در این مقاله، با ایجاد و توسعه یک کد مبتنی بر روابط ترمودینامیک و دینامیک گاز، مشخصه های عملکردی یک رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی یک نیوتنی نظیر نیروی تراست، ضربه ویژه، سرعت مشخصه خروجی، و دبی جرمی پیشرانه برحسب دمای محفظه واکنش به صورت نظری مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، با در نظر گرفتن فرض آدیاباتیک، دمای محفظه واکنش تراستر تک پیشرانه به صورت صفر بعدی با استفاده از نرخ تجزیه آمونیاک به عنوان یک متغیر مستقل در شرایط تعادلی و غیر تعادلی و به صورت یک بعدی با استفاده از ثابت نرخ واکنش های همگن و ناهمگن تجزیه هیدرازین و آمونیاک بررسی و تحلیل گردیده است. همچنین، اثر انبساط حرارتی گلوگاه نازل بر فشار محفظه واکنش، نیروی تراست، و دبی جرمی پیشرانه و اثر فشار محفظه واکنش بر نرخ تجزیه آمونیاک و به تبع آن بر دمای آدیاباتیک محفظه واکنش در شرایط تعادل ترمودینامیکی مورد مطالعه قرار گرفته است.افزایش قطر گلوگاه نازل در فشار تغذیه ثابت سبب افزایش فشار محفظه و در نتیجه افزایش نیروی تراست می گردد.

گاهی به علت اهمیت بالای کاهش مصرف انرژی در دنیای امروز، اشتباهات بزرگ راهبردی رخ می دهد بنابراین باید کاهش مصرف انرژی را از ادعاهای دروغین تفکیک کرد. در این مقاله ادعای مهم راندمان بالای 98% در دستگاهای ایجاد گرمای آپارتمانی میعانی موسوم به پکیج چگالشی بطور علمی با اشارات تجربی اندک موجود در این زمینه ارزیابی شده است. نتیجه بررسی نشان می دهد که دست کم در کشورهایی که در آنها برق توسط گاز طبیعی تولید می شود با احتساب شرایط عملی کار سیستم در تاسیسات گرمایشی، نه تنها پکیج چگالشی موجب افزایش بازده نمی شود بلکه استفاده از برق بیشتر برای دمنده خروجی محصولات احتراق در این پکیج ها، بازده را کاهش نیز می دهد. در حقیقت استفاده از فن و انرژی با ارزش برق برای بیرون راندن گازهای حاصل از احتراق موجب کاهش بازده می شود. مضافا این که مشکلات پیش آمده ناشی از تقطیر بخار آب در مسیر خروجی گازهای حاصل از احتراق، باعث خرابی دیوار اطراف دودکش و افزایش آلودگی هوا از نوع ذرات ریز اسید مایع معلق در محیط زیست می شود. همچنین خاطر نشان شده است که حتی برای کار سیستم در شرایط خاصی مانند ذوب کردن یخ نیز راندمان حرارتی هیچگاه بیش از 98% نیست.

هدف اصلی از این تحقیق، بهینه سازی عملکرد کوره ها ی احتراقی به منظور کاهش میزان آلاینده های تولید شده در اثر انجام عملیات احتراق است. پارامترهایی که بهینه سازی بر اساس آنها انجام شده است عبارت اند از درصد هوای اضافی، دمای هوای خروجی از پیش گرمکن و نوع سوخت. در واقع با در نظر گرفتن اثرهای این سه عامل، بهینه سازی به گونه ای انجام می شود که میزان انتشار آلاینده ها به حداقل مقدار خود نزدیک و بهترین سوخت با توجه به پارامترهای ذکر شده انتخاب شود. آلاینده های مورد نظر COx ، NOx و SOx است و عملیات بهینه سازی روی سه نوع سوخت گاز طبیعی، نفت کوره و گازوئیل انجام شده است. برای انجام عملیات بهینه سازی، ابتدا تابع هدف که رابطه ای غیر خطی با دمای هوای خروجی از پیش گرمکن و درصد هوای اضافی دارد به دست آمده است. در واقع رابطه هایی که بیانگر تاثیرهای افزایش یا کاهش دمای هوا و درصد هوای اضافی بر میزان تولید سه ترکیب ذکر شده هستند، تابع هدف را تشکیل می دهند که این رابطه ها با به کارگیری روش های برازش اطلاعات تهیه شده اند.سپس تابع هدف با استفاده از روش تابع پنالتی که یکی از روش های متداول بهینه سازی تابع های غیر خطی است حل شده و شرایط بهینه برای به حداقل رساندن ترکیب های آلاینده به دست آمده است. کلیه مراحل بالا به وسیله یک برنامه کامپیوتری انجام می شود. این نرم افزار با زبان برنامه نویسی MATLAB نوشته شده است. عملیات برای سه نوع سوخت انجام می شود و در پایان با توجه به نتیجه های مربوط به هریک از سوخت ها می توان مناسب ترین نوع سوخت را به منظور تولید کمترین میزان آلاینده انتخاب کرد.

موتورهای احتراق دماپایین ازجمله موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن، با سوخت اتانول، با تولید اکسید نیتروژن و ذرات معلق کمتر و دارای بازده بالاست. در این مقاله، یک موتور دیزل تک سیلندر، هواخنک، پاشش مستقیم، چهارزمانه یانمار به موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن با سوخت اتانول تبدیل شده است و با استفاده از 30 نقطه عملکردی در دور موتور 1350 دور بر دقیقه، در چهار سطح نسبت هم ارزی و دمای هوای ورودی مختلف، ارتباط تغییرات پارامترهای احتراقی، آلودگی و صدای احتراق یک موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که با توجه به پایین بودن دمای شعله آدیاباتیک، دمای اگزوز به ندرت از 260 درجه سانتی گراد بالاتر می رود و در صورت استفاده از مبدل کاتالیکی در این موتورها دمای اگزوز از دمای فعال شدن مبدل کاتالیکی کمتر بوده و لذا، این مبدل ها با بازده کمتری عملیات پالایش دود را انجام می دهند. در هر چهار سطح نسبت هم ارزی، با افزایش دمای هوای ورودی سطح صدای احتراق افزایش می یابد و سطح صدا به محدوده احتراق صدادار dB90 نزدیک می شود و باعث تولید صدای احتراق بیشتر می شود. در صورت به تاخیرافتادن احتراق، میزان دمای شعله آدیاباتیک کاهش می یابد و هرچه دمای شعله آدیاباتیک کمتر باشد هیدروکربن نسوخته ای بیشتری تولید می شود و موتور به سمت ناحیه احتراق ناقص و خاموش شدن می رود.

در این پژوهش، انتقال حرارت جانبی از دیواره های مشعل متخلخل استوانه ای (تقارن محوری) و تاثیر آن بر رفتار حرارتی مشعل مورد تحلیل عددی قرار گرفته است. برای این منظور، معادلات حاکم در مختصات استوانه ای در جهت های طولی و شعاعی برای گاز پیش مخلوط متان و هوا در شرایط مختلف حل شده اند. برای آن که بیشترین تاثیر اتلاف حرارت مورد بررسی قرار گیرد، از نسبت اختلاط استوکیومتریک که بیشترین دمای شعله را ایجاد می کنند و بیشترین اتلاف حرارت موجود را دارد، استفاده شده است. برای مقایسه نتایج عددی و تجربی، یک نمونه مخلوط رقیق مورد استفاده گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده، فرض آدیاباتیک بودن دیواره ها و در نتیجه حل یک بعدی معادلات صحیح نیست. زیرا، در حالت آدیاباتیک چنانچه مشعل به صورت یک بعدی شبیه سازی شود، گرادیان دمای جامد در نزدیکی دیواره مثبت به دست می آید که خلاف نتایج تجربی است. دلیل این رفتار را می توان تاثیرپذیری بیشتر نواحی مرکزی مشعل از انتقال حرارت تشعشعی مرز خروجی به اطراف مشعل دانست. وجود اتلاف حرارت به دست آمده از مدل سازی عایق به کار رفته در آزمایش های تجربی مشخص نمود که حدود 6% انرژی ورودی گاز توسط دیواره های جانبی تلف می شود. این اتلاف حرارت باعث کاهش کلی دما، به خصوص در نزدیکی دیواره، شده و حتی بیشینه دمای شعله را در خط تقارن محوری تحت تاثیر قرار می دهد. کاهش حداکثر دمای شعله بر نتایج عددی نرخ تولید مونوکسید نیتروژن نیز اثر گذاشته و آن را به سمت مقادیر تجربی نزدیک تر می کند.