مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1400 | دوره:53 | شماره:1 |تعداد مقالات:19

این موضوع قابل توجه می باشد که حدود یک سوم از انرژی ورودی به سیلندر یک موتور احتراق داخلی به کار مفید تبدیل می گردد و مابقی انرژی به روش های مختلفی تلف می شود. بنابراین ارائه راه حل هایی که بتواند بخشی از انرژی تلف شده موتور را بازیابی کند قابل توجه و مفید می باشد. در این مطالعه به بررسی تأثیر زمان شروع پاشش در موتور اشتعال تراکمی کنترل واکنشی بر ظرفیت حرارت هدر رفتی بازیافتی پرداخته شده است. پس از صحت سنجی نتایج، زمان شروع پاشش سوخت دیزل تغییر داده شده و اثرات آنها بر روی نابودی اگزرژی، ضریب بهره وری، توان خروجی از موتور و آلاینده های تولیدی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان دادند که با زودهنگام کردن زمان شروع پاشش سوخت پارامترهای همانند بازده قانون اول ترمودینامیک و آلاینده هایی از قبیل هیدروکربن های نسوخته و کربن مونواکسید به ترتیب افزایش و کاهش پیدا کرده اند. به علاوه اگزرژی حاصل از انتقال حرارت به دلیل بالا بودن انتقال حرارت در اثر بالا بودن دمای بار داخل سیلندر، افزایش یافته و همچنین بالا بودن دما باعث شده است که بازگشت ناپذیری به دلیل افزایش تعداد واکنش های شیمیایی افزایش یابد. زودهنگام کردن زمان آغاز پاشش سوخت، ضریب بهره وری سیستم را افزایش داده است.

یکی از تازه ترین روش هایی که در سالهای اخیر بسیار مورد توجه دانشمندان در حوزه موتورهای احتراق داخلی قرار گرفته است، روش های احتراق در دماهای پایین است. در این بین نقش موتورهای اشتعال تراکمی کنترل واکنشی بسیار قابل توجه است. در این مقاله تلاش شده است تا با استفاده از نرم افزار کانورج تأثیر ترکیبات مختلف گازهای سنتزی تولید شده توسط روش های گازسازی، بر عملکرد موتور و آلاینده ها مورد بررسی قرار گیرد. برای رسیدن به این مقصود، از 4 نوع سوخت (ترکیب هیدروژن و مونوکسید کربن به عنوان گاز سنتزی ایده آل، هیدروژن خالص و دو نوع گاز سنتزی متفاوت خروجی از گازسازها) استفاده شده است. نتیجه این پژوهش انعطاف پذیری موتور در استفاده از سوخت های سنتزی متنوع را اثبات می کند. از سوی دیگر نتایج حاکی از آن است که گاز سنتزی تولید شده توسط روش های متداول مانند گازسازی، منجر به کاهش تولید اکسیدهای نیتروژن در ازای افزایش تولید دوده، نسبت به ترکیب ایده آل گاز سنتزی می گردد و این اختلاف با بالا رفتن میزان جایگزینی دیزل با سوخت سنتزی، افزایش می یابد. همچنین احتمال ناپایداری و حتی عدم شروع احتراق در بارهای کم، به علت وجود نیتروژن در ترکیب بعضی از گازهای سنتزی، دور از انتظار نخواهد بود. علی رغم مزایای بالای هیدروژن به عنوان یکی از اجزای اصلی گاز سنتزی، استفاده از آن به تنهایی و در مقادیر بالا با وجود کاهش مطلوب دوده، افزایش شدید نرخ افزایش فشار و میزان آلاینده اکسیدهای نیتروژن را در پی خواهد داشت که به هیچ عنوان مطلوب نیست.

استفاده از گاز طبیعی به جای سوخت های مایع و جامد، باعث کاهش راندمان حرارتی شده و تولیدکنندگان صنعتی را با مشکلات زیادی مواجه نموده است. در این پژوهش با استفاده از تکنولوژی نبولایزر که به طور شایع برای انتقال دارو در بیماران ریوی استفاده می شود، اثر تزریق ترکیبات نفتی و بخار آب، بر بازده حرارتی و تولید آلاینده ها در شعله گاز طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. دستگاه نبولایزر باعث ایجاد برش های میکرونی مایع تزریقی می گردد و با توجه به کاهش قطر ذرات، وجود جریان به شدت آشفته خروجی و اختلاط مناسب ترکیبات، اثرگذاری تزریق جهت افزایش بازده و کاهش آلاینده ها افزایش می یابد. در نمونه بستر آزمون، تزریق یک درصد وزنی ترکیبات نفتی به شعله گاز طبیعی توسط دستگاه نبولایزر، موجب افزایش 5/2 درصدی راندمان حرارتی، کاهش 12 درصدیدمای گازهای خروجی از دودکش، کاهش 13 درصدی آلاینده ناکس و افزایش آلاینده مونواکسید کربن به میزان 6 درصد خواهد شد، همچنین تزریق 2 درصد وزنی قطرات آب به همراه 1 درصد وزنی ترکیبات نفتی، موجب افزایش بیش از یک درصد بازده حرارتی، کاهش 6 درصدیدمای گازهای خروجی از دودکش، کاهش بیش از 42 درصد آلاینده ناکس و کاهش آلاینده مونواکسید کربن به میزان 26 درصد خواهد شد.

در پژوهش حاضر گونه های مهم احتراقی با سنجش تابش مشعل سوراخ دار بررسی شده است. تابش بکمک طیف سنجی فیبر نوری روی یک بستر آزمون دارای مشعل با فناوری جدید مورد استفاده در دیگ های چگالشی، تحلیل شده است. از نورتابی شیمیایی برای سنجش گونه های احتراقی OH*، CH*، ، و   استفاده شده است. به ازای نسبت های مختلف هم ارزی و در توان های 11-16 کیلووات از مشعل، شدت تابش گونه ی  که نقش مهمی در تعیین نرخ حرارت آزاد شده از شعله دارد، اندازه گیری شد که شدت بیشینه در محدوده 85/0>Φ>78/0 در تمامی مقادیر توان مشعل به دست آمد. همچنین بیشترین شدت تابش رادیکال OH* که در مراجع بیان گر دومین شاخص تعیین کننده ی نرخ حرارت آزاد شده از مشعل است، در محدوده 85/0>Φ>77/0 در توان های کاری مشعل می باشد که در تطابق بسیار خوبی با محدوده ی بیشینه ی  است. همچنین بیشترین محدوده دمای شعله در محدوده ی 87/0>Φ>78/0 با استفاده از ترموکوپل اندازه گیری شد که با نتایج گونه های OH* و  در ارزیابی بیشترین نرخ حرارت آزاد شده از شعله تطابق مناسبی دارد. بعلاوه، نسبت شدتOH*/CH*  به صورت مستقل از توان مشعل به دست آمد که توسط سایر محققین نیز تأیید شده است. بنابراین می توان با سنجش تابش شعله، به نسبت هم ارزیِ آن پی برد.

توربین های گازی زمینی یکی از پرکاربردترین توربین ها می باشند که سوخت اصلی آن ها گاز طبیعی است. به دلیل تغییر ترکیب گاز طبیعی تولید شده در پالایشگاه ها در زمان ها و مکان های مختلف، و هم چنین تغییر ترکیب سوخت در خطوط گازرسانی به نیروگاه ها، خواص احتراقی ترکیب های مختلف، تغییر کرده و در بعضی اوقات، تاثیرات مضری را برجای می گذارد. به همین دلیل، روش هایی پیشنهاد شده است که تاثیرات منفی احتراق نامطلوب ایجاد شده در سوخت های هیدروکربنی به حداقل برسد که یکی از این روش ها، تزریق هیدروژن است. هیدروژن به دلیل دارا بودن خواصی همچون انرژی اشتعال پایین، واکنش پذیری بالا، قدرت نفوذ بالا و سرعت سوزش بالا، یک افزودنی خوب برای بهبود احتراق سوخت های هیدروکربنی به شمار می رود. در این پژوهش نیز سعی شده است که تأثیر دو سینتیک شیمیایی مختلف، تأثیر تغییر ترکیب سوخت گاز طبیعی و هم چنین افزودن هیدروژن به منظور بهبود احتراق ترکیب های مختلف سوخت و تأثیر فشار بر مشخصه های احتراقی بررسی شود. مشاهده شده است که در شرایط کاری درنظر گرفته شده در این پژوهش، سینتیک جی آرآی3 عملکرد بهتری نسبت به سینتیک آرامکومِک3/1 دارد. هم چنین افزودن 10 درصد هیدروژن، باعث بهبود خواص احتراقی مورد بررسی از جمله بازه پایداری احتراق، شده است. با افزایش فشار نیز می توان به مقادیر بالاتری از دما و سرعت سوزش آرام دست پیدا کرد و بازه پایداری احتراق را گسترش داد.

در این مقاله به بررسی همزمان اثرات نسبت هوای اضافی و مکانیزم های احتراقی بر روی دما و انتشار گونه ها در مشعل های محیط متخلخل با تغییر تخلخل پیوسته پرداخته شده است. برای این هدف از سینتیک های چند مرحله ای استفاده شده است و اثرات آ ن ها بر روی پروفیل دما، کسر جرمی گونه های اصلی و انتشار آلاینده ها برای مقادیر مختلف نسبت هوای اضافی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر مسألهشامل معادله پیوستگی، معادلات مومنتوم، معادلات انرژی فاز گاز و جامد و معادله بقاء گونه های شیمیایی با استفاده از روش حجم محدود حل شده و از الگوریتم سیمپل برای ارتباط بین سرعت و فشار استفاده شده است. نتایج نشان داد که به ازای نسبت هوای اضافی 5/1، نتایج ناشی از مکانیزم های احتراقی دارای دقت یکسان در پیش بینی پروفیل دما و کسر جرمی گونه های اصلی هستند و بعد از آن برای مقادیر بیشتر نسبت هوای اضافی نتایج ناشی از مکانیزم های احتراقی اختلاف کمی را نشان می دهد. این در حالی است که بیشترین اختلاف در نتایج برای حالت استوکیومتری مشاهده می شود. همچنیندر شرایط استوکیومتری میزان انتشار مونو اکسید نیتروژن با استفاده از مکانیزم احتراقی  مقدار صفر پیش بینی می شود و برای بقیه ضرایب نسبت هوای اضافی مقدار آن از مرتبه بزرگی  خواهد بود.

این تحقیق، به مطالعه امکان سنجی توسعه سیستم های تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر در دسترس برای مناطق روستایی با اقلیم سرد و خشک کوهستانی (شامل سامانه های مبتنی بر انرژی خورشیدی و منابع زیست توده حاصل از کودهای دامی) می پردازد. منطقه روستایی مورد مطالعه شامل سه روستای سردسیر و سخت گذر پیج بن، نرملات و دینه رود واقع در الموت شرقی قزوین هستند. سه سناریو برای تأمین انرژی این منطقه روستایی ارائه و مطالعات فنی و اقتصادی آن انجام شده است. در مرحله اول، تمام گرمایش موردنیاز ساختمانی و تولید آبگرم و همچنین الکتریسیته موردنیاز با استفاده از سامانه های فتوولتاییک تأمین می شود. در سناریو دوم، گرمایش و الکتریسیته از طریق بیوگاز و سیستم تولید همزمان توان و حرارت تأمین گردیده است؛ و از حرارت موتور جهت گرم کردن هاضم استفاده شده است. در سناریوی آخر، نیاز الکتریسیته توسط سیستم فتوولتاییک و نیازهای گرمایشی توسط بیوگاز پوشش داده شده است. در این سناریو، گرمای مورد نیاز جهت عملکرد هاضم توسط سیستم فتوولتاییک تأمین می شود. نتایج نشان می دهد که سناریو دوم در نرخ های تنزیل 5%، 10% و 15% با ارزش فعلی خالص مثبت و نرخ بازده داخلی %44/24، %26/23 و %6/38 به ترتیب برای روستاهای پیج بن، نرملات و دینه رود، گزینه ای اقتصادی و بهینه ترین طرح است.

پیلسوختی پلیمری با توجه به وجود صفحات متعدد با هندسه و خواص مکانیکی متفاوت به عنوان یک سیستم با ساختار پیچیده در نظر گرفته می شود. شناخت این ساختار جهت طراحی پیل سوختی در برابر بارهای دینامیکی وارده مانند شوک و ارتعاش امری ضروری می باشد. در این مقاله، آزمون مودال پیل سوختی 400 وات که از 4 سلول تشکیل شده است انجام گردید و داده های آزمایشگاهی به دست آمده با نتایج شبیه سازی عددی مورد مقایسه قرار گرفت. پیل سوختی مورد نظر در جهات عرضی و طولی تحریک شده و نتایج خروجی سنسورها در چند نقطه ثبت گردید. سپس، با تفسیر نتایج در حوزه زمان و استفاده از روش پاسخ فاز، فرکانس طبیعی عرضی و طولی اول مدل استخراج گردید. نتایج آزمون نشان داد که فرکانس عرضی اول مدل 500 هرتز و فرکانس طولی اول حدود 2500 هرتز است. همچنین، مقایسه فرکانس های به دست آمده از آزمون و تحلیل عددی، اختلاف حداکثر 8 درصد را نشان می دهد. بنابراین، تحلیل عددی مدل با جزئیات کافی می تواند به شکل مناسبی خواص ارتعاشی مدل واقعی را پوشش دهد. همچنین، نتایج نشان داد که با تغییر 45 درصدی خواص هندسی و مکانیکی غشا، فرکانس طبیعی پیلسوختی تقریباً 4% تغییر می بابد. حذف صفحات غشا علاوه بر کاهش تعداد المان های مدل منجر به کاهش قیود تماس نیز می گردد، به طوری که در پیلسوختی مورد نظر هزینه محاسباتی با حذف صفحات غشا در مدل عددی 17% کاهش یافته است.

گاز طبیعی مایع‎ شده توسط سرمایش گاز طبیعی تا 162-  درجه سلسیوس در فشار اتمسفر به دست می‎ آید. متان جزء اصلی ترکیب شیمیایی گاز طبیعی مایع‎ شده است که برای منابع مختلف بین 87 تا 8/99 درصد متفاوت است. چرخه تولید توان کرایوژنیک با استفاده از گاز طبیعی مایع‎ شده به عنوان چاه حرارتی، به یکی از راه‎کارهای قابل توجه برای بازیابی اگزرژی سرمایشی گاز طبیعی مایع ‎شده تبدیل شده‎است. در مطالعه حاضر یک چرخه تولید توان رانکین دو مرحله‎ ای به منظور بازیابی اگزرژی سرمایشی گاز طبیعی مایع‎ شده با به کار بردن سیال عامل تک جزئی در هر مرحله‎‎ به عنوان پایه در نظر گرفته شده‎ است و بر اساس آن یک چرخه تولید توان رانکین سه مرحله‎‎ا ی با استفاده از سیال عامل مخلوط پیشنهاد شده‎ است. بهینه‎ سازی چرخه با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات انجام می ‎شود. عملکرد چرخه تولید توان رانکین سه مرحله ‎ای با تأثیر راندمان حرارتی، راندمان اگزرژی، ضریب کلی انتقال حرارت چگالند‎‎ه‎ ها و فشار توزیع گاز طبیعی بررسی شده‎ است. توان تولیدی ویژه چرخه رانکین سه مرحله‎ای 45/100، راندمان حرارتی 76/12 درصد و راندمان اگزرژی 92/27 درصد می‎ باشد که افزایش قابل توجهی را نسبت به چرخه پایه نشان می‎ دهد. با کاهش مقدار ضریب کلی انتقال حرارت چگالنده‎ های مراحل مختلف چرخه حداکثر توان خروجی چرخه با روندهای متفاوتی کاهش می ‎یابد. نتایج نشان می‎ دهد که با کاهش فشار توزیع گاز طبیعی توان تولیدی ویژه، راندمان حرارتی و راندمان اگزرژی به مقدار محسوسی افزایش می یابد.

استفاده از سیستم های تولید همزمان به سرعت در جهان در حال گسترش می باشد. باوجوداینکه منطقه زمین گرمایی سبلان یکی از مهم ترین مناطق زمین گرمایی ایران می باشد، مطالعه ای در خصوص امکان سنجی سیستم های تولیدهمزمان در این منطقه انجام نگرفته است. با هدف پر کردن خلأ موجود در این زمینه، در این مقاله امکان استفاده از یک چرخه ترکیبی جدید برای تولیدهمزمان توان، هیدروژن، اکسیژن و برودت از چاه های زمین گرمایی سبلان پیشنهاد و مورد مطالعه قرار گرفته است. چرخه پیشنهادی، ترکیبی از تبخیر آنی دومرحله ای از چاه های زمین گرمایی سبلان به عنوان منبع حرارتی، چرخه ی رانکین آلی به عنوان مولد انرژی برای تولید هیدروژن از الکترولایزر غشاء پروتونی و سیستم تبرید جذبی تکاثره به عنوان قسمت تولید سرمایش می باشد. ابتدا شبیه سازی ترمودینامیکی چرخه تولیدهمزمان با استفاده از نرم افزار حل معادلات مهندسی انجام شده و سپس تأثیر پارامترهای مؤثر همانند فشار جداساز اول و دوم، دمای اواپراتور رانکین، اختلاف دمای نقطه ی تنگش، دمای ژنراتور، نسبت کار ورودی به سیستم غشایی و دمای محیط بر عملکرد سیستم بررسی شده است. طبق بررسی پارامتریک با افزایش فشار جداساز اول و دوم مقدار بازده حرارتی و برودت افزایش می یابند. طبق نتایج حاصله، توان خالص تولیدی، تولید هیدروژن، سرمایش، بازده حرارتی و بازده اگزرژی به ترتیب 14749 کیلووات، 25/13 کیلوگرم بر ساعت، 10925 کیلووات، 34/22 درصد و 62/50 درصد حاصل شده است.

سرمایش هوای ورودی به کمپرسور بویژه در اقلیم های گرم تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی افزایش توان خروجی توربین های گاز دارد. مصرف آب در سیستم های سرمایش تبخیری و افشانک آب و مصرف برق و هزینه سرمایه گذاری در سیستم های تبرید جذبی و تراکمی بخار بالا است. بنابراین، هدف از پژوهش حاضر بررسی امکان استفاده از سرمایش تشعشعی شبانه جهت خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور توربین گاز است. در این شیوه آب در گردش مورد استفاده جهت خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور، شب هنگام و در تبادل تابش با آسمان با استفاده از کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت فاقد شیشه خنک شده و سپس به مخزن ذخیره جهت استفاده مجدد در روز بعد باز می گردد. تأثیر پارامترهایی نظیر تعداد کلکتورها و نحوه آرایش کلکتورها به صورت سری یا موازی بر روی ظرفیت سرمایشی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین حجم مخزن مورد نیاز جهت ذخیره سازی آب برگشتی از کلکتورها محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور به مدت شش ساعت در روز نیازمند یک منبع ذخیره آب با حداقل گنجایش 1000 مترمکعب است. همچنین با استفاده از 400 کلکتور با آرایش موازی و یک مخزن ذخیره 1000 مترمکعبی، میزان برق تولیدی به طور میانگین دو مگاوات ساعت افزایش می یابد.

در این مقاله تحلیل حرارتی سیستم دیوار خورشیدی دارای سلول های فتوولتائیک و مواد تغییرفازدهنده به صورت عددی بررسی شده است. برای مدل سازی حرارتی سیستم، تعادل انرژی برای اجزاء مختلف آن شامل سلول های فتوولتائیک، کانال هوا، صفحه جاذب، ماده تغییرفازدهنده و اتاق نوشته شده است. اعتبارسنجی نتایج عددی در تطابق خوبی با داده های تجربی پژوهش های پیشین است. در مطالعات پارامتری تأثیر ضخامت مواد تغییرفازدهنده، دبی هوای ورودی به کانال، عرض کلکتور و درصد پوشش سطح بر افزایش دمای اتاق و متوسط بازده انرژی سیستم در چهار روز متوالی بررسی شده است. نتایج نشان داد که ضخامت مطلوب مواد تغییرفازدهنده 05/0 متر است. افزایش بیشتر ضخامت مواد تغییرفازدهنده باعث کاهش دمای اتاق و بازده انرژی می شود. افزایش دبی هوای ورودی به کانال باعث کاهش دمای سلول های فتوولتائیک و افزایش بازده الکتریکی و در نتیجه افزایش بازده انرژی می شود. ولی کاهش دمای اتاق را سبب می گردد. بنابراین مقدار دبی مطلوب برای هوای ورودی به کانال kg/s 04/0 به دست آمد. افزایش عرض کلکتور، علی رغم افزایش دمای اتاق باعث کاهش بازده انرژی می شود، بنابراین عرض مطلوب برای کلکتور 7/0 متر به دست آمد. افزایش مقدار پوشش سطح باعث افزایش دمای اتاق و کاهش بازده انرژی می شود. بنابراین مقدار پوشش سطح 5/0 به دست آمد.

در استخرهای دارای جایگاه تماشاگران به دلیل وجود تفاوت در پوشش، میزان تری پوست و نرخ متابولیک شناگران و تماشاگران، ایجاد شرایط آسایش حرارتی برای همه ساکنان بسیار دشوار است. بر این اساس، یک ایده مناسب برای ایجاد این شرایط آسایشی متفاوت، استفاده از پرده هوایی برای جداسازی آیرودینامیکی فضای استخر و جایگاه تماشاگران می باشد. در این شرایط، امکان استفاده از دو سیستم تهویه مجزا برای دو قسمت مذکور فراهم خواهد بود. در این تحقیق، استخری با ابعاد قهرمانی همراه با جایگاه تماشاگران مدل سازی شده است و میدان سرعت، دما، رطوبت نسبی و غلظت آلاینده کلر برای این هندسه تعیین و گزارش شده است. همچنین، نتایج در دو حالت استفاده از پرده هوایی و بدون پرده هوایی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که پرده هوایی تا حدود زیادی باعث کاهش نفوذ آلاینده کلر به قسمت تماشاگران می شود؛ به طوری که در جایگاه تماشاگران، غلظت آلاینده کلر به طور میانگین در حدود mg/m3 00016/0کمتر از حالت بدون پرده هوایی است. در این تحقیق، برای تعیین شاخص آسایش حرارتی افراد از مدل موضعی 65 نقطه ای استفاده شده است. انحراف معیار شاخص احساس حرارتی در هر ردیف، برای ردیف اول تا سوم در حالت استفاده از پرده هوایی به ترتیب برابر 26/0، 25/0 و 28/0 و در حالت بدون پرده هوایی برای ردیف اول تا سوم به ترتیب برابر 33/0، 39/0 و 35/0 است که این نتایج نشان دهنده احساس حرارتی مطلوب تر و یکنواخت تر در حالت استفاده از پرده هوایی می باشند.

یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار برعملکرد یک سیال در فرایند انتقال حرارت، ضریب انتقال حرارت سیال می باشد. با توجه به بالاتر بودن ضریب انتقال حرارت رسانشی فلزات نسبت به مایعات، می توان با استفاده از ذرات جامد فلزی، میزان انتقال حرارت را افزایش داد. یکی از روش های جدید برای افزایش انتقال حرارت در مبدل های حرارتی، استفاده از نانوسیالات می باشد. در این مقاله پارامترهای اصلیِ تأثیر گذار بر افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی نانو سیال کربن نسبت به سیال پایه آب، ازجمله دبی و غلظت نانو سیال را در محدوده رینولدز 7100 تا 16700 که حالت جریان آشفته درون لوله محسوب می شود، بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که افزایـش رینولدز منجر به افزایش ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی و کاهـش ضریـب اصطـکاک می شود. همچنین نشان داده شد که در یک رینـولدز ثـابت، نانـو سیـال کربن توانسته است تـا 17/10 % ضریب انتقال حرارت جابجایی بیشتری نسبت به سیال پایـه (آب) داشته باشد. مشخص شد که با افزودن نانوذرات به آب، در ابتدا شاهد افزایش در ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال هستیم. این افزایش تا غلظت حدود 2/0 درصد جرمی از نانوکربن ادامه داشته و پس از آن ضریب انتقال حرارت جابجایی، روندی کاهشی پیدا می کند. بعـلاوه در ایـن پـژوهش، افت فشار ناشی از تغییرات رینولدز نیز بررسی شد و مشخص شد که رفتار این منحنی با دیاگرام مودی کاملاً در تطابق است.

در این پژوهش رفتار گرمایی و هیدرودینامیکی جریان آشفته نانوسیال غیرنیوتنی در آرایش جریان مخالفدر یک مبدلگرمایی دولوله ای مارپیچ به صورت عددی شبیه سازی شده است. از محلول پودرکربوکسی متیل سلولز در آب با درصد جرمی 1/0% همراه با نانوذره آلومینیوم اکسید به عنوان سیال عامل استفاده شده است. از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی فلوئنت جهت حل معادلات استفاده شده که نتایج این حل عددی با داده های تجربی پیشین مطابقت خیلی خوبی داشته است. نقش و تأثیر پارامترهای مهم مانند انحنای مارپیچ، عدد رینولدز و درصد حجمی نانوذرات آلومینیوم اکسید روی انتقال گرما مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت انحنا در اعداد دین ثابت، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک افزایش می یابد. نیروی گریز از مرکز ناشی از انحنای لوله های مارپیچ سبب ایجاد جریان ثانویه در مبدل شده به طوری که میزان انتقال گرما و افت فشار به ترتیب تا 35% و 30% نسبت به لوله های مستقیم افزایش پیدا کرده است. نتایج نشان می دهد که اضافه کردن نانوذرات آلومینیوم اکسید به سیال پایه برای جریان با عدد رینولدز و عدد دین ثابت، باعث افزایش انتقال گرما و افزایش افت فشار جریان در لوله های مارپیچ می شود. اثر روش های افزایش انتقال گرما بر شاخص هیدرودینامیکی نیز بررسی شد به طوری که در کویل های مارپیچ با کاهش نسبت انحنا و افزایش غلظت حجمی نانوذرات مقدار شاخص هیدرودینامیکی نیز بیشتر شده است.

در این مقاله انتقال حرارت جابجایی طبیعی رایلی-بنارد سیالات غیرنیوتونی شبه پلاستیک در مبدل حرارتی لوله ای که دیواره ی سمت چپ آن از لایه ی متخلخل مشخص با ضخامت مشخص پوشیده شده است برای حالت ناپایدار و آرام به صورت عددی بررسی شده است. دیواره ی پایینی در دمای ثابت Th و دیواره ی بالایی در دمایTc که (Th>Tc) قرار دارد. دیواره ی سمت چپ و راست عایق هستند. معادلات حاکم بر مسئله پس از بی بعد شدن، به روش المان محدود به صورت همزمان حل شده است و سپس صحت نتایج در مقایسه با پژوهش های پیشین ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهند که در رایلی های بزرگ ( 105Ra=) به دلیل غالب بودن انتقال حرارت جابه جایی طبیعی نسبت به انتقال حرارت هدایت، ناسلت متوسط با سرعت قابل توجهی افزایش می یابد. همچنین در اعداد دارسی کوچک (4-10=Da) میزان نفوذپذیری جریان بسیار کم است و ماهیت جریان به گونه ای تغییر می کند که باعث کاهش عملکرد حرارتی جریان جابجایی طبیعی می شود. نتایج نشان می دهد که با کاهش شاخص پاورلا دمای بی بعد کاهش یافته و کمترین دمای بی بعد برای کمترین شاخص پاورلا به دست می آید. از سوی دیگر، با افزایش شاخص پاورلا در یک رایلی ثابت و گذشت زمان، افزایش انتقال حرارت طبیعی اتفاق می افتد. همچنین عدد رایلی برای شروع جابه جایی طبیعی با افزایش شاخص پاورلا کاهش می یابد.

در این مطالعه جریان لایه ای تراکم ناپذیر سیال غیرنیوتنی با چشمه گرمایی مرکزی در یک محفظه برای حالت های بدون میدان مغناطیسی و اعمال میدان مغناطیسی یکنواخت تحت زاویه ای مشخص، بررسی شده است. معادلات حاکم به روش اختلاف محدود بر مبنای حجم کنترل گسسته سازی شده اند و میدان حل مسئله با استفاده از شبکه یکنواخت شبکه بندی شده است. این مسئله برای حالت پایدار با فرمول بندی ضمنی و با الگوریتم سیمپل حل شده است. در مطالعه حاضر تأثیر غیرنیوتنی بودن سیال با مدل قانون توانی با وجود میدان مغناطیسی یکنواخت، برای مقادیر شاخص توانی 4/1 ,1 ,75/0  بررسی شده و نتایج به دست آمده با شرایط عدم وجود میدان مقایسه شد. با توجه به نتایج حاصل شده، می توان بیان کرد که اعمال میدان مغناطیسی برای شاخص های مختلف سیال، در رایلی های متفاوت رفتار یکسانی را نشان نمی دهد و با اعمال میدان مغناطیسی، جابجایی جریان در محفظه تقلیل می یابد. همچنین می توان گفت که با اعمال میدان مغناطیسی در محدوده  برای سیال مدل قانون توانی، افزایش عدد رایلی باعث کاهش نوسلت متوسط و برای 1n˂ باعث افزایش نوسلت متوسط خواهد شد. برای شاخص 1n˃ با افزایش رایلی در حضور یک میدان مغناطیسی ثابت، می توان جابجایی آزاد را تضعیف نمود در حالیکه این روند برای 1n˂ با کاهش عدد رایلی رخ می دهد.

یک مطالعه تجربی بر روی مقاومت حرارتی لوله های گرمایی مستقیم دو طرف خنک شونده با گرمایش از وسط و در زاویه شیب های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. 2 بلوک خنک کننده و 1 سیم پیچ حرارتی به ترتیب در 2 انتها و در وسط لوله های گرمایی به عنوان بخش های چگالنده و تبخیرکننده قرار گرفتند. آزمایش ها برای توان های حرارتی 20 تا 80 وات و زوایای شیب °0 تا °90 انجام گرفتند. اثر تغییر توان حرارتی، دبی حجمی آب خنک کننده و زاویه شیب بر روی مقاومت حرارتی لوله های گرمایی مطالعه گردید. نتایج به دست آمده با نتایج مربوط به لوله های گرمایی معمولی مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که با استفاده از روش خنک سازی جدید، میزان مقاومت حرارتی لوله های گرمایی مستقیم می تواند به شکل قابل ملاحظه ای کاهش یابد. همچنین در مقادیر کم توان های حرارتی، افزایش میزان دبی حجمی آب خنک کننده موجب افزایش کارایی حرارتی لوله های گرمایی می گردد. نتایج تجربی نشان دادند که زاویه شیب نقش موثری بر روی مقدار مقاومت حرارتی لوله های گرمایی دارد. حداقل مقاومت حرارتی و حداکثر ضریب هدایت حرارتی مؤثر در زاویه شیب °60 و در توان حرارتی 60 وات به دست آمد که به ترتیب مقادیری برابر با 2533/0 درجه سانتیگراد بر وات و 65/14072 وات بر متر درجه سانتیگراد داشتند.

در این نوشتار به ارائه الگوریتمی جدید بر اساس ویژگی های کنترل کننده های فازی- تناسبی انتگرال گیر مشتق گیر به منظور برآورد شار حرارتی در مسائل انتقال حرارت معکوس پرداخته شده است. ساختار اصلی سیستم فازی- تناسبی انتگرال گیر مشتق گیر، کنترل کننده تناسبی انتگرال گیر مشتق گیر بوده که در آن بهره های تناسبی، انتگرال گیر و مشتق گیر توسط سیستم فازی به صورت آنلاین به دست آورده می شوند. ورودی الگوریتم دماهای اندازه گیری شده است که در هر لحظه کنترل کننده هوشمند، شار حرارتی مناسب به منظور تطبیق دمای اندازه گیری شده با دمای ورودی مطلوب را محاسبه می کند. مزیت الگوریتم پیشنهادی، دنباله هایی بودن آن در تخمین شار حرارتی است. مدل مورد مطالعه یک صفحه تخت با یک سطح عایق و سطح فعالی که بر آن شار حرارتی اعمال می شود، می باشد. تغییرات شار حرارتی می تواند با زمان به صورت ثابت، پله ای و مثلثی در نظر گرفته شود. دماهای اندازه گیری شده در سطح فعال و غیرفعال با شبیه سازی عددی به دست آورده شده است. اثر نویز موجود در دماهای اندازه گیری بر دقت روش پیشنهادی بررسی شده است. نتایج حاصله از تخمین ها و آنالیز خطا نشانگر آن است که این الگوریتم در برآورد شکل های مختلف شارحرارتی با مقادیر مختلف نویز موجود دردماهای اندازه گیری شده و موقعیت های مختلف ترموکوپل در دیواره با دقت خیلی خوبی کاملاً موفق بوده است.