بازیافت حرارت نه تنها به واسطه کاهش هزینه های سوخت، که به علت مسایل زیست محیطی از جمله کاهش نشر گازهای گلخانه ای حائز اهمیت است. از جمله وسایل موثر در زمینه بازیافت حرارت استفاده از مبادله کن های حرارتی بر اساس لوله گرمایی، ترموسیفون، است. مبادله کن های ترموسیفون با توجه به هدایت حرارتی بسیار بالا و اختلاف دمای کم بین بخش تبخیرکننده و چگالنده دارای اهمیت بسزایی است و بهترین تکنیک جهت بازیافت انرژی و کاهش مصرف آن در سیستم های تهویه مطبوع می باشند. هم چنین عدم وجود هر نوع پمپ و یا منبع اضافی نیرو جهت انتقال حرارت از چشمه حرارتی به حفره حرارتی بر ارزش این سیستم افزوده است. از جمله خصوصیات مهم مبادله کن های ترموسیفون، امکان کنترل دما و شار حرارتی است. با توجه به اینکه سیال عامل در مبدل های لوله گرمایی نقش بسزایی در عملکرد این وسیله دارد و هم چنین تعداد ردیف لوله های مبدل، یک پارامتر مهم در میزان انتقال حرارت محسوب می شود، لذا در این پروژه دستگاه تهویه مطبوع ساخته شد تا اثر دو پارامتر فوق راروی بازده مبادله کن ها و میزان بازیافت انرژی در این سیستم مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق 3 مبادله کن 2 ردیفی با آرایش مثلثی در داخل کانال قرار داده شد تا با ایجاد جریان متلاطم، مقدار ضریب جابجایی (h) بالا برده شود و راندمان مبادله کن افزایش یابد. آزمایش ها برای دو شرایط مختلف از دما و رطوبت oc40، رطوبت نسبی70% و دمای oc 50، رطوبت نسبی 60% و برای تعداد ردیف 2 ، 3 ، 4 و 5 با سیال عامل های متانول و اتانول صورت گرفته است. نتایج تحقیقات نشان می دهد که در3 ردیف برای هردو شرایط و سیال عامل، بیشترین بازده و بازیافت انرژی را داریم. هم چنین اتانول برای شرایط oc 40 ، سیال عامل مناسبی نیست. بازده مبادله کن ها و میزان بازیافت انرژی هنگامی که از سیال عامل متانول استفاده می کنیم بهتر از اتانول است. میزان بازیافت انرژی در سمت تبخیرکننده برای سیال عامل متانول و 3 ردیف در شرایط oc 40 ، رطوبت نسبی 70% ،0.09 و برای سمت چگالنده، 0.45 است. این مقادیر برای شرایط oc 50 ، رطوبت نسبی60% ،به ترتیب، 0.1 و 0.92 است. برای سیال عامل اتانول و 3 دریف از مبادله کن ها در شرایط oc 40 ، رطوبت نسبی 70% میزان بازیافت انرژی سمت تبخیرکننده و چگالنده به ترتیب، 0.06 و 0.33 است که این مقادیر برای شرایط oc 50، رطوبت نسبی 60% به ترتیب، 0.07 و 0.63 است. کلمات کلیدی: تهویه مطبوع، مبدل های ترموسیفونی، بازیافت انرژی، دمای هوا، رطوبت نسبی

بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع و تجهیزات مختلف همواره مورد توجه محققین و مهندسین علوم حرارتی بوده است. تاکنون روش های مختلفی جهت بهبود انتقال حرارت مبدل های حرارتی و رادیاتورها پیشنهاد شده است. از طرفی با توجه به افزایش نیاز جوامع بشری به اتومبیل، بهبود کارایی موتورها و نیز کاهش وزن و ابعاد سیستم انتقال حرارت در وسایل نقلیه دارای اهمیت می باشد. با توجه به اینکه معمولاً سیال خنک کننده رادیاتور اتومبیل، مخلوط آب و اتیلن گلیکول می باشد که دارای خواص انتقال حرارتی نسبتاًً ضعیفی است در نتیجه نیاز به محیط های انتقال حرارت با خواص حرارتی بالاتر جهت افزایش راندمان انتقال گرما در رادیاتورها وجود دارد. از جمله روش های افزایش انتقال حرارت در رادیاتورها، کاربرد نانوسیالات می باشد. نانوسیال فناوری جدیدی است که با افزودن مواد جامد در ابعاد نانومتر به سیال پایه بدست می آید.این گروه جدید از سیالات می توانند به عنوان خنک کننده در رادیاتور اتومبیل ها استفاده شوند.

نیاز به گاز طبیعی در سراسر دنیا با کمترین هزینه سبب شده است که یک روش جدید برای ذخیره سازی و حمل گاز طبیعی به شکل هیدرات ظهور یابد. یکی از مهم ترین خواص هیدرات که آن را برای این کاربرد بسیار مورد توجّه قرار داده است، نسبت گاز به جامد بالا در آن است. از این رو برای استفاده از این خصوصیت مفید هیدرات های گازی باید شناخت خوبی از این پدیده داشته باشیم و شرایط تشکیل آن را به دست آوریم.هدف اصلی این پروژهمدل سازی ترمودینامیکی شرایط تشکیل هیدرات با استفاده از رویکرد فعّالیت و مدل اصلاح شده وندروالس پلاتیو است.در این پروژه تأثیر ترمودینامیکی دما و فشار و بر تشکیل هیدرات بررسی خواهد شد. یکی از روش-های حل معادلات ترمودینامیکی استفاده از جعبه ابزار الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب می باشد که با استفاده از این نرم افزار با دقّت بالا و زمان کم به شرایط تشکیل هیدرات دست پیدا می-کنیم، روشی دیگر با استفاده از داده های آزمایشگاهی و شبکه عصب مصنوعی، می توان داده های تجربی را مدل سازی کرد، در این پژوهش از این دو روش استفاده می کنیم.در پایان نیز داده های آزمایشگاهی به دست آمده با مدل های ترمودینامیکی موجود مقایسه شده و بهترین مدل انتخاب می گردد. و همچنین برای گازهای تک جزئی و یا مخلوط گازها دما و فشار تشکیل هیدرات را پیش بینی کرده و در نمودارهای مقایسه ای با یکدیگر مقایسه شده و میزان خطای حاصل از پیش-بینی برای تمامی گازها به دست می آید . این نتایج برای سامانه های مختلف هیدرات مثل سامانه آب خالص،گاز متان و گاز اتان به دست آمد و نشان داده شده است که مدل ها با دقّت بالایی قادر هستند فشار تشکیل هیدرات را در دمای مورد نظر پیش بینی نماید. خطای بوجود آمده در سامانه-های تک جزئی به نسبت دیگر سامانه ها کمتر بود، و همچنین سامانه هایی که در فشارهای بالاتری بودند خطای بیشتری داشتند. در مدل سازی به وسیله شبکه عصب مصنوعی خطای قابل قبولی بدست آمد اما در مقایسه با مدل سازی ترمودینامیکی از جامعیت کمتری برخوردار بود.

افزایش روز افزون قیمت سوخت های فسیلی، کاهش منایع و لزوم کنترل آلودگی محیط زیست ، اهمیت بازیافت انرژی حرارتی و جلوگیری از اتلاف آن را در صنایع مختلف نشان می دهد. امروزه مصرف انرژی به عنوان یکی از شاخص های عمده در ارزیابی توسعه یافتگی جوامع مطرح گردیده است. به همین منظور انواع مختلفی از سامانه های بازیافت انرژی حرارتی طراحی و ساخته شده است. یکی از این سامانه ها ریژنراتورهای بستر ثابت می باشد که کاربرد گسترده ای در صنایع انرژی بر همچون صنایع تولید شیشه و ذوب آلومینیوم دارد. این سامانه با پیش گرم کردن هوای احتراق در کوره های این صنایع به کاهش مصرف انرژی کمک شایانی می کند. این پژوهش به ارائه یک مدل ریاضی حاصل از دو مکانیزم انتقال حرارت جابه جایی و هدایت شعاعی در ریژنراتور های بستر ثابت پر شده باآکنه های کروی خواهد پرداخت. جهت شبیه سازی این سامانه، نرم افزاری به زبان ویژوال بیسیک (vb) با روش حل عددی تفاضل محدود تولید گردیده است. به منظور ارزیابی صحت مدل و بررسی اثر پارامترهای مختلف مانند دبی جرمی، زمان تناوب و اندازه ی قطر آکنه های کروی بر روی عملکرد این سامانه، یک نمونه ی آزمایشگاهی از این سامانه با آکنه های کروی از جنس آلومینا طراحی و ساخته شده است. نتایج نشان می دهد با کاهش پنجاه درصدی دبی سیال ورودی در یک زمان مشخص می توان راندمان بازیابی حرارتی از سامانه را تا بیش از 20 % افزایش داد، همچنین در یک زمان مشخص می توان با نصف کردن قطر آکنه های موجود در بستر بیش از 30 % راندمان بازیابی حرارتی از سامانه را افزایش داد.

مفنامیک اسید یکی از متداول ترین انواع قرص های مسکن است که در رده داروهایی با انحلال پذیری پایین در آب قرار می گیرد. افزایش انحلال پذیری و بهبود خواص بلوری داروهایی با انحلال پذیری ضعیف در آب در جهت کاهش دوز مصرفی ، بهبود فرایندهای قرص سازی وهمچنین زمان آزادسازی آنها بسیار با اهمیت می باشد. در میان انواع روش های مختلف برای بهبود انحلال پذیری داروهای مختلف، فرایند تبلور یکی از مهترین آنها است که در صنعت داروسازی به منظور خالص سازی در مراحل میانی و یا نهایی تولید دارو مورد استفاده قرار می گیرد. در این پایان نامه ابتدا به سنتز داروی مفنامیک اسید با استفاده از مواد اولیه (2و3 دی متیل آنلین و o-کلروبنزوییک اسید) پرداخته شد و سپس تاثیر پارامترهای سرعت هم زدن در حین انجام واکنش ، میزان آب مصرفی و ترتیب افزودن مواد بر جرم رسوب نهایی مورد بررسی قرار گرفت. در این مرحله نتایج اندازه گیری نقطه ذوب و جرم مولکولی محصول تولیدی نشان دهنده تشکیل ماده مورد نظر می باشد. سپس به منظور بهبود خواص بلوری مفنامیک اسید 2 روش تبلور ضدحلال و سرمایش ، بکار گرفته شد و از آنجا که تغییر شرایط انجام این فرایند بر خواص بلور نهایی تاثیر گذار است به بررسی پارامترهای عملیاتی در طول انجام فرایند پرداخته شد . آزمایشات تبلور با تغییر پارامترهای دبی ضدحلال (cc/min5/6-1/9-1/3) و استفاده ازسرعت فراصوت و همچنین افزودن برعکس حلال و حل شونده به ضد حلال انجام گردید. نتایج ارزیابی های طیف سنج جرمی ، اندازه ذرات، زاویه تماس و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که با افزودن ضدحلال هیچ گونه تغییری در ساختار شیمیایی مفنامیک اسید ایجاد نگردید. بعلاوه پارامترهای فوق تاثیری بر شکل بلور تولیدی ندارند و تمامی بلورهای تولیدی سوزنی شکل می باشند. در مورد روش ضدحلال، بلورهای تولیدی با دبی cc/min 1/3، دارای کمترین اندازه ذرات (mμ69) و زاویه تماس با آب (°37) می باشد. استفاده از امواج فراصوت می تواند منجر به کاهش 19% در اندازه ذرات وهمچنین کاهش زمان انجام فرایند شود. همچنین با مقایسه دو روش تبلور ضدحلال و سرمایش مشاهده گردید اندازه ذرات روش سرمایش نسبت به روش ضدحلال 15% کمتر است این در حالیست که راندمان روش ضدحلال 19% بیشتر و زاویه تماس آن47% کمتر است. بعلاوه میزان مصرف انرژی روش سرمایش بیشتر می باشد.

هدف این تحقیق بررسی رفتار رئولوژیکی و تغییرات میزان هدایت حرارتی نانوسیال حاوی نانولوله¬های کربنی آرایش یافته با مقادیر مختلف از نانوذرات tio2 می¬باشد. بدین منظور نانوذرات tio2 با استفاده از روش هیدرولیز تتراکلرید تیتانیوم سنتز گردید. نتایج حاصل نشان داد که نانوذرات سنتز شده در فاز روتایل و با اندازه متوسط 20 نانومتر می¬باشند. همچنین جهت آرایش نانولوله¬های کربنی با نانوذرات tio2، در ابتدا نانولوله¬های کربنی خام تحت فرایند اکسیداسیون در محیط اسید نیتریک قرار گرفتند. این عمل موجب باز شدن انتهای بسته نانولوله¬های کربنی و همچنین عامل¬دار شدن سطح آن¬ها توسط گروه¬های عاملی حاوی اکسیژن گردید. گروه¬های عاملی متصل شده روی سطح نانولوله¬های اکسید شده همانند مکان¬های فعال، جهت جذب یون¬های تیتانیوم حاصل از فرایند هیدرولیز تتراکلرید تیتانیوم عمل کرده و سبب اتصال نانوذرات¬ tio2 روی سطح نانولوله¬های کربنی می¬شوند. نتایج ارزیابی میکروسکوپی نانولوله¬های کربنی آرایش یافته نشان می¬دهد که سطح خارجی نانولوله¬ها به طور موفقیت آمیزی با نانوذرات tio2 پوشیده شده است. تغییر میزان تتراکلرید تیتانیوم سبب تغییر میزان سنتز نانوذرات tio2 روی سطح نانولوله¬های کربنی می¬گردد. بررسی رفتار رئولوژیکی نانوسیال¬های مورد بررسی نشان می¬دهد که نانوسیال حاوی نانوذرات tio2 و نانولوله¬های کربنی آرایش یافته دارای رفتار دایلاتنت و یا غلیظ¬شوندگی می¬باشند. در حالیکه نانوسیال حاوی نانولوله¬های کربنی خام و اسیدشویی دارای رفتار سودوپلاستیک و یا رقیق¬شوندگی می¬باشند. بررسی تغییرات میزان هدایت حرارتی تمام نانوسیال¬های مورد بررسی نشان دهنده افزایش میزان هدایت حرارتی نانوسیال با افزایش دما و کسر وزنی نانوذرات می¬باشد. همچنین مدل¬های ماکسول، براگمن، جفری و یو- چوی جهت بررسی رفتار هدایت حرارتی نانوسیال حاوی نانوذرات tio2 و مدل¬های همیلتون-کراسر، سای و یو-چوی جهت بررسی هدایت حرارتی نانوسیال حاوی نانولوله¬های کربنی مورد مطالعه قرا گرفتند و نتایج حاصل نشان می¬دهد که مقادیر هدایت حرارتی پیش¬بینی شده توسط مدل¬های تجربی مذکور کمتر از مقادیر آزمایشگاهی میزان هدایت حرارتی نانوسیال می¬باشد. این امر را می¬توان به عدم تأثیر فاکتور¬های موثر بر انتقال حرارت مانند شکل، اندازه و حرکت نانوذرات در روابط تجربی نسبت داد.

انتقال حرارت در سیالات فوق بحرانی در حد قابل توجهی با سیالات زیر بحرانی متفاوت می باشد. این تفاوت به دلیل تغییرات شدید خواص سیال با دما در نزدیکی دمای شبه بحرانی است. در نتیجه معادلات انتقال حرارت زیر بحرانی در مورد سیالات فوق بحرانی کاربرد ندارد. یکی از پدیده هایی که تاکنون مورد توجه قرار نگرفته برگشت جریان سیال فوق بحرانی در کانال حلقوی است. برگشت جریان پدیده ایست که به دلیل اختلاف چگالی بین سیال در مرکز لوله و سیال در نزدیکی دیواره نیروی شناوری ایجاد شده و سیال در نزدیک دیواره شتاب می گیرد و سرعتی بیشتر از سرعت متوسط ورودی پیدا می کند برای برقراری موازنه جرم بخشی از جریان معکوس شده و در جهتی خلاف جهت جریان اصلی حرکت می کند که سبب ایجاد جریان ثانویه ای در جهت خلاف جریان اولیه می شود. به منظور بررسی برگشت جریان در سیال فوق بحرانی مطالعه ی عددی توسط نرم افزار فلوئنت انجام شده است. تنها شرایط آرام و پایدار در نظر گرفته شده است بنابراین انتقال حرارت در یک سطح بنیادی مطالعه می¬شود. از این رو ، در این مطالعه جریان رو به بالای دی اکسیدکربن فوق بحرانی با شار حرارتی یکنواخت اعمال شده به دیوار داخلی کانال حلقوی و دیوار خارجی عایق شبیه سازی شده است. نتایج بدست آمده دید روشنی از مکانیزم برگشت جریان ارائه کرده و شناوری به عنوان نیرو محرکه ی این پدیده تعیین شده است. علاوه براین با توجه به نتایج دو نمودار برگشت جریان بر اساس اعداد بی بعد رسم شده است. همچنین مشخص شده است که وجود جا بجایی آزاد برای این پدیده لازم و اجباری می باشد. خصوصاً جا بجایی آزاد باید بر جا بجایی اجباری و هدایت غالب گردد. به طور کلی شار جرمی پدیده را تضعیف کرده در حالیکه شار حرارتی بالا به برگشت جریان کمک می کند.

پس از انجام مطالعات کلی و آشنایی با تئوری های حاکم بر سیالات فوق بحرانی، روند مطالعات حاکم بر ترمودینامیک انحلال و نحوه تغییرات پارامترهای تأثیر گذار بر انحلال مواد مختلف در محلول های سه¬جزئی حاوی سیال فوق بحرانی و حلال دارای بن مایه ی آلی متمرکز می گردد. برای انجام مطالعات ذکر شده پس از بررسی های وسیع در زمینه تجهیزات لازم که قادر به پشتیبانی شرایط پیچیده چنین آزمایشاتی می باشد، دستگاه آزمایشی پرفشار فوق بحرانی؛ تجهیز، نصب و راه اندازی می گردد.در این راه از دی اکسید کربن به عنوان سیال فوق بحرانی استفاده می شود. از حلال آلی نظیر استون استفاده می شود. در این پروژه تأثیر پارامترهای مختلفی نظیر دما، فشار، نرخ افزودن دی اکسید کربن فوق بحرانی، غلظت اولیه در حلال آلی بر آسپرین بررسی خواهد شد.

لوله های گرمایی به عنوان یک وسیله ساده و در عین حال پر کاربرد در صنایع می باشند که معمولاً برای انتقال حرارت و بازیابی انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجایی که لوله های گرمایی هیچ قطعه متحرک مکانیکی ندارند لذا این مسأله امتیاز ویژه ای برای استفاده از آن ها محسوب می شود . پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد به عنوان یکی از قطب های تأمین گاز در کشور محسوب می شود. با توجه به اینکه گاز ترش در سالیان اخیر در دمای بالایی وارد واحد شیرین سازی گاز می شود، لذا باید تمهیداتی جهت خنک سازی آن انجام شود . چرا که اگر گاز ترش در دمای بالایی وارد برج جذب شود اولاً راندمان شیرین سازی گاز پایین می آید ثانیاً به دلیل ایجاد کف باید از مواد ضد کف استفاده شود که این امر عملکرد برج های جذب را تحت تاثیر قرار می دهد . با توجه به مطالعات انجام شده و ویژگی هایی که مبادله کن های لوله گرمایی دارند می توان گفت یکی از راهکارهای مناسب جهت خنک سازی گاز ترش و همچنین گاز اسیدی پالایشگاه، این نوع از مبادله کن ها می باشد. در نهایت با استفاده از اطلاعات گاز ترش و آب که از برج خنک کننده تأمین می شود و با به کارگیری روابط مربوط به لوله های گرمایی فشرده و شکل طراحی شده برای واحد مربوطه به این نتیجه رسیده شد که بهترین حالت برای خنک کردن گاز ترش در مقایسه با هوا، استفاده از آب به عنوان سیال خنک کننده در قسمت چگالنده لوله گرمایی می باشد. زیرا استفاده از هوا به عنوان سیال خنک کننده مستلزم دبی بسیار زیادی برای خنک کردن گاز ترش خواهد بود . با این حال تعداد لوله ها با استفاده از آب به عنوان سیال خنک کننده 1304 لوله و طول قسمت کندانسور 2/21 متر به دست آمد؛ درحالی که برای هوا به ترتیب 1796 لوله و 1/34 متر محاسبه شد.