمای تزریق شده تاثیر چندانی بر راندمان حرارتی سیستم ندارد. همچنین با افزایش دبی و با کاهش اثر دیسپرشن حرارتی، راندمان حرارتی سیستم افزایش می یابد و برای تزریقهای دوره ای (مانند استفاده از انرژی خورشیدی در ساعاتی از شبانه روز و ذخیره آن در بقیه روز) راندمان بالاتر از تزریق به صورت متمادی و سپس ذخیره آن در اکیفر است.

طراحی و ساخت رانر توربین های فرانسیس که در نیروگاههای آبی کاربرد بسیار دارند، دارای پیچیدگیهای تکنیکی ویژه ای میباشد. خصوصاً ساخت پره های رانر که دارای سطوح سه بعدی پیچیده ای هستند، از حساسیت ویژه ای برخوردار است. از جمله مسایل مهم در این زمینه آگاهی از حساسیت عملکرد هیدرودینامیکی رانر به مشخصات هندسی و ابعاد پره ها میباشد. در تحقیق حاضر، به عنوان نمونه یک مدل کامپیوتری از رانر ساخته شده برای نیروگاه آبی سد دز ساخت نمونه رانر توسط شرکت مهندسی سایا انجام پذیرفته است استفاده شده و بدین وسیله یک بستر نرم افزاری با استفاده از نرم افزار فلوینت، برای شبیه سازی جریان سیال در رانر توربین های فرانسیس ایجاد شده است. در این پایان نامه نتایج شبیه سازی ها و محاسبات اولیه انجام شده به منظور تدوین و تنظیم پارامترهای نرم افزار ارایه شده اند. همچنین اثر شرایط مرزی، شبکه ی عددی، هندسه لوله ی خروجی و سایر تنظیماتی که به صورت دلخواه توسط کاربر میتوانند در انجام یک شبیه سازی عددی انتخاب شده و تغییر یابند، به صورت سیستماتیک بررسی شده و نتایج آنها ارایه شده اند. بررسی نتایج تحقیقات به عمل آمده و انجام آزمایشهای عددی، منجر به تدوین یک مدل مبنا به همراه شرایط مرزی و تنظیمات نرم افزاری برای انجام شبیه سازی جریان در رانر توربین فرانسیس شده است. بر اساس مشاهدات تجربی و بررسی ابعادی پره های ساخته شده برای رانر توربین سد دز، مدلهای هندسی متنوعی به صورت نرم افزاری ایجاد شده اند. هر یک از این مدلها با اعمال یک تغییر هندسی در ابعاد پره ی رانر ایجاد شده اند. مشخصات این مدلها و چگونگی ساخت آنها نیز در این پایان نامه ارایه شده اند. همچنین نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی جریان سیال در مدلهای مختلف هندسی ارایه شده و مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته اند. برای سنجش عملکرد هیدرودینامیکی رانر، چند پارامتر مهم نظیر دبی حجمی، گشتاور وارد بر پره ها و نهایتاً بازده رانر، تعریف شده و نتایج بدست آمده برای این پارامترها برای مدلهای مختلف هندسی ارایه و با یکدیگر مقایسه شده اند. بررسی این نتایج نشان می دهد که افزایش یکنواخت ضخامت پره ها و افزایش زبری سطوح رانر بیشترین اثر را بر روی پارامترهای سنجش عملکرد رانر داشته و باعث کاهش محسوس بازده رانر می شوند. این در حالی است که تغییرات هندسی دیگر نظیر تغییر اندازه درز جوش، تغییر ضخامت موضعی پره در نزدیکی لبه های ورودی و خروجی و همچنین وجود اعوجاج در سطح پره در محدوده تغییرات ابعاد هندسی بررسی شده، عملاً تغییر جدی و معنی داری در مشخصه های سنجش عملکرد هیدرودینامیکی رانر ایجاد نمی نمایند. جهت بررسی تاثیر این تغییرات 31 مدل گوناگون ساخته شده و مورد تحلیل قرار گرفت. در پایان این پایان نامه مدل کاملی از رانر توربین با 17 پره ساخته شده که شامل ناحیه ورود جریان سیال و نیز لوله خروجی می باشد. نتایج حاصل از این مدل 17 پره ای نشان داده که مدل یکهفدهم مورد استفاده در شبیه سازی تحقیق حاصل انطباق بسیار خوبی با مدل کامل دارد. بدلیل مشکلات احتمالی در فرآیند ساخت پره های توربین احتمال پیدایش چند تغییر احتمالی بصورت همزمان وجود دارد که این موضوع در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است.

مبدل های حرارتی از وسایلی هستند که کاربرد وسیعی در صنعت دارند. افزایش ضریب انتقال حرارتی در مبدل ها از موضوعاتی است که مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است. در این پژوهش اثر قرار گرفتن ملحقات هندسی در جریان در لوله ای با دمای دیواره ثابت با جریان عبوری آب مورد بررسی قرار گرفته است.ملحقات مورد استفاده در دو حالت حلقوی و توپر به اشکال مربع، مستطیل، دایره و بیضی مورد آزمایش قرار گرفته اند.بازه رینولدز مورد استفاده بین 3000 تا 9000 است.همچنین در آزمایش های صورت گرفته تاثیر چرخش محقات نسبت به محور لوله وتاثیر چرخش ملحقات حول محور لوله نسبت به یکدیگر مورد بررسی قرار گرفته است.در انتها مشخص شد که بهترین ملحقه، ملحقه حلقوی با سوراخ مربعی شکل است که تحت زاویه 45 درجه نسبت به محور لوله قرار گرفته است.این ملحقه میزان انتقال حرارت را 31/2 برابر و میزان افت شار را 12برابر افزایش می دهد که در نهایت عدد 85/1 برای ضریب عملکرد بدست آمد.همینطور یک رابطه برای پیش بینی عدد ناسلت در اثر قرار گرفتن این ملحقات ارایه شده است که میانگین خطا ی این رابطه برای کل آزمایش های صورت گرفته کمتر از 6 در صد است.

با توجه به محدودیت منابع سوخت فسیلی و پیامدهای ناشی از بکارگیری آن ها از لحاظ تخریب محیط زیست، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در دهه های اخیر گسترش زیادی یافته است. یکی از منابع لایزال انرژی، انرژی خورشیدی است. کشور ایران با تابش خورشیدی متوسط سالانه 1016 مگاژول یکی از مناطق مستعد برای تبدیل و استفاده از انرژی تابشی خورشید است. تابش متناوب خورشید در طول شبانه روز، ذخیره ی انرژی گرمایی ناشی از آن را برای کاربرد انرژی گرمایی ناگزیر می کند. استفاده از انرژی گرمایی محسوس یک ماده ی ذخیره کننده - عمدتاً آب - به منظور ذخیره ی گرما، معمول ترین روش مورد استفاده است. بهره-گیری از گرمای نهان ناشی از تغییرفاز مواد تغییرفازدهنده (pcm) به همراه انرژی گرمایی محسوس از جمله روشهای نوین برای ذخیره-ی انرژی حرارتی است. کاهش زمان تولید آب گرم، نزدیکی دمای آب گرم تولیدی به دمای آب موردنیاز، چگالی انرژی گرمایی ذخیره شده در آبگرمکن، دوام آب گرم خروجی از مخزن و بازده قانون دوم ترمودینامیک مواردی است که میزان تغییر آنها با بکارگیری pcm در آبگرمکن تحقیق شده است. در این پژوهش از یک نمونه پارافین با خصوصیات موردنیاز، بعنوان یکی از مواد تغییرفازدهنده در سیستمهای خورشیدی، داخل کپسولهای کروی پلاستیکی در مخزن تانک دوجداره یک نمونه آبگرمکن خورشیدی مدل استفاده شده و تغییر عملکرد آبگرمکن با توجه به 5 معیار بررسی شده است. آزمایشها در دو دسته برای آبگرمکن مدل غیرفعال و فعال در شرایط تابشی متفاوت شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از آزمایش حاکی از بهبود عملکرد آبگرمکن در تمام موارد 5 گانه برای هر دو آبگرمکن فعال و غیرفعال است و بیشترین بهبود عملکرد در صورت کاربرد pcm برای آبگرمکن غیرفعال بدست آمده-است. میزان این بهبود برای سه مورد زمان تولید آب گرم، نزدیکی دمای آب خروجی به دمای موردنیاز و بازده قانون دوم ترمودینامیک برای آبگرمکن غیرفعال بیشتر از آبگرمکن فعال بدست آمده است.

کانالهای موجی شکل در صنعت، کاربرد فراوانی دارند که از آن جمله می توان به مبدلهای صنعتی فشرده که به منظور صرفه جویی در فضا و مواد مورد استفاده قرار می گیرد اشاره کرد. از جمله استفاده های دیگر این کانالهای موجی به کار بردن آن در توربین های گازی است که به منظور افزایش انتقال حرارت استفاده می گردد واین روش با تنظیم فاصله بین کانالهای موجی امکان پذیر است. بررسی تجربی انتقال حرارت جابه جایی آزاد از روی سطح موجی شکل با شرط مرزی شار سطح ثابت در این پژوهش صورت گرفته است.پارامتر های موثر بر جریان در این پژوهش, نسبت دامنه به طول موج, شار حرارتی سطح و زاویه قرارگیری صفحه موجی شکل بود. آزمایش ها برای دو نسبت دامنه به طول موج متفاوت 18/0 و 257/0 صورت گرفت. همچنین تاثیر شار حرارتی سطح در سه حالت w6, w7 و w8 در صفحه ای به ابعاد mm550 mm86 مورد بررسی قرار گرفت. زاویه قرارگیری صفحه ( ), که از حالت قایم سنجیده می شود در حالت های °90, °60, °55, °45, °30 و °0 مورد آزمایش قرار گرفت. ضریب انتقال حرارت موضعی و همچنین متوسط ضریب انتقال حرارت و ضریب انتقال حرارت کلی از صفحه های سینوسی شکل تعیین شد. نتایج بیانگر آن بود که در زاویه قرارگیری تا فرکانس تغییرات ضریب انتقال حرارت موضعی دو برابر فرکانس صفحه موجی شکل است و با تغییر زاویه قرارگیری صفحه از تا فرکانس تغییرات ضریب انتقال حرارت موضعی برابر فرکانس صفحه موجی شکل است و, زاویه ای که در آن فرکانس نغییرات ضریب انتقال حرارت موضعی در حال تغییر از دو برابر فرکانس صفحه موجی به فرکانس صفحه موجی شکل است حدود گزارش شد. همچنین ضریب انتقال حرارت کلی از صفحه در صفحات موجی شکل بیشتر از مقدار مشابه آنها در صفحه تخت است.

نگرانیهای ناشی از اتمام منابع انرژی های فسیلی از یک سو و سهم عمده آنها در آلودگی های زیست محیطی از سوی دیگر، رویکرد کلی تولید، بهره وری و مصرف انرژی را به سمت استفاده از تجهیزات پر بازده تولید برق مانند پیل سوختی، تغییر داده است. ازآنجا که هزینه سرمایه گذاری اولیه این تجهیزات هر ساله در حال کاهش است، ورود آنها به بازار مصرف کاملاً قابل انتظار است. گازهای داغ در خروجی پیل سوختی اکسید جامد پتانسیل بسیار مناسبی برای استفاده در سیکلهای بازیافت گرما و به منظور تولید سرمایش و آب گرم مصرفی در ساختمانها دارد. در این پایان نامه، یک سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با ظرفیت تولید توان 215 کیلووات که وظیفه تأمین همزمان انرژی الکتریکی، بارسرمایی و آب گرم مصرفی یک ساختمان به مساحت 4600 متر مربع با کاربری هتل را به عهده دارد، معرفی می شود و با استفاده از تحلیل همزمان انرژی واگزرژی عملکرد آن به لحاظ مقادیر افت اگزرژی و راندمان قانون دوم مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه تاثیر میزان دبی سوخت و هوای ورودی و همچنین چگالی جریان به عنوان پارامترهای کنترل پیل سوختی بر عملکرد آن مورد مطالعه قرار گرفته و یک نرم افزار جامع برای تحلیل انرژی- اگزرژی و مطالعه پارامتریک این سیکل ارایه می گردد . مقایسه این سیکل با سیکلهای معمول موتورخانه مرکزی و تامین برق از شبکه توزیع سراسری، به لحاظ معیارهای اقتصادی در انتهای این پژوهش، انجام شده است. نتایج تحلیل انرژی واگزرژی این سیکل نشان می دهد که در بهترین حالت و بر مبنای ارزش حرارتی پایینی سوخت، راندمان کلی 83 درصد برای سیکل تولید و بازیافت همزمان انرژی حاصل خواهد شد و این راندمان مربوط به شرایط آب و هوایی گرم ترین ماه سال و درساعت 5 بعد از ظهر است که در آن کل نیاز انرژی الکتریکی و بار برودتی و 40 درصد از آب گرم مصرفی ساختمان تأمین خواهد شد. در حدود 49 درصد اگزرژی ورودی به پیل سوختی قابل تبدیل به انرژی الکتریکی و یا بار برودتی وآب گرم مصرفی است. همچنین ژنراتور چیلر و پیل سوختی بیشترین سهم تخریب اگزرژی را دارند.

استفاده از تابش متمرکز شده خورشید به عنوان یک منبع گرمایی عظیم می تواند جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی در واحدهای نیروگاهی باشد. البته هم اکنون بازدهی سوخت های فسیلی در نیروگاه های سیکل های ترکیبی بیش از 50 % است. این در حالی است که توان سیکل هایی که تابش متمرکز شده خورشید در آنها به عنوان منبع گرمایی استفاده می شود کمتر از 20 % است. امروزه اکثر سازوکارهای متمرکز کننده تابش خورشید از گیرنده هایی با صفحات جذب کننده برای تبدیل تابش خورشید به انرژی گرمایی بهره می برند. اگرچه کلکتورهایی که از نوع جذب سطحی هستند دارای سطوح مناسبی برای جذب تابش خورشید هستند ولی نحوه و عملکرد انتقال حرارت در آنها با افت زیادی همراه است. ولی در گیرنده های جذب حجمی تابش متمرکز شده به طور مستقیم جذب سیال شده و این تابش به طور یکنواخت تری در سیال توزیع می شود که این مسئله می تواند سبب کاهش اختلاف دمای بین سطح کلکتور و سیال عامل شود. یکی از شیوه های پیشنهاد شده برای افزایش بازدهی کلکتورهای خورشیدی در عین حفظ سادگی سیستم، جذب مستقیم انرژی خورشید توسط توده یا حجم سیال است .در این پژوهش در ابتدا با ارایه مدل سهموی شکل از کلکتورهای متمرکز کننده جذب مستقیم، به بررسی بازدهی سیستم با سیال آب مقطر پرداخته و سپس راندمان کلکتور حاوی نانوسیال اکسید آلومینیوم با جزء های حجمی 1/0 و 2/0 و 3/0 درصد بررسی و مقایسه می شود. با افزایش جزء حجمی نانوسیال بازده در دبی های بین 10 تا 50(l/hm2) روند قابل قبولی دارد ولی در دبی های بیشتر بازدهی به شدت کاهش می یابد. بازدهی کلکتور با نانوسیال اکسید آلومینیوم با جزء حجمی3/0 % به حدود 65/0 می رسد. با افزایش جزء حجمی نانوسیال ویسکوزیته نانوسیال نیز افزایش می یابد، این افزایش در مورد نانوسیال اکسید آلومینیوم به صورت نمایی می باشد. همچنین استفاده از نانوسیال با غلظت های حجمی پایین تاثیر چندانی بر توان پمپاژ سیال داخل سیکل ندارد. هر چه میزان جزء حجمی نانوسیال افزایش یابد میزان پایداری آن کاهش می یابد و ذرات با سرعت بیشتری کلوخه و ته نشین می شوند و باید به یک نقطه بهینه رسید. در تحقیقات انجام شده آمده است که با افزایش جزء حجمی بیش از 6/0 % خواص حرارتی نانوسیال دیگر افزایش نیافته و ناپایداری نیز شدت پیدا می کند. در نهایت نیز راهکارهایی برای کاهش تلفات حرارتی و افزایش بازدهی سیستم ارائه می شود.

در پژوهش حاضر یک نیروگاه حرارتی خورشیدی با توان 10kw مدل سازی شده است. مدل سازی با استفاده از نرم افزار gproms و برای شرایط آب و هوایی اصفهان انجام شده است. بدین منظور از داده های تابش خورشیدی اصفهان طی 10 سال اخیر (1382-1391) استفاده شد. جهت تبدیل غیر مستقیم گرمای خورشیدی به الکتریسیته سیکل رانکین در نظر گرفته شده است. مدل سازی ابتدا برای نیروگاهی بدون سیستم ذخیره سازی انجام شده است. نتایج مدل سازی لزوم استفاده از سیستم ذخیره گرمایی را نشان می دهند. در سیستم ذخیره سازی توسط انتقال گرمای محسوس مخلوط اوتکتیک نمک های پتاسیم نیترات و سدیم نیترات، ذخیره گرما انجام می شود. سیستم ذخیره سازی به گونه ای طراحی شده است که در صورت عدم تابش خورشید تا 15 ساعت، نیروگاه بتواند انرژی الکتریکی خود را تولید کند. بدین ترتیب با ظرفیت ذخیره سازی تعیین شده، نیروگاه در تمامی شب های سال قادر خواهد بود بدون کمک هیچ گونه سیستم پشتیبانی، فعالیت خود را در حالت پایدار حفظ کند. برای رسیدن به این هدف سطح جمع کننده ای بالغ بر 350m2 و همچنین 2500kg مخلوط نمک های نیترات لازم است. بدین ترتیب اثر نوسانات تابش خورشید بر عملکرد نیروگاه در طول روز نیز حذف خواهد شد. نیروگاه مدل سازی شده با سیستم ذخیره مذکور نسبت به نیروگاه خورشیدی که از سیستم پشتیبانی توسط گاز طبیعی استفاده می کند، سالانه حدود 6400m3 در مصرف گاز طبیعی صرفه جویی خواهد کرد و در نتیجه از آلودگی بیش از حد محیط زیست جلوگیری به عمل خواهد آورد. در ضمن بازده کلی تبدیل گرمای خورشید به الکتریسیته در این نیروگاه 16/16 درصد می باشد. طی این پژوهش یک مدل جمع کننده خورشیدی نیز ساخته شده است. این جمع کننده از یک بشقاب سهموی به قطر 1.84m جهت متمرکز کردن نور خورشید و یک دریافت کننده حفره ای کروی شکل به قطر 30cm جهت گردآوری انرژی حرارتی استفاده می کند. بازده به دست آمده برای این جمع کننده حدود 70 درصد اندازه گیری شده است.

چکیده صنایع تولید کاشی و سرامیک به علت افزایش روز افزون ساختمان سازی در دنیا روز به روز از اهمیت بیشتری برخوردار می شود. یکی از فرآیندهای بسیار مهم در تولید کاشی و سرامیک فرآیند پخت بدنه و لعاب در کوره ها می باشد. فرآیند پخت لعاب بر روی بدنه پخته شده به منظور بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی بدنه ولعاب و کاهش معایب تولیدی و ضایعات در این واحدهای تولید می باشد. کوره های مورد استفاده در این صنعت، کوره های رولری پیوسته می باشد که نسل جدید کوره های مورد استفاده در این صنعت می باشد. کوره های رولری کاملا به صورت پیوسته بوده و هیچ گونه اندازه گیری دمای مستقیمی از سطح محصول در طول کوره نمی توان انجام داد و داشتن تغییرات دمای محصولات سرامیکی در طول و عرض کوره برای پیش بینی خواص مکانیکی محصول و بهبود آن ضروری است. هدف از تحقیق حاضر دستیابی به روند تغییر دمای محصولات از ورودی تا انتهای ناحیه گرمایش و همچنین تغییرات دمایی محصولات در عرض کوره می باشد. برای محاسبه دمای محصولات مختلف در کوره ابتدا باید شار حرارتی رسیده به محصولات را به دست آورد برای این منظور استفاده از روش zone method برای محاسبه شار تشعشعی رسیده به محصولات که مکانیزم غالب انتقال حرارت در این بخش ازکوره می باشد، به کار گرفته شده است و برای مدل کردن رفتار غیرخاکستری گازهای احتراق از مدل سه جمله ای جمع وزنی گازهای خاکستری استفاده شده است. همچنین انتقال حرارت جابه جایی بین گازهای احتراق ومحصولات با استفاده از روابط تجربی خاص کوره های صنعتی بررسی شده است و در پایان انتقال حرارت هدایتی درون محصول به صورت سه بعدی غیر پایدار در نظر گرفته شده و با روش adi حل شده است، که حل کلیه معادلات حاکم توسط برنامه نویسی به زبان fortran انجام شده است. دقت مدل ارائه شده از طریق مقایسه دمای نهایی پیش بینی شده توسط مدل با داده های واقعی درکارخانه کاشی اصفهان ارزیابی شده است و مقدار خطای ناچیز مدل نشان دهنده قابلیت مدل در پیش بینی دقیق توزیع دمای محصولات در کوره است. علاوه بر آن تأثیر پارامترهای مختلفی از جمله تغییر ضریب صدور لعاب قرار گرفته بر روی بدنه، تغییر دمای ورودی به بخش اصلی پخت، تغییر سرعت حرکت کاشی درکوره و تغییر ضخامت و چگالی محصولات تولیدی مورد بررسی قرار گرفته است. که این تحقیق نشان داد که با افزایش دو مورد اول دمای سطح لعاب و بدنه افزایش می یابد و با افزایش سه مورد آخر، دمای محصولات کاهش پیدا می کند. کلمات کلیدی: کوره پیوسته رولری، روش نواحی یکنواخت،تشعشع، جمع وزنی گازهای خاکستری ، ضریب صدور

محدودیت منابع تجدید ناپذیر فسیلی و مشکلات زیست محیطی ناشی از بکارگیری آنها، سبب توجه جهانیان به فناوری پیل سوختی شده، که روشی پایدار، ایمن و سازگار با محیط زیست است. پیل سوختی اکسید جامد، به دلیل بازدهی بالا در تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی سوخت های فسیلی به انرژی الکتریکی و انتشار ناچیز آلاینده ها، یکی از این گزینه های اصلی تولید توان در آینده محسوب می گردد. دمای بالای کاری پیل سوختی اکسید جامد امکان استفاده در یک سیکل ترکیبی را فراهم می نماید. در این پایان نامه، ابتدا یک سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با بهبود دهنده داخلی در ترکیب با یک سیکل میکرو توربین گاز، به عنوان سیستم پایه، در نظر گرفته شده است. این سیستم در کلاس کیلو وات و برای مصارف خانگی به گونه ای در نظر گرفته شده است، که بتواند از گاز شهری به عنوان سوخت استفاده نماید. با مدل سازی الکتروشیمیایی و ترمودینامیکی پیل سوختی اکسید جامد و مشخص کردن افت های ولتاژ در پیل سوختی، ولتاژ کاری پیل سوختی در شرایط مختلف کاری به دست آمد. تاثیر دما، فشار و نسبت گازهای واکنش دهنده در پیل به عنوان پارامترهای اصلی و اندازه سل وسهم تولید توان در هر بخش از سیکل در شرایط مختلف کاری سیکل به عنوان پارامترهای فرعی مورد بررسی قرار گرفتند. سپس از تحلیل انرژی و اگزرژی، به عنوان ابزاری توانمند در تعیین عملکرد سیستم استفاده شده است. تحلیل انرژی، مزایای ترمودینامیکی استفاده از سیستم ترکیبی و افزایش 32 درصدی بازده سیکل به %83 را نشان می دهد. همچنین از تحلیل اگزرژی سیکل، پالایش دهنده خارجی به عنوان بخشی که بیشترین اتلافات را دارد شناخته شد و بازده قانون دوم ترمودینامیک سیکل %65 محاسبه گردید.

در سالهای اخیر افزایش ضریب انتقال حرارت از دغدغه های اصلی محققان بوده است و در این بین افزایش ضریب انتقال حرارت در جریان درون لوله همواره از اهمیت خاصی برخوردار است. برای رسیدن به این هدف از روش های مختلفی استفاده شده است. یکی از روش های مورد استفاده برای افزایش انتقال حرارت در لوله استفاده از موانع با اشکال هندسی متفاوت درون لوله، به منظور مغشوش کردن جریان و به هم ریختن لایه مرزی می باشد. البته استفاده از موانع درون لوله همواره با افزایش افت فشار همراه خواهد بود. در تحقیق حاضر سعی شده است تاثیر دیسکهای چوبی که در فواصل معین درون لوله ای با دمای دیواره ثابت نصب شده اند، بر انتقال حرارت و افت فشار در محدوده رینولدز 4000 تا 40000 بررسی شود. همچنین با تعریف ضریب معیار ارزیابی عملکرد به عنوان رابطه ای بین افت فشار و انتقال حرارت به بررسی اقتصادی بودن استفاده از موانع پرداخته شده است. بدین منظور دو دسته دیسک که شامل دیسک های حلقوی و توپر می باشند، مورد بررسی قرار گرفته است. طبق نتایج بدست آمده دیسک های حلقوی به مراتب عملکرد بهتری نسبت به موانع توپر دارند. در این تحقیق به بررسی زاویه قرار گرفتن دیسک ها نسبت به جریان نیز پرداخته شده است. طبق تحقیقات انجام شده موانعی که با زاویه 45 درجه نسبت به جریان نصب می شوند تاثیر بهتری نسبت به موانع عمود بر جریان دارند. از موارد دیگری که در این تحقیق بررسی شده است تاثیر شکل و ابعاد موانع می باشد که هم در موانع حلقوی و هم در موانع توپر، موانع بیضوی، بهترین بودند. در تمامی موانع، در محدوده رینولدز تحت بررسی، با افزایش رینولدز معیار ارزیابی عملکرد کاهش می یابد و بیشترین مقدار معیار ارزیابی عملکرد در رینولدز حدود 4000 خواهد بود که در موانع حلقوی مایل به 85/1 و در موانع بیضوی مایل با سوراخ مستطیلی به 91/1 خواهد رسید. در انتها برای تمامی موانع با برازش منحنی های به دست آمده روابطی برای ناسلت و معیار ارزیابی عملکرد بر حسب عدد رینولدز محاسبه شده است.

در بررسی عملکرد یک مبدل حرارتی صفحه ای نوع آرایش جریان، یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار در کارایی مبدل است. یکی از مزایای این نوع مبدل حرارتی قابلیت انطباق با نوع فرآیند است که به واسطه ی تنوع در آرایش گذرها، می توان به میزان انتقال حرارت و دمای سیال خروجی مورد نظر دست یافت و مبدل را برای انجام فرآیند های گوناگون آماده کرد. لازم به ذکر است که ناهمواریها و شیارهای روی صفحات و نیز فاصله بسیار کم آنها از یکدیگر سبب ازدیاد اغتشاش در کانالها می شود بگونه ای که جریان سیال در رینولدزهای پایین نیز مغشوش است. پارامترهایی که نوع آرایش جریان را تعیین می کنند تعدادکانال ها، تعداد گذر هریک از دو سیال، مکان نسبی ورودی تغذیه، موقعیت سیال گرم ورودی و نحوه حرکت سیال درون کانال ها است که از رهگذر تغییر این عوامل، جریان های همسو و ناهمسو، سری و موازی و ... ایجاد می شوند. در این پایان نامه سه نوع مبدل حرارتی صفحه ای شیار دار و نیز آرایش های مختلف یک مبدل صفحه ای با 24 کانال، (به عنوان نماینده ای که بتواند نتایج را به مبدل های صنعتی تعمیم دهد) مدلسازی و پارامتر های موثر در عملکرد مبدل، مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین کانتورهای دما و سرعت و نیز پروفیلهای دما در طول کانالها در تعدادی از آرایش ها تشریح می شود. در کار حاضر حل عددی معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی از طریق یک کد تجاری، به روش حجم محدود و با استفاده از مدل اغتشاشی ، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و صحت نتایج بدست آمده توسط نتایج تجربی، تحقیق می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش تعداد گذر و تعداد کانال ها با جریان ناهمسو، موجب افزایش کارائی مبدل می شود اما روند تغییر تعداد مسیر های ناهمسو، در همه آرایش ها نمی تواند تعیین کننده روند تغییر میزان انتقال حرارت و کارایی مبدل باشد. می توان گفت افزایش توأم این دو پارامتر، افزایش انتقال حرارت در مبدل را به همراه دارد. میزان کارایی در مبدل هایی با آرایش مشابه، برای جریان غیر هم جهت در ورودی، بیشتر از میزان کارایی در مبدل با جریان هم جهت در ورودی است. نقش ورودی جریان سیال دوم، در بعضی مسائل حتی از تعداد گذر نیز بیشتر است. در یک مبدل با تعداد کانال ثابت، افزایش تعداد گذر منجر به افزایش دبی سیال عبوری از کانال ها شده و افت فشار در مبدل را افزایش می دهد. همچنین با افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی، ضریب انتقال حرارت کلی را بالا برده و در نهایت منجر به انتقال حرارت بیشتر در کل مبدل می گردد. هرگاه تعداد کانال های یک گذر بیشتر از یکی باشد، دبی سیال آن گذر بین کانال ها تقسیم می شود. این تقسیم بندی به نسبت کاملا مساوی صورت نمی گیرد، اما دمای سیال ورودی به کانال های یک گذر دقیقا مساوی دمای سیال ورودی به مبدل است. میزان کارایی در مبدل با جریان عمودی، با اختلاف کمی از میزان کارایی در مبدل با جریان قطری و با آرایش مشابه آن، کمتر است.

تکنولوژی مشعل ها با محفظه احتراق متخلخل، یکی از روش های کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید آلودگی است. تولید nox کمتر نسبت به مشعل های شعله آزاد، پیش گرمایش مخلوط سوخت و هوای ورودی و بزرگ بودن چگالی توان را می توان از بارزترین مزایای این مشعل ها برشمرد. بدلیل گداختگی محیط های متخلخل در این نسل از مشعل ها انتقال حرارت به هر سه حالت(رسانش، جابجایی و تابش)، در حالی که در مشعل های شعله آزاد تنها جابجایی عامل اصلی در انتقال حرارت می باشد. کاهش میزان آلودگی، گسترش محدوده شعله وری، گسترش محدوده دینامیکی توان، کاهش حجم مشعل، توزیع یکنواخت حرارت در محفظه احتراق، سرعت گرم شدن بالا و ... از دیگر مزایای این نسل از مشعل ها نسبت به مشعل های شعله آزاد به شمار می رود که باعث شده کاربرد فراوانی در صنایع مختلف پیدا کند. بطور مثال می توان به کاربرد این مشعل ها در سامانه های گرمایش منازل، سامانه های احتراق با سوخت مایع، فرآیندهای تولید بخار و خشک کن ها اشاره نمود. به منظور بررسی تجربی عملکرد مشعل های محیط متخلخل و تاثیر پارامترهای مهم بر آن یک نمونه مشعل محیط متخلخل با توان 5 kw در دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان طراحی، ساخته و آزمایش شد. در این پروژه با نصب 10 عدد ترموکوپل نوع k در مکان های مهم از طول بدنه مشعل و ثبت لحظه ای دما (50 داده از هر ترموکوپل در ثانیه) جایگاه شعله برای حالت گذرا و پایا بررسی شده است و تلاش برای یافتن کمترین نسبت هم ارزی (نسبتی از هم ارزی که مشعل در آن پایدار و توانایی کار کردن داشته باشد.) در مشعل طراحی و ساخته شده، انجام گرفته است. رژیم های چهارگانه شعله (جایی که شعله در آن نقطه از طول مشعل پایدار می شود: سطحی، مدفون، زیر سطحی و بالاسطحی) در مشعل های محیط متخلخل، آنالیز گازهای خروجی از مشعل بعد از پایدار شدن شعله و تاثیر پارامترهای نسبت هم ارزی، تخلخل و ضخامت محیط های متخلخل، بر عملکرد مشعل مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق آزمایشگاهی دو دسته آزمایش انجام گرفت که در اولی رصد جایگاه شعله، پایداری شعله و آنالیز گازهای no و co و در آزمایش های دوم اثر نرخ آتش و تخلخل بر روی دما و زمان برگشت شعله بررسی شده است.

پوشش با لایه های نازک نقش بسیار مهمی در صنایع نیم رسانا ها و تجهیزات میکروالکترومکانیک و نانوالکترومکانیک دارد. با اضافه کردن یک لایه نازک به سطح به علت تداخل امواج الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی سطح کاملا متفاوت خواهد بود. در این پروژه با استفاده از روش های الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی یک ساختار چندلایه نازک محاسبه می شود و با استفاده از الگوریتم ژنتیک و عملیات حرارتی شبیه سازی شده، خواص چنین ساختاری با تغییر جنس و ضخامت لایه ها با توجه به مسائل کاربردی بهینه سازی می شود. در این پروژه ساختارهای لایه نازک بهینه جهت کاربرد در تجهیزات خنک کاری تشعشعی و آینه های حرارتی معرفی شده است.

امروزه با توجه به رشد روز افزون مصرف انرژی در جهان، انرژی های تجدیدپذیر و مخصوصاً انرژی خورشید و سیستم های خورشیدی مورد توجه ویژه ای قرار دارند. فتوولتاییک یک روش تولید توان الکتریکی با تبدیل مستقیم نور خورشید به جریان الکتریکی است که از مواد نیمه رسانا با خاصیت فتوولتاییک استفاده می کند. استفاده از سیستم های متمرکزکننده برای افزایش شدت تابش روی سلول های خورشیدی موجب افزایش توان سیستم های فتوولتاییک می شود. سیستم های متمرکزکننده فتوولتاییک از لنزها یا آینه ها برای متمرکز کردن نور خورشید روی سطح کوچکی از سلول های فتوولتاییک برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند. در این پایان نامه عملکرد سلول های خورشیدی با سه مدل ایده آل، تک دیود و دو دیود مدل می شود و با مقادیر حاصل از تست های تجربی در تمرکز پایین مقایسه می شود.

در این پژوهش به بررسی خواص حرارتی در کنار خواص مکانیکی بتن های سبک خودمتراکم پرداخته شده است و تاثیر افزودن فوق روان کننده، جایگزینی پوزولان های میکروسیلیس و زئولیت به جای سیمان پرتلند در درصدهای 10%، 15% و 20% و در نهایت تاثیرجایگزینی دانه های لیکا، پوکه معدنی و پرلیت به جای دانه های شن و ماسه معمولی در بتن مورد بررسی قرار گرفت. نسبت آب به سیمان در کلیه طرح ها برابر با 0.45 در نظر گرفته شد. از آن جهت که فوق روان کننده یک ماده مصرفی می باشد، در طرح های اختلاط جایگزین هیچ ماده ای نمی شود و صرفاً در مقایسه با سیمان، نسبت به کارایی بتن از 0.5% تا 1.5% مورد استفاده قرار گرفت. در این پژوهش به منظور محاسبه ضریب هدایت حرارتی این بتن ها دستگاه صفحه داغ محافظت شده که در استاندارد astm-c177 توصیه شده است، مورد استفاده قرار گرفت.

با توجه به رشد روزافزون مصرف انرژی و افزایش اهمیت حفظ محیط زیست، تحقیقات و تکنولوژیهای جایگزین برای منابع تجدید ناپذیر و سوخت های فسیلی آلاینده روزبه روز افزایش می یابد، یکی از مهم ترین این منابع، انرژی خورشیدی است. در عصر حاضر مهم ترین کاربردهای انرژی خورشیدی عبارت اند از: انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی و تبدیل مستقیم نور حاصل از پرتو های خورشید به الکتریسیته توسط صفحات فتوولتاییک. میزان تولید در پنل های فتوولتاییک به جهت و زاویه تابش خورشید بر آن ها بستگی دارد. در کاربردهای خاصی امکان نصب تعداد زیادی پنل فتوولتاییک در یک راستای مشخص وجود ندارد. و محدودیت فضا ایجاب می کند که پنل ها در جهت ها و شیب های مختلف قرار گیرند. در کار حاضر به بهینه سازی جهت پنل های فتوولتاییک درختی به منظور یافتن جهت بهینه آن ها پرداخته شده است. بررسی های انجام شده نشان می دهد بهترین چینش برای پنل های فتوولتاییک درختی قرار گرفتن تمام آن ها در زاویه ای نزدیک به عرض جغرافیایی محل است. همچنین با فرض محدودیت فضا در زوایای سمت مختلف زوایای شیب محاسبه گردیده و میزان افزایش تابش با تنظیم فصلی و هر دو ماه یک بار زوایای شیب این پنل ها به دست آمده است. در این کار به بهینه سازی فصلی زاویه شیب، بهینه سازی ساعتی زاویه سمت و بهینه سازی همزمان زاویه شیب به صورت فصلی و زاویه سمت به صورت ساعتی یک بار با فرض ضریب صافی یکسان برای تمام ساعت های روز و بار دیگر بدون این فرض انجام شده است. نتایج نشان می دهد به طور کلی میزان درصد افزایش تابش، با فرض ثابت بودن ضریب صافی در ساعت های مختلف روز، نسبت به شرایطی که این فرض در نظر گرفته نشود به مراتب بیشتر است.

در طی چند دهه گذشته، افزایش قیمت انرژی باعث شده است که توجه خاصی به استفاده بهینه از انرژی معطوف گردد. در همین راستا مطالعات و تحقیقات زیادی نیز به منظور بهبود و اصلاح فرآیندها و روش های صنعتی مختلف که در آنها از انواع گوناگون انرژی استفاده می شود، انجام شده است.با توجه به اینکه نیروگاه های حرارتی به عنوان یکی از بخش های مهم و حساس در صنعت هر کشور مطرح می باشند، بررسی و شبیه سازی اجزاء مختلف یک واحد نیروگاهی با هدف بهبود عملکرد و افزایش راندمان آنها، امری ضروری به نظر می رسد.

باتوجه به مزایای انرژی نورانی خورشید و از سوی دیگر معایب روشنایی مصنوعی توسط الکتریسیته، طراحی سیستمی برای انتقال نور خورشید به منظور روشنایی مناسب است. در این پروژه،از بین چند روش انتقال نور به محیط های دور از دسترس انرژی روشنایی خورشید، استفاده از فیبر نوری مورد مطالعه قرار گرفت. برای مطالعه عملکرد سیستم، متغیرهای طول و قطر فیبر نوری، قطر و فاصله کانونی عدسی مورد بررسی قرار گرفت. در پایان نیز معادلات انرژی و اگزرژی بر روی سیستم اعمال شد و مقادیر بازگشت ناپذیری و بهره نوری بررسی شدند.

رایج ترین نوع کلکتورهای خورشیدی از یک سطح سیاه به عنوان جذب کننده استفاده می کنند و حرارت را به سیال درون لوله های کلکتور منتقل می کنند که به دلیل جذب سطحی دارای بازدهی چندان بالایی نمی باشد. لذا موضوعی که در این تحقیق مورد نظر ما است افزایش بازدهی کلکلتور می باشد. بازدهی نه تنها به نحوه جذب موثر انرژی خورشید، بلکه به چگونگی انتقال حرارت به سیال عامل نیز بستگی دارد.

نانوسیالات به سبب خصوصیات ویژه، توجهات بسیاری را در دو دهه اخیر به خود جلب کرده اند. یکی از مهمترین عرصه های کاربرد نانوسیالات در زمینه انتقال حرارت می باشد. یکی از متغیرهای مهم در زمینه انتقال حرارت، ویسکوزیته می باشد. در این پژوهش به بررسی چگونگی تأثیر عوامل عمده، از جمله مدت زمان موج دهی فراصوت، غلظت نانوذره، نرخ برش، دما و سیال پایه بر ویسکوزیته و خواص رئولوژیک نانوسیال پرداخته شده است. نانوسیالات مورد بررسی در این تحقیق، شامل نانوسیال معمولی (حاوی یک نوع نانوذره) و نانوسیال مرکب می باشند. اگر نانوذرات پراکنده شده در سیال پایه از دو یا چند نوع غیریکسان باشند، آنگاه نانوسیال را مرکب گویند. ایده استفاده از نانوسیال مرکب، دستیابی به حد متوازنی از خصوصیات مطلوب هریک از نانوذرات تشکیل دهنده می باشد. از آنجایی که آلومینا و اکسید مس هرکدام مزایا و معایبی دارند، از این دو ماده به عنوان نانوذرات مورد آزمایش در این پروژه استفاده شده است.

پنل های فتوولتائیک انرژی خورشید را مستقیما و بدون واسطه به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. عملکرد این پنل ها بستگی زیادی به شدت تابش برخوردی به آن ها دارد. شدت تابش خورشید بستگی به موقعیت خورشید نسبت به پنل (زاویه برخورد تابش به پنل) دارد. از طرف دیگر بازده پنل های فتوولتائیک بستگی به دمای آنها دارد. روش های مهم افزایش ظرفیت تولید انرژی الکتریکی، دنبال کردن خورشید و خنک کاری پنل هستند که به صورت قابل ملاحظه ای بازده و برق تولیدی پنل را زیاد می کند. سیستم های دنبال کننده خورشید به گونه ای طراحی شده اند که بر اساس زاویه سمت و زاویه ارتفاع خورشید با یک محور یا دو محور خورشید را دنبال کنند. در این پژوهش از یک سیستم دنبال کننده جدید برای نصب پنل فتوولتائیک بر روی آن استفاده شده است که از یک موتور محرک به جای دو موتور استفاده می شود و تابش دریافتی بیشتری را نسبت به دنبال کننده های تک محوره رایج دارد. خنک کاری پنل جهت کاهش دمای سلول ها و استفاده از آب به عنوان سیال خنک کن مانع از افت راندمان الکتریکی می شود.

هر سال تعداد زیادی از لوله های گرمکنهای فشار قوی در چند نیروگاه بخاری کشور از جمله نیروگاه بندرعباس و نیز گرمکنهای دو واحد 320 مگاواتی نیروگاه اصفهان سوراخ می شود. که این امر باعث صرف هزینه زیاد، اتلاف وقت و افت توان می شود. در این پایان نامه دلائل موضوع مذکور مورد مطالعه قرار گرفته است . بررسی های آماری انجام شده نشان داد که گرمکنهای شماره 5 به دلایل مختلفی که در پایان نامه ذکر شده است دارای شرایط بحرانی تری نسبت به سایر گرمکنها می باشند. گرمکن شماره 5b از واحد شماره 4 مورد مطالعه قرار گرفت ، کل تعداد لوله های کور شده این گرمکن 1372 لوله است . تست eddy current بر روی لوله ها صورت گرفت و نشان داد که تقریبا" 180 لوله از 1372 لوله گرمکن دارای آسیب دیدگی خارجی 70 درصد یا بیش از 70 درصد می باشند و همچنین نشان داد که بیشتر آسیب دیدگی ها در ناحیه فوق گرمازدای گرمکن قرار دارد، به عبارت دیگر ناحیه فوق گرمازدا از نظر شکست لوله ها، بحرانی ترین ناحیه می باشد. تحلیل طراحی ناحیه فوق گرمازدای گرمکن به وسیله نرم افزار کامپیوتری htfs نیز نشان داد که ارتعاش لوله ها اساسی ترین دلیل شکست می باشد. نتیجه نهائی آن است که ترکیبی از ارتعاش در بار کامل، سرعت بالای بخار در نازل ورودی به پوسته، فرسایش و خوردگی از عوامل شرکت کننده در شکست لوله ها می باشند.

در این پروژه، هدف بررسی عددی اثر تزریق گازهای داغ حاصل از احتراق مواد سوختنی در نیروگاه به داخل برجهای خنک کن مرطوب از نوع مکش طبیعی و جریان متقاطع می باشد. به این منظور با استخراج معادلات حاکم بر جریان داخل برج و مدل کردن برج به کمک نرم افزار ansys و روش المان محدود همچنین با اعمال شرایط مرزی و در نظر گرفتن مقاومت شبکه های خنک کن بر حسب جریان جرم هوای ورودی به برج و استفاده از دستگاه مختصات تقارن محوری سعی شده تا آثار چگونگی تزریق گاز داغ چه از نظر مکانهای تزریق و یا دبی جرمی تزریق و دمای آن بر عملکرد برج بررسی و با یکدیگر مقایسه شود و در نهایت بهترین شیوه تزریق را از نظر افزایش ظرفیت برج و یا امکان پذیر بودن آن در عمل مورد بحث و نتیجه گیری قرار گیرد.

در این پایان نامه انتقال حرارت سه بعدی و غیردائم حول یک لوله مدفون به روش عددی بررسی می شود و از نکات برجسته این تحقیق، در نظر گرفتن پوششی از عایق در زیر لوله می باشد که بررسی را از حالت نیمه بی نهایت به محیطی که دو طرف آن محدود است تبدیل می کند. یک محدود به سطح زمین با شرایط جابجایی که در مجاورت آن است و سمت دیگر به سطح عایقی که در زیر لوله است محدود می شود. برای حل مسئله، شبکه بندی در یک دستگاه مختصات استوانه ای ارائه شده است و به خاطر هسته خاص آن علاوه بر در نظر گرفتن نقاط نامنظم در سطح زمین، نقاط نامنظمی نیز در سطح عایق پیش بینی شده است . معادلات بصورت تفاضل متناهی استخراج گردیده و از یک روش سه مرحله ای ضمنی که به صورت نامشروط پایدار می باشد استفاده شده است . بررسی مسئله با در نظر گرفتن دو نگرش انجام پذیرفته است . یکی انتقال حرارت مطلوب از لوله که در آن توزیع دمای درون خاک کاملا بررسی شده و آثار انتقال حرارت بر سطح زمین، نشات گرفته از دمای سطح لوله، همچنین به دست آوردن شرایط مطلوب با در نظر گرفتن پارامتر زمان بررسی شده است و دیگری انتقال حرارت نامطلوب از لوله، که شرایط حرارتی سطح زمین بر لوله و سیال داخل آن حائز اهمیت است و به همین جهت توزیع دمایی در نواحی مختلف شامل سیال درون لوله، دیواره لوله و درون خاک بررسی شده است .

انرژی و بحران آن در یکی دو قرن اخیر گریبانگیر بشر بوده است تا آنجا که کشورهای قدرتمند را به چپاول ناجوانمردانه کشورهای ضعیف واداشته و مصائب بزرگ فرهنگی برای جهانیان به ارمغان آورده است. این امر سبب شده است تا انسان به منظور ذخیره سازی انرژی ، چاره اندیشی کند. به یقین می توان گفت یکی از منابع اصلی انرژی برای انسان سوخت های فسیلی هستند. مصرف بالای انرژی ناشی از سوخت های فسیلی و ارزش اقتصادی بالای این نوع سوخت ها و کاهش شدید منابع آنها تولیدکنندگان لوازم گرمایی را وادار به بهینه سازی محصولات خود کرده است. مدیران کارخانه ها و شرکت های تولیدی این نوع لوازم با بکارگماردن پژوهشگران قابل و مهندسان ماهر سعی وافر در بهینه سازی محصولات خود دارند. یکی از وسایل گرمایی معمولی در خانه های ما ایرانیان آبگرمکن های گازسوز مخزندار است که با انواع مارکهای مختلف وارد بازار می شوند. با توجه به کاربرد زیاد این نوع آبگرمکن ها و نتیجتا مصرف بالای گاز طبیعی در کشورما، معقول به نظر می رسد تا با افزایش کارایی آبگرمکنهای گازسوز، مصرف گاز طبیعی را تا حد ممکن کاهش دهیم تا برای آیندگان نیز این ثروت ارزشمند باقی بماند.