مدل ترمودینامیکی بویلر بازیاب نیروگاه خوی برای حالت پایه (دمای محیط ?15، سوخت گاز طبیعی و بار پایه برای توربین گازی) اجرا شده و مشاهده میشود که راندمان ارائه شده توسط شرکت سازنده(82.22%) با راندمان به دست آمده از داده های تجربی برای حالت پایه(82.89%)، تنها 0.80% اختلاف دارند و این نشان از درستی مدل ترمودینامیکی ارائه شده می باشد. ب) برای سایر حالات کارکرد در دماهای متفاوت هوای محیط در ادامه تاثیر دمای محیط بر راندمان قانونهای اول و دوم ترمودینامیک در بارهای 65،70،80،90 و100 درصد توربین گازی در شکل های 6-1 و 6-2 نشان داده شده است. در دمای هوای کمینه تا بیشینه(در هفت دما) و در بار کامل توربین گازی، راندمان قانون اول به ترتیب76.82،0،0،82.79،0،0،0 و 85.60 درصد محاسبه شده اند. همچنین همانطور که گفته شد همین محاسبات در بارهای 65 تا 90 درصد نیز به دست آورده شده اند. با توجه به تحلیل های انجام گرفته روی عوامل اصلی بازگشت ناپذیری نشان داده شده است که در بازده اگزرژی، فرآیند انتقال حرارت نامطلوبتر از احتراق می باشد، و باعث تلفات اگزرژی بیشتری می گردد[45،44] که این نتیجه در مورد تمام بویلرهای نیروگاهی صادق است. اگر هدف افزایش راندمان بویلر می باشد لازم است که تغییراتی در هندسه لوله ها، سرعت گازهای احتراق در طول فرایند انتقال حرارت، بهینه سازی توربین گازی و... صورت گیرد و این امر مستلزم اختصاص بودجه کافی توسط مسئولین مربوطه به پژوهشگران می باشد.

قیمت های در حال رشد انرژی، کمبود منابع انرژی و قوانین سخت گیرانه زیست محیطی کمپانی های خودرو را به ارائه روش های جدید جهت کاهش آلاینده ها و افزایش کارایی موتور وادار کرده است. این پژوهش امکان استفاده از شبکه عصبی مصنوعی ترکیب شده با الگوریتم ژنتیک را برای بهینه سازی تنظیمات موتور بررسی می کند. هدف از بهینه سازی یافتن تنظیماتی است که بتوان آلاینده ها را کاهش داده و توان موتور را افزایش داد، در حالی که مصرف سوخت ویژه را ثابت نگه داشته و یا حتی کاهش داد. یک موتور دیزل پاشش مستقیم چهار زمانه برای تحقیق حاضر استفاده شده است (om-355). در ابتدا کاربردهای موتورهای دیزل، آلاینده های منتشره از آنها، مشخصه های کارکرد موتور و ارتباط بین پارامترهای عملکردی موتور، آلاینده ها و مشخصه های عملکرد موتور شرح داده شده و مقدمات لازم برای مدلسازی پارامترهای عملکردی و خروجی ها توسط شبکه عصبی مصنوعی فراهم شده است. مدل شبکه عصبی مصنوعی بر اساس نتایج تجربی پایه ریزی شده است (136 سری تست). سرعت موتور، دمای هوای ورودی، جرم سوخت پاشیده شده و جرم هوای ورودی پارامترهای عملکردی انتخاب شده هستند، و مصرف سوخت ویژه ترمزی، توان خالص، آلاینده nox و آلاینده soot خروجی های مطلوب می باشند. برای مدلسازی شبکه عصبی مصنوعی، شبکه استاندارد پس انتشار با الگوریتم آموزشی لونبرگ مارگوارت یک انتخاب مناسب برای آموزش مدل می باشد. شبکه عصبی مصنوعی به صورت یک ابزار شبیه سازی استفاده شده است، که پارامترهای عملکردی موتور را به عنوان ورودی دریافت کرده و سطح آلاینده ها، توان و مصرف سوخت را به عنوان خروجی تولید می کند. سپس خروجی های شبکه عصبی مصنوعی برای محاسبه تابع هدف در فرآیند بهینه سازی مورد استفاده قرار می گیرند، که با رهیافت الگوریتم ژنتیک انجام شده است. برای این منظور، برنامه ای به صورت m-file تحت نرم افزار matlab 7.8 نوشته شده است. مدل شبکه عصبی مصنوعی می تواند مشخصه های عملکرد موتور و آلاینده های خروجی را باضریب رابطه 99874/0، 99998/0، 98467/0 و 99815/0 به ترتیب برای مصرف سوخت، توان، nox و soot پیشگویی کند. نتایج، همگرایی سریع الگوریتم ژنتیک را با کمتر از 65 تکرار نشان می دهند. با اعمال الگوریتم ژنتیک، %09/26 و %55/11 کاهش در nox و soot و %45/2 افزایش در توان به دست می آید، که این مقدار می تواند در بهینه سازی موتور قابل ملاحظه باشد.

جریان سیال و انتقال گرما بین دولوله ی متحدالمرکز افقی و مسئله کلی جابجایی آمیخته (مجموع جابجایی طبیعی و اجباری) درسیستم های دوار توجه عده زیادی از محققین را به خود جلب کرده است. هم چنین بعد از یک قرن چالش برای افزایش انتقال گرما، مشکل هدایت حرارتی پایین سیالات عامل مانند آب ، نفت، اتیلن گلیکول برای انتقال گرما ، یکی از بزرگترین رقابت ها برای دست یابی به بهترین شرایط برای استفاده از انرژی را پدید آورده است. یکی از راه های غلبه بر این مشکل ، جایگزینی سیالات معمول با بعضی از سیالات اصلاح شده به سیالی با هدایت حرارتی بالاتر است. طی دهه قبل ، تکنولوژی ساخت ذرات با ابعاد نانومتری پیشرفت قابل ملاحظه ای کرده است و یک نوع جدیدی از مخلوط های جامد-مایع را که نانوسیال نامیده می شود ، تولید گردیده است. هدف از این تحقیق بررسی عددی اثر افزودن نانوذرات با ضریب هدایت حرارتی بالا همچون cuo به سیال موجود در فضای بین دو لوله دوار متحدالمرکز می باشد. مسائل مورد مطالعه در این پژوهش شامل بررسی فرآیند انتقال حرارت در رینولدزها و ضرایب شکل های متفاوت و به ازای درصدهای مختلف نانوذره cuo است. جریان آرام در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد با افزایش درصد نانوذره ضریب انتقال حرارت نیز افزایش می یابدو برای هر ضریب شکل در یک عدد رینولدز مشخص، حالت بهینه اتفاق می افتد. همچنین استفاده از ذرات با ضریب هدایت حرارتی بیشتر برکارایی این روش می افزاید.

موتورهای احتراق تراکمی سوخت همگن این نوید را می دهند که همراه با کاهش مصرف سوخت میزان آلاینده های نیتروژن اکسید و ذرات معلق را نسبت به موتورهای دیزلی معمولی تا حد چشمگیری کاهش دهند. در این گونه از موتورها، مخلوط همگن هوا و سوخت در طی فرآیند تراکم تا حدی فشرده می شود تا به مرز خود اشتعالی برسد به همین دلیل فرآیند احتراق کاملا تابع سازو کار شیمیایی اکسایش سوخت می باشد. در این مطالعه با استفاده از یک الگوی سه بعدی (cfd)به شبیه سازی فرآیند احتراق در موتور احتراق تراکمی سوخت همگن با سوخت های دیزل و گاز طبیعی پرداخته شده است. گاز طبیعی به عنوان سوخت پیش آمیخته در نظر گرفته شده است و تاثیرات گازهای خروجی برگردانده شده (egr)، دمای ورودی، دور موتور، زمان پاشش سوخت دیزل و تغییر نسبت پیش آمیختگی بر روی مشخصه های احتراقی و آلاینده های نشر یافته از موتوراحتراق تراکمی سوخت همگن مورد بررسی قرار گرفته است. برای صحه گذاری مدل از نتایج تجربی موجود در مراجع استفاده شده است تا دقت مورد نظر برای انجام مطالعات مقایسه ای حاصل شود. نتایج نشان داده است که با استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت پیش آمیخته آلاینده های هیدروکربنی و مونو اکسید کربن با افزایش نسبت پیش آمیختگی کاهش پیدا می کنند. دمای ورودی نقش بسیار مهمی در تبخیر سوخت مایع و در نتیجه بهبود احتراق ایفا می کند. ضمن اینکه در حالت دو سوخته، با کاهش دمای ورودی و افزایش سوخت گازی، علاوه بر اینکه توان و بازده موتور افزایش می یابد، مقدار آلاینده های خروجی، با توجه به استانداردهای تعیین شده، در حد قابل قبولی خواهند بود.جهت کنترل نرخ آزاد سازی گرما از egr ( 0% الی 30%) استفاده شده است. با استفاده از egr مخلوط همگن رقیق شده و با حضور گونه های غیر واکنشی از سرعت احتراق کاسته می-شود و باعث کنترل دمای داخل سیلندر می شود، که عاملی مهم در کاهش تشکیل آلاینده nox می باشد.

موتورهای احتراق داخلی به دلیل داشتن بازده و قدرت بالا نسبت به وزن و حجم شان کاربرد فراوانی در بخش خودروسازی و سایر صنایع دارند. به همین دلیل امروزه تحقیقات فراوانی بروی آن ها صورت می گیرد. در پژوهش حاضر نیز، از ترکیب روش شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم فراابتکاری بهینه سازی گروه ذرات (pso) برای مدلسازی و بهینه سازی در موتور اشتعال تراکمی پاشش مستقیم om355، با هدف کاهش مصرف سوخت ویژه ترمزی در حالت بیشینه ی بازده موتور استفاده شده است. برای این منظور، نخست از یک شبکه ی عصبی مصنوعی پرسپترونی چندلایه با الگوریتم آموزشی لومبرگ مارگوارت (trainlm) برای مدلسازی ارتباط بین پارامترهای عملکردیِ، دور موتور، دمای هوای ورودی، نسبت هوا به سوخت و جرم سوخت پاشیده شده با پارامترهای خروجیِ، مصرف سوخت ویژه ترمزی و بازده موتور استفاده شده است؛ که نتایج حاصل در مقایسه با 187 داده ی تجربی موجود، مطابقت بسیار خوبی را نشان می دهد. سپس با استفاده از الگوریتم pso به بهینه-سازی نتایج حاصل از مدلسازی پرداخته شده و نهایتاً مقادیر بهینه ی پارامترهای عملکردی بدست می آید. مقایسه این نتایج با منحنی عملکرد موتور حاضر و نتایج تجربی مطابقت خوبی را نشان می دهد. بنایراین می توان از روش ترکیب شبکه های عصبی مصنوعی با الگوریتم pso به عنوان روشی مناسب در سیستم های کنترلی موتورهای ci بهره گرفت.

امروزه تولید الکتریسیته با نشر آلودگی کم و بازده بالا، یکی از مهم ترین اهداف محققین می باشد. در پایان نامه حاضر سیستم ترکیبی تولید همزمان سرمایش، حرارت، قدرت (cchp) با تکنولوژی سرمایش تبرید جذبی، راه اندازی شده توسط انرژی خورشیدی معرفی گردیده. سیال عامل سیکل معرفی شده برای هر سه زیرسیستم تولید توان، حرارت، سرمایش مخلوط دو جزئی آب – آمونیاک می باشد. به منظور محاسبه خواص مخلوط آب – آمونیاک در شرایط مختلف ترمودینامیکی و شبیه سازی سیستم یک کد محاسباتی در زبان برنامه نویسی فرترن تهیه گردید، و در ادامه با استفاده از این کد محاسباتی موازنه جرم، انرژی، اگزرژی برای سیستم جدید پیشنهادی انجام شد. در مرحله ی بعدی توسط بررسی های پارامتریک اثر پارامتر های مختلف روی بازده، اتلافات حرارتی، اتلافات اگزرژی بررسی شده است. پیش نیاز لازم برای بررسی اقتصادی سیستم تشخیص صحیح مفاهیم سوخت، محصولات و اتلافات می باشد. با استفاده از این روش هدف واقعی زیر سیستم های کوچک به وضوح مشخص می گردد. تعریف مفاهیم fuel-product-loss برای اجزای پراکنده ساز اگزرژی همچون جاذب و کندانسور با مشکلاتی همراه است و به همین دلیل در بررسی ها از روش تعریف زیرمجموعه استفاده شده است. نهایتا با استفاده از مبانی f-p-l به بررسی اگزرژواکونومیک سیستم پرداخته و سیستم نوین پیشنهادی بر پایه ی فاکتور اگزرژواکونومیک بهینه می شود.

موتورهای احتراق داخلی به دلیل داشتن بازده و قدرت بالا نسبت به وزن و حجم شان کاربرد فراوانی در بخش خودروسازی و سایر صنایع دارند. امروزه به دلیل مسائل حاد انرژی و زیست محیطی تحقیقات فراوانی برای افزایش بازده و کاهش آلاینده های منتشره از این موتورها صورت می گیرد. در پژوهش حاضر نیز، از ترکیب روش شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری (ica) برای مدلسازی و بهینه سازی در موتور اشتعال تراکمی پاشش مستقیم om355، با هدف کاهش آلاینده nox در حالت بیشینه بازده موتور استفاده شده است. برای این منظور، نخست از یک شبکه عصبی مصنوعی پرسپترونی چندلایه با الگوریتم آموزشی لونبرگ مارگوارت (trainlm) برای مدلسازی ارتباط بین پارامترهای عملکردیِ، دور موتور، دمای هوای ورودی، نسبت هوا به سوخت و جرم سوخت پاشیده شده با پارامترهای خروجی، آلایندهnox و بازده موتور استفاده شده است؛ که نتایج حاصل در مقایسه با 280 داده تجربی موجود، مطابقت خوبی را نشان می دهد. سپس با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری به بهینه-سازی نتایج حاصل از مدلسازی پرداخته شده و نهایتاً مقادیر بهینه پارامترهای عملکردی بدست می آید. مقایسه این نتایج با منحنی عملکرد موتور و نتایج تجربی تطابق خوبی را نشان می دهد. همچنین، روش ica همگرایی بسیار سریع تر (کمتر از 50 تکرار) و یکنواخت تری نسبت به الگوریتم های فراابتکاری مورچگان و ژنتیک و pso دارد. بنایراین می توان از روش ترکیب شبکه های عصبی مصنوعی با الگوریتم ica به عنوان روشی مناسب در سیستم های کنترلی موتورها برای کاهش آلاینده nox در حالت بیشینه بازده موتور در موتورهای ci استفاده کرد.

در این پژوهش بهینه سازی مدل ترمودینامیکی یک نیروگاه ترکیبی پیل سوختی و توربین گازی مورد بررسی قرار گرفته است. پیل سوختی اکسید جامد به عنوان مبنا در نظر گرفته شده و سیکل توربین گازی برای افزایش توان تولیدی و بازده کلی سیستم به چرخه اضافه شده است. تحلیل الکتروشیمیائی پیل سوختی، ولتاژ و توان تولیدی آن را مشخص می کند و سپس به کمک تحلیل ترمودینامیکی سایر اجزاء نیروگاه مدل می شوند. مدلترمودینامیکی نیروگاه به کمک نرم افزار matlab انجام گرفته و بهینه سازی نیروگاه به کمک الگوریتم ژنتیک و بر اساس داده های حاصل از مدل سازی انجام می گیرد.نتایج مدل سازی نشان می دهد که در حالت پایه توان تولیدی خالص نیروگاه 067/2 مگاوات و بازده آن 94/56 درصد است.بهینه سازی، حالت بهینه ای را معرفی می کند که در آن نیروگاه 767/1 مگاوات توان خالص تولید می کند و بازده آن 10/64 درصد است که نسبت به حالت پایه 16/7 درصد افزایش یافته است. در انتها نتایج دقیق مدل سازی و بهینه سازی و بررسی پارامتریک ارائه شده و مورد بحث و نتیجه گیری قرار می گیرند.

با توجه به نیاز روز افزون جوامع امروزی به انرژی برق، تلاش در جهت افزایش بازده تولید آن، امروزه بسیار بیشتر از گذشته احساس می شود. با توجه به بازده بالای نیروگاه های سیکل ترکیبی، این نوع از نیروگاه ها در کشورهای در حال توسعه و پیشرفته از مهمترین مراکز تولید برق به حساب می آیند. از جمله نیروگاه هایی که در سال های اخیر در کشور ما نصب و راه اندازی گردیده است نیروگاه های سیکل ترکیبیv94-2 (زیمنس) می باشد. از جمع شصت هزار مگاوات ظرفیت نیروگاهی نصب شده در کل کشور حدود سی هزار مگاوات آن ( %50) از نوع نیروگاه های سیکل ترکیبی v94-2 می باشد. یکی از مهمترین قسمت های بخش گاز این نوع از نیروگاه ها، قسمت ژنراتور و روغن روانکاری یاتاقان های آن ها می باشد. خنک کاری مناسب ژنراتور تاثیر بسیار زیادی در بالا بردن توان و راندمان آن دارد. هم چنین روغن کاری مناسب و بدون وقفه شفت توربین، کمپرسور، ژنراتور باعث بالا رفتن عمر این تجهیزات و افزایش کارایی آن ها می شود. فرایند خنک کاری ژنراتور و روغن روانکاری در این واحد ها در یک سیکل بسته خنک کاری انجام می گیرد. از آب به عنوان سیال عامل در این سیکل استفاده می شود. این سیکل شامل چهار عدد مبدل حرارتی هوا – آب و چهار عدد فن خنک کاری در قسمت هوای آزاد برای خنک کاری سیال عامل (آب)، چهار عدد مبدل حرارتی آب – هوا در قسمت زیرین ژنراتور برای خنک کاری هوای ژنراتور و دو عدد مبدل حرارتی آب – روغن برای خنک کاری روغن روانکاری مجموعه شفت می باشد. در این شبکه بسته آب به عنوان سیال خنک کننده هم وارد چهار مبدل حرارتی زیر ژنراتور شده و با هوای گرم ژنراتور تبادل حرارت می کند، و هم وارد مبدل حرارتی سیستم روغن روانکاری می شود و با روغن تبادل حرارت می کند. آب گرم شده دوباره به سمت مبدل های حرارتی سیستم خنک کاری برگشته و به کمک فن های سیستم، عمل خنک کاری آن انجام می پذیرد. این سیکل انتقال حرارت به صورت مداوم تکرار می شود تا خنک کاری ژنراتور و روغن روانکاری بدون وقفه انجام پذیرد. در این پروژه با شبیه سازی مبدل های حرارتی سیستم خنک کاری (ccw) و اعمال برخی تغییرات در آن ها، راهکارهای افزایش کارایی این نوع از مبدل های حرارتی بررسی شده است. این شبیه سازی به کمک نرم افزار تخصصی طراحی و شبیه سازی مبدل های حرارتی و صنعتی با نام aspen b-jac انجام می گیرد.

در چند دهه اخیر، کاهش ذخایر جهانی سوخت های فسیلی و همچنین افزایش قیمت آنها، افزایش آلودگی شهرهای بزرگ و مشکلات زیست محیطی منتجه از آن، ایجاد سیستم های تولید انرژی مقرون به صرفه و در عین حال پاک را بیش از پیش مورد توجه قرار داده است. سیستم های تولید هم زمان برق حرارت و سرمایش بهترین انتخاب برای هدف مورد نظرمی باشد. در مطالعه حاضر سیستم تولید هم زمان با تکنولوژی سرمایشی جذبی اجکتوری راه اندازی شده با سوخت بایومس ارائه گردیده است. سیال عامل در سیکل جذبی مخلوط دو جزئی آب- آمونیاک و برای سیکل تبرید اجکتوری از بخار آب استفاده شده است. برای محاسبه خواص ترمودینامیکی و همچنین حل معادلات جرم انرژی و اگزرژی از نرم افزار ees استفاده شده است. در گام بعدی به تحلیل پارامتریک عوامل مختلف روی بازده و سایر پارامترهای تاثیر گذار سیکل پرداخته شده است.در مرحله بعد به تحلیل اگزرژی به منظور ارزیابی تخریب اگزرژی در اجزا و به دست آوردن بازده اگزرژی پرداخته شده و سپس معادلات توازن هزینه و معادلات کمکی برای اجزا سیستم نوشته شده و پارامترهای اگزرژی و اگزرژواکونومیک برای سیستم مورد بررسی قرار گرفته است.

در کار حاضر یک مدل cfd بمنظور تجزیه و تحلیل عملکرد موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن (hcci) بکار رفته است. در راستای اعتبار بخشی این مدل، از نتایج تجربی حاصل از موتور نمونه td43 با سوخت ایزوبوتان استفاده شده است. بررسی ها نشان می دهد که تطبیق قابل قبولی بین مدل و نتایج تجربی وجود دارد. نتایج تحقیقات نشان می دهد با افزایش سرعت موتور، فشار داخل محفظه احتراق و متوسط دمای محفظه احتراق کاهش می یابد بنابراین با افزایش سرعت موتور میزان تولید nox نیز کاهش خواهد یافت، همچنین افزایش سرعت موتور، در ابتدا تولید آنتروپی را افزایش می دهد ولی پس از عبور از یک محدوده، با افزایش سرعت موتور، تولید آنتروپی کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد با افزایش دمای مخلوط ورودی، بیشینه فشار سیلندر و تولید آنتروپی در هر چرخه کاهش می یابد همچنین افزایش دمای مخلوط ورودی باعث افزایش متوسط دمای محفظه احتراق می گردد که این افزایش دما موجب افزایش تولید no نیز می شود. نتایج تحقیقات بروی تأثیرات تغییرات نسبت هم ارزی نشان می دهد با افزایش نسبت هم ارزی و با ایجاد مخلوط هوا/سوخت غنی، بیشینه فشار سیلندر و متوسط دمای محفظه احتراق افزایش می یابد، افزایش نسبت هم ارزی باعث تولید خوداشتعالی قبل از نقطه مرگ بالا می گردد اما همواره بیشینه فشار در نقطه ocad360 متمرکزمی گردد. همچنین با افزایش نسبت هم ارزی از پایین دست به سمت نسبت 0.3، تولید آنتروپی با شدت بیشتری افزایش می یابد ولی با گذر از نسبت 0.3 تولید آنتروپی با شدت کمتری افزایش می یابد. بررسی ها نشان می دهد با افزایش egr میزان بیشینه فشار محفظه احتراق کاهش پیدا می کند، این کاهش فشار بدلیل تأخیر در زمان خوداشتعالی می-باشد. ولی مشاهده می شود که حتی با وجود تأخیر در زمان خوداشتعالی، در موتورهای مجهز به سیستم egr پدیده احتراق هرچند بصورت ضعیف رخ می دهد. بررسی ها عملکرد موتور hcci مجهز به سیستم پاشش سوخت ثانویه نشان میدهد با افزایش میزان جرم سوخت ثانویه تزریقی، بیشینه فشار داخل سیلندر افزایش می یابد البته این بیشینه فشار همواره در نقطه مرگ بالا (tdc) و یا پس از آن رخ متمرکز میگردد. پاشش مستقیم سوخت می تواند بر بهبود عملکرد موتور hcci تأثیر گذار باشد.

در کار حاضر یک موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه ای با سوخت بنزین و سوخت های جایگزین هیدروژن، اتانول، متان، متانول و پروپان با استفاده از یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی مورد مطالعه عددی قرار گرفته است. بدین منظور از کد نرم افزاری avl fireبرای انجام محاسبات استفاده شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل عددی برای فشار موثر متوسط داخل سیلندر (imep)، مصرف سوخت ویژه اسمی (isfc) و آلایندگی اکسیدهای نیتروژن (nox) و مونواکسید کربن (co) با داده های تجربی مقایسه شده که توافق قابل قبولی را نشان می دهند. سوخت های جایگزین با توجه به اینکه قابل تولید از منابع تجدید پذیر هستند و همچنین میزان آلایندگی آنها نسبت به سوخت-های فسیلی می تواند کمتر باشد از اهمیت بالایی برخوردارند. بدین جهت برای نشان دادن مزیت های این سوخت ها پارامترهای مختلفی در شرایط خاص مورد بررسی قرار گرفته و سپس همه این سوخت ها با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته اند. از جمله این پارامترها می توان به بازخورانی گازهای خروجی (egr) اشاره کرد که تاثیر میزان egr در بازه 0% تا 20% مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای جبران افت فشار ناشی از egr، چهار حالت فشار اولیه با مقادیر pin=1.0, 1.2, 1.4, 1.6 بر مبنای استفاده از یک سوپرشارژر مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که مقدار 10% egr بهترین حالت را هم از لحاظ عملکرد و هم از لحاظ آلایندگی برای موتور ایجاد می کند. اما به علت کاهش محسوس فشار متوسط موثر داخل سیلندر، فشار اولیه همزمان با اعمال 10% egr با فواصل 0.2 bar از فشار اتمسفریک تا فشار 1.6 bar افزوده شده تا موتور ضمن کاهش آلایندگی ها از توان مناسبی نیز برخوردار باشد.

پدیده کاهش آلودگی محیط زیست از زمان اختراع ماشین و کارخانجات همواره یکی از دغدغه های مهم بشری بوده و با پیشرفت روز افزون تکنولوژی این مسأله اهمیت مضاعف پیدا می کند. یکی از منابع مهم آلایندگی، اتومبیل ها می باشند و از جمله آنها می توان به موتورهای دیزلی اشاره کرد. بر حسب نوع سوختی که مورد استفاده قرار می گیرد و نیز سیستم احتراقی که در این نوع موتورها بکار می رود میزان آلایندگی آن ها متفاوت خواهد بود. در این تحقیق، نتایج حاصل از بررسی داده های عددی و تجربی برای ارزیابی توزیع egr بین سیلندرها در یک موتور دیزل توربوشارژ تحت شرایط بار بالا انجام شده است. egr با در صدهای مختلف و با حالت سرد و گرم وارد منیفولد شده است. آزمایشات بر روی موتور نیمه سنگین تراکتور mt 4.244 ساخت کارخانه موتورسازان، تحت شرایطی توسط آقایان دکتر جعفرمدار و دکتر محبی انجام گرفته شده است. این موتور، چهار سیلندر، تزریق مستقیم و از نوع پرخوران بوده ودارای حجم 3.99 لیتر می باشد. در این کاغذ، شبیه سازی عددی، با یک مدل توربولانت مناسب ترکیب شده با معادله های انرژی، جرم و مومنتم انجام شده است. داده های عددی در دو صورت با میکسر وبدون میکسر بدست آمده است و مطابقت خوبی با داده های تجربی دارند، با توجه به این شبیه سازی ها توزیع egr در حالت با میکسر در بین سیلندرها یکنواخت تر بوده است و درستی این موضوع را پروفسور maiboom در مقاله ی خود (2009) تایید می کند. نتایج عددی نشان می دهد که توزیع egr در حالت با میکسر باعث بهبود توزیع egr شده و آن باعث کاهش انتشار آلایندگی )مثلأ (co2 و افزایش همزمان پارامترهای عملکرد می شود.

افزایش نگرانی های مربوط به کاهش منابع سوخت های فسیلی و آلودگی های زیست محیطی، محققان را به سمت تولید پر بازده انرژی سوق داده است. سیستم های تولید همزمان به عنوان راهکاری برای برون رفت از معضلات اتلاف انرژی و زیست محیطی و بهره برداری از حداکثر کار، گرما و سرمای تولید شده از یک منبع سوخت مورد توجه پژوهشگران می باشد. در مطالعه حاضر یک سیستم تولید ترکیبی همزمان توان، گرمایش و سرمایش با تکنولوژی های سرمایش جذبی و سرمایش اجکتوری که با انرژی اتلافی از صنعت راه اندازی شده، معرفی گردیده است. این سیستم انتخاب مناسبی برای تأمین همزمان انواع نیازهای انرژی می باشد. همچنین، سیستم قادر است دو نوع سرمایش با ظرفیت ها و دماهای متفاوت برای کاربردهای متفاوت تولید کند. سیال عامل سیکل تبرید جذبی، آب- لیتیم برماید و برای سیکل اجکتوری مبرد ( ) می باشد. با استفاده از نرم افزار حل معادلات موازنه جرم، انرژی و اگزرژی انجام می شود. در مرحله بعد توسط بررسی های پارامتریک اثر پارامترهای مختلف بر خروجی های سیستم و بازده بررسی شده است. نتایج نشان دادند تغییرات دمای گازهای اتلافی تأثیر قابل توجهی بر خروجی های سیستم و فشار ورودی توربین نیز اثر زیادی بر توان سرمایش جذبی دارد.

امروزه یکی از قدرتمندترین ابزارها در زمینه شبیه سازی عددی پدیده های مربوط به رفتار سیالات، دینامیک سیالات محاسباتی است که توانایی پیش بینی فرآیند احتراق و عملکرد موتور را با دقت قابل قبولی دارد. در کار حاضر به شبیه سازی، مطالعه و بررسی فرآیند احتراق، آلاینده های nox و soot و محصولات میانی احتراق در موتورهای دیزلی پاشش مستقیم با استفاده از نرم افزار avl fire و مش بندی متحرک پرداخته شده است. موتور نمونه ای که برای مدل سازی استفاده شده است، کاترپیلار 3406 بوده است. در ابتدا اعتبار سنجی با نتایج آزمایشگاهی حاصل از موتور مذکور انجام شد. در مرحله بعدی تاثیر دمای گازهای بازخورانی شده بر روی مدل بررسی گشت که مشخص شد egr با دمای 315 کلوین تاثیر بسیار خوبی بر کاهش آلایندگی موتور دارد اما مصرف سوخت را افزایش خواهد داد. سپس تاثیر نرخ های مختلف egr مورد مطالعه قرار گرفت که نتایج نشان داد افزایش گازهای بازخورانیده شده تا 25 درصد نقش مهمی در کاهش آلایندگی دارد اما این افزایش سبب کاهش اکسیژن محفظه احتراق می شود که در بارهای میانی و بالا اثر منفی بر روی کارکرد موتور دارد. در گام بعدی تاثیر نسبت های swirl مختلف بر روی موتور نمونه بررسی شد که مطابق با نتایج، استفاده از sr=0.2 تا sr=0.45 تاثیر مثبتی بر روی کاهش آلایندگی خواهد داشت و افزایش هرچه بیشتر sr، موجب بهتر شدن فرآیند احتراق و سینتیک شیمیایی آن می شود. در پایان عملکرد موتور تحت زوایای مختلف پاشش سوخت بررسی شد که گرچه در زاویه 80 درجه میزان آلاینده ها کاهش خوبی داشتند اما به علت مشکل پراکندگی شعله، استفاده از این زاویه توصیه نمی شود و نهایتا استفاده از زاویه پاششی بین 48 تا 70 درجه می تواند در کاهش آلایندگی و روند سینتیکی احتراق نقش مهمی داشته باشد.

توجه به عناصر چهارگانه حیات و رابطه صحیح میان آن ها که در طی سالیان دراز باعث تبدیل مناسب ماده و انرژی به یکدیگر گشته، ادامه حیات را ممکن ساخته و از اتمام منابع تجدید ناپذیر انرژی جلوگیری کرده؛ استفاده عملی از منابع تجدیدپذیر انرژی را محتمل تر خواهد ساخت. انرژی آزاد مولی یکی از منابع تجدیدپذیر انرژی می باشد که به علت مسائل مربوط به توجیه پذیری اقتصادی کمتر مورد توجه قرار گرفته است ولی افزایش قیمت منابع سنتی انرژی مانند نفت خام و برآوردهای انجام گرفته مبنی بر اتمام این منابع در آینده ای نه چندان دور از یک سو و آلایندگی ایجاد شده توسط این منابع و تاثیر نامطلوب آن بر روی محیط زیست باعث گردیده تا محققین بر روی این منبع انرژی تمرکز بیشتری داشته باشند. یکی از روش های ممکن برای آزاد سازی این انرژی جهت تولید توان و تبدیل آن به انرژی الکتریکی استفاده از روش افت فشار اسمزیک می باشد. با توجه به تحقیقات انجام شده و نتایج به دست آمده، مشاهده می گرددکه با پیشرفت های آتی در زمینه غشاءهای مناسب برای این فرآیند و کاهش هزینه های مربوط به تولید توان امکان تولید توان مقرون به صرفه از روش افت فشار اسمزیک وجود دارد. مطالب مورد مطالعه در این پژوهش بر روی ارائه سیستمی با کارآیی بالاتر جهت کاهش هزینه تولید توان و توجیه پذیری اقتصادی فرآیند افت فشار اسمزیک متمرکز بوده است. پیشنهاد استفاده از دومدول غشاء با ورودی آب شور متفاوت از لحاظ فشار و تمرکز مواد حل شده در آن و همچنین هیدروتوربین فشار پایینی برای بازیافت انرژی موجود در آب خروجی از مبدل فشار و هیدروتوربین اصلی سیستم جهت بکارگیری بر روی آب شور دریاچه ارومیه با توجه به تغییرات صورت گرفته دردرصد تمرکز مواد حل شده و نوع آن در سال های اخیر با توجه به نتایج بدست آمده نشانگر افزایش بالای چگالی توان خالص تولیدی نسبت به سیکل مرسوم این فرآیند می باشد. موارد موثر در رسیدن به هدف در نظر گرفته شده مبنی بر تولید توان بالاتر از 4 کیلووات بر مترمربع در این پژوهش؛ افزایش درصد شوری آب دریاچه ارومیه ، افزایش مقدار یون منیزیم موجود در ترکیب شیمیایی آب دریاچه ارومیه، عدم نیاز به استفاده از مبدل فشار قبل از ورودی مدول غشاء دوم و استفاده از هیدروتوربین دوم جهت بازیافت انرژی موجود در آب شور رقیق شده می باشد.

دراین مطالعه انژکتورگروه سوراخه وچندسوراخه که بادوسوراخ که دارای زوایای نزدیک بهم 5،10،15و30درجه ودرچندسوراخه بازوایای 30،45،60نسبت به هم دارندمدل سازس گرددیده است وشبیه سازی سه بعدی نیزدررابطه باشعاع انحنای نازل برای انژکتورتک سوراخه لحاظ گردیده است که بر اساس نتیجی که به دست آوردیم که درانژکتوربازاویه 10درجه باعث طول نفوذبیشتر افشانه درداخل محفظه احتراق در نظر گرفته شده گردیده است وطول برخاست lift-offشعله وتاخیردراشتعال بیشتری دراحتراق ایجادنموده که این امربه نوبه خودموجب کاهش همزمان آلاینده های دوده واکسیدنیتروژن میشودودرموردتاثیرشعاع انحنای نازل ،باکاهش شعاع انحنای ورودی نازل میزان کاویتاسیون داخل نازل بیشترشده وتوربولانس حاصله ازکاویتاسیون افشانه باقطرات ریزترایجادمیکندبنابراین گرمای حاصل ازاحتراق زیادتر میشودبدین ترتیب باافزایش گرمای احتراق آلاینده اکسید نیتروزن بیشترمیشوددرحالیکه به موجب ایجاد قطرات ریز افشانه میزان دوده منتشره به میزان قابل توججهی کاهش خواهد یافت ونتایج به دست ـمده حاکی ازآنست که گرمای آزادشده فقطدرزاویه ی 30درجه نازل ها از هم دیگرکمترازدیگرزوایاست ولی مقدارسوت وناکس حاصل ازاحتراق کمترین مقداررانسبت به سایرزوایاداراست.

در این پایان نامه هدف بدست آوردن شرایط مرزی روی دیواره لوله های حاوی سیالات بر اساس اندازه گیری میدان دمایی داخل جریان سیال می باشد. فهم کامل از ارتباط بین شرایط مرزی حاکم و میدان دمایی حاصل از آن کلید اصلی در طراحی حرارتی لوله ها می باشد. در فصل دوم کارهایی که تاکنون در زمینه مسائل معکوس در انتقال حرارت جابجایی داخل لوله انجام شده اند و روشهای بکار رفته برای حل آنها در این فصل بیان می شوند. آشنایی با کلیات مسائل انتقال حرارت معکوس و مفاهیم آنها، رهیافت ها و روشهای حل بکار رفته در این پایان نامه اعم از رهیافتهای تخمین پارامتر و تخمین تابع در این فصل صورت می گیرد. روش حل عددی حجم محدود برای حل مسائل مستقیم متناظر با مسائل معکوس نیز در این فصل به طور مفصل بیان می شود. الگوریتم لونبرگ-مارکواردت برای حل مسائل معکوس با استفاده از رهیافت تخمین پارامتر موضوع این فصل خواهد بود. در فصل ششم رهیافت تخمین تابع با استفاده از روش شبکه های عصبی مصنوعی برای حل مسائل معکوس در این فصل بحث می شوند. نتایج بدست آمده از حل مسائل نمونه با استفاده از رهیافت های بیان شده در این فصل مورد بحث فرار خواهند گرفت. جمع بندی کلی مطالب و نتایج بدست آمده از بکارگیری روشهای مورد بحث می باشد.

با در نظر گرفتن مباحث کاهش سوخت های فسیلی و گرمایش جهانی، استفاده از سیستم های کارا از قبیل سیستم های تولید دو گانه، سه گانه و چندگانه تعیین کننده است. اخیراً نیروگاه های تولید چندگانه به خاطر بازده گرمایی بالا، هزینه های بهره برداری پایین به ازای خروجی انرژی و انتشار کم گازهای گلخانه ای (آلاینده- ها) مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. در یک نیروگاه تولید سه گانه، انرژی اتلافی از واحد تولید، از قبیل یک توربین گاز و یا پیل سوختی، برای راندن سیستم های گرمایشی و سرمایشی استفاده می شود. بررسی سیستم های تولید چندگانه بر مبنای محرک های اصلی(اولیه)، سیستم های سرمایشی، نوع کاربرد و یا نوع تحلیل آنها طبقه بندی می شود. اما آنچه به طور عمده سیستم های تولید چندگانه را از یکدیگر متمایز می کند، محرک اصلی نیروگاه است. در بین انواع مختلف پیل سوختی، فقط پیل هایی قابلیت استفاده در نیروگاه ها را دارند که دمای عملکردیشان بالا باشد که در این بین پیل های سوختی کربنات مذاب و اکسید جامد دارای این ویژگی هستند. ولی پیل سوختی اکسید جامد (sofc)گزینه اصلی برای استفاده در نیروگاه ها بشمار می رود. زیرا علاوه بر مزایای کلی پیل های سوختی، مزایای خاص پیل سوختی اکسید جامد از جمله راندمان بیشتر نسبت به پیل- های سوخت دیگر، امکان استفاده از گرمای تولید شده در مجموعه(استک) پیل سوختی برای افزایش بازدهی مجدد، امکان ریفورم کردن سوخت ورودی به صورت داخلی در داخل استک پیل سوختی به دلیل دمای عملکردی بالای آن، نیاز نداشتن به کاتالیست های گران قیمت و کم بودن مشکل خوردگی آن بدلیل استفاده از الکترولیت جامد در ساختار آن باعث افزایش کاربرد این نوع پیل سوختی نسبت به سایر انواع پیل سوختی شده است. در این تحقیق از پیل سوختی اکسید جامد(sofc) به عنوان محرک اصلی نیروگاه تولید سه گانه استفاده می شود. اهداف خاص این تحقیق عبارتند از: پیشنهاد سیستم تولید سه گانه بر مبنای پیل سوختی اکسید جامد، انجام تحلیل های انرژی و اگزرژی سیستم تولید سه گانه مطرح شده برای ارزیابی عملکرد آن، ایجاد و توسعه یک مدل اتلاف اگزرژی برای پیش بینی مقادیر و مکانهای اتلاف اگزرژی، ارزیابی محیطی برای بررسی انتشار گازهای گلخانه ای از سیستم تولید سه گانه مطرح شده، مدل سازی ترمو اکونومیکی برای ارزیابی عملکرد ترمو اکونومیکی سیستم تولید سه گانه مطرح شده، انجام بهینه سازی سیستم تولید سه گانه مطرح شده.

در سال های اخیر کاهش منابع سوختهای فسیلی و افزایش مشکلات زیست محیطی ناشی از احتراق این سوخت ها، لزوم استفاده از سیستم های کارآمد را نمایان ساخته و موجب توجه هر چه بیشتر به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر شده است. در همین راستا برای حل مشکلات بخش انرژی، سیستم های تولید همزمان توان، سرما و گرما که یکی از فناوری های جدید و کارآمد می باشند، مطرح می شوند؛ این سیستم ها ضمن استفاده از حداکثر انرژی سوخت مصرفی قادر به تأمین همزمان نیازهای متنوع انرژی مصرفکننده بوده و مزایای اقتصادی عمده ای را برای کاربران به همراه دارند. در مطالعه حاضر یک سیستم تولید همزمان توان، سرما و گرما که با انرژی خورشیدی راه اندازی شده، معرفی گردیده و بررسی شده است. در این سیستم به منظور تأمین توان سرمایشی، سیستم تبرید جذبی دو اثره لیتیوم بروماید-آب و برای تولید توان الکتریکی، سیکل رانکین آلی با سیال عامل n-octane به کاررفته است. این سیستم قادر به تأمین همزمان انواع نیاز های انرژی بخش مصرف کننده می باشد. شبیه سازی عملکرد سیستم و حل معادلات موازنه جرم، انرژی و اگزرژی توسط کد محاسباتی نوشته شده در نرم افزار ees انجام یافته است. همچنین به منظور تعیین حساسیت بازده و خروجی های سیستم به پارامتر های عملکردی، تحلیل پارامتریک صورت گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان دادند که استفاده از سیستم تبرید جذبی دو اثره سبب افزایش میزان توان تبرید تولید شده و در کل موجب بهبود عملکرد سیکل می شود.

در سال¬های اخیر کاهش منابع سوخت¬های فسیلی و افزایش مشکلات زیست محیطی ناشی از احتراق این سوخت¬ها، لزوم استفاده از این سیستم¬های کارآمد را نمایان ساخته و موجب توجه هر چه بیشتر به استفاده از منابع انرژی تجدید¬پذیر شده است. در همین راستا برای حل مشکلات بخش انرژی، سیستم-های تولید همزمان توان- سرما و توان- گرما که یکی از فناوری¬های جدید و کارآمد می¬باشند، مطرح می-گردند. این سیستم¬ها ضمن استفاده از حداکثر انرژی سوخت مصرفی قادر به تأمین همزمان نیازهای متنوع انرژی مصرف کننده بوده و مزایای اقتصادی عمده¬ای را برای کاربران به همراه دارند. در مطالعه حاضر یک سیستم تولید همزمان توان- سرما و توان- گرما که با انرژی زمین¬گرمایی راه اندازی شده، بررسی گردید. در این سیستم به منظور تأمین توان سرمایشی، سیستم تراکمی با سیال عامل r22 و برای تولید توان الکتریکی، دو نوع سیکل بر پایه انرژی زمین¬گرمایی به کار گرفته شده است. این سیستم قادر به تأمین همزمان انواع نیازهای انرژی بخش مصرف کننده می¬باشد. به منظور شبیه سازی عملکرد سیستم و حل معادلات موازنه جرم، انرژی و اگزرژی توسط کد محاسباتی در نرم افزار ees نوشته شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که استفاده از سیستم تبرید تراکمی و گرمایش در کنار سیکل پایه تولید توان در کل موجب بهبود عملکرد سیکل می شود. در سیکل تولید همزمان توان- گرما بر اساس منبع آب نسبتا داغ بازده انرژی و اگزرژی به ترتیب و بطور میانگین 30% و 11% افزایش داشته اند. در سیکل تولید همزمان توان- سرما بر اساس منبع آب نسبتا داغ نیز بازده انرژی بطور میانگین 24% افزایش را نشانمی¬دهد.

در سال های اخیر، با پیشرفت تمدن بشری، توسعه فنّاوری و افزایش جمعیت نیاز به انرژی به یک چالش تبدیل شده است. سوخت های فسیلی نقش مهمی را در تأمین انرژی دارند اما اثرات مخرب آن ها بر محیط زیست از طرفی و محدود بودن این منابع از طرف دیگر، توجهات را به سمت استفاده از منابع انرژی جایگزین معطوف کرده است. در کار حاضر استفاده از گرمای اتلافی سیکل gt-mhr در سیکل های تبرید جذبی و اجکتوری موردبررسی قرار می گیرد. با استفاده از قوانین اول و دوم ترمودینامیک تحلیلی ترمودینامیکی جهت ارزیابی عملکرد سیکل ها انجام می گیرد. اثرات برخی از پارامترهای مهم همچون دمای هلیوم ورودی به توربین گازی، نسبت فشار کمپرسور، نسبت فشار پمپ، دمای محیط، دمای تبخیر کننده، دمای بویلر و اختلاف دمای کمینه در مولد حرارتی مولد بخار روی فاکتور بهره وری انرژی و بازده قانون دوم سیستم ترکیبی مطالعه می شوند. در ادامه سیکل gt-mhr و سیکل ترکیبی با استفاده از نرم افزار ees بهینه سازی شده و در آخر معادلات توازن هزینه و معادلات کمکی برای اجزای سیستم نوشته می شوند. نتایج کار حاضر نشان داد که در شرایط بهینه، فاکتور بهره وری انرژی و بازده قانون دوم سیکل ترکیبی به ترتیب به میزان 12/67و 2/53درصد نسبت به همان مقادیر در سیکل gt-mhr افزایش و میزان کاهش انهدام اگزرژی 24 مگاوات می باشد.

در سال های اخیر افزایش هزینه انرژی و پدیده گرم شدم زمین از یک سو و ادامه روند مصرف سوخت های فسیلی و تشدید آلودگی هوا از سوی دیگر بر نیاز به توسعه سیستم¬های انرژی پیشرفته به منظور افزایش بازده و کاهش انتشار آلودگی ها تاکید می کند. یکی از مهم ترین راهکارهای بهینه سازی مصرف انرژی، با هدف افزایش بازده تولید انرژی، استفاده از سیستم های تولید همزمان برق، حرارت و سرما می باشد. در مطالعه حاضر یک سیستم تولید توان، گرمایش و سرمایش مورد تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی قرار گرفته است. این سیستم از سیکل توربین گاز به عنوان محرک اولیه ، بویلر بازیاب گرما و سیکل تولید توان و سرمایش آب و آمونیاک به منظور تامین همزمان نیازهای توان، گرمایش و سرمایش تشکیل شده است. با استفاده از نرم¬افزار حل گر معادلات مهندسی (ees) مدل سازی ترمودینامیکی سیکل تولید همزمان انجام شده است. از تحلیل انرژی و اگزرژی به منظور ارزیابی سیستم استفاده شده است. آنالیز انرژی و اگزرژی یکی از ابزارهای قدرتمند جهت تحلیل و بررسی سیستم های تبدیل انرژی می باشند. همچنین در این مطالعه تاثیر پارامترهای مختلفی چون فشار کمپرسور، بازده ایزنتروپیک توربین گاز، دمای ورودی توربین گاز، فشار ورودی بویلر بازیاب گرما،اختلاف دمای نقطه تنگش، دمای بویلر و نسبت فشار پمپ بر روی عملکرد سیستم بررسی شده است.

محققین بر این باورند که بهره برداری از سیستم های انرژی هیدروژنی می تواند راه حل مناسبی در بحث جایگزینی سوختهای فسیلی و رفع معضلات زیان بار استفاده از آن ها باشد. هیدروژن به دلیل دارا بودن تمامی خصوصیات یک حامل انرژی با ویژگی های منحصر به فرد، می تواند به خوبی این نقش را ایفا کند. با این حال هیدروژن به تنهایی در طبیعت یافت نمی شود و انرژی زیادی برای جداسازی آن مورد نیاز است. بدین منظور استفاده از انرژی منابع زمین گرمایی به علت هزینه نسبتاً پایین و امکان دسترسی راحت از مناسب ترین گزینه های موجود به شمار می آید. نیروگاه های زمین گرمایی معمولاً برای تولید توان الکتریکی به کار می روند؛ که می تواند به عنوان عاملی برای تولید هیدروژن به روش الکترولیز به کار گرفته شود. در این مطالعه، چرخه ترمودینامیکی دومداره، مورد استفاده در یک نیروگاه زمین گرمایی چند منظوره تولید توان همراه با کارکردهای گرمایشی، جهت بهبود در عملکرد، به منظور بهره گیری از توان الکتریکی بالاتر واستفاده از آن در تولید هیدروژن به روش الکترولیز، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این ارتباط معادلات بقای جرم و قوانین اول و دوم ترمودینامیک برای تحلیل انرژی و اگزرژی چرخه ترمودینامیکی نیروگاه مورد نظر، مورد استفاده قرار گرفته اند. به منظور اعتباردهی محاسباتی، نتایج عددی بدست آمده در مرحله مقدماتی با استفاده از نرم افزار ترمودینامیکی ees، با داده های مطالعات پیشین مقایسه شده اند. نتایج بدست آمده بیانگر این واقیت است که عملکرد هر چه بهتر این مجموعه، مستقل از تغییر دمای محیطی نبوده و نصب توربین دیگری که در محدوده فشار پایین تری نسبت به توربین اول کار کند؛ به منظور بهره گیری از اتلافات حرارتی قابل توجه در یکی از پیش گرمکن ها، در کسب توان الکتریکی بالاتر از این نیروگاه، نقش موثری ایفا می کند.

توربین های گازی موجود در تاسیسات تقویت فشار گاز به عنوان قلب تپنده این واحدها نیروی محرکه کمپرسورهای گاز را به منظور افزایش فشار گاز در طول خط لوله انتقال گاز طبیعی و رساندن آن به مبادی مصرف تامین می کنند. لذا کارکرد مداوم، منظم و عملکرد بالای این توربین ها ارتباط مستقیم و تنگاتنگی در جهت رسیدن به اهداف شرکت های انتقال گاز دارند. در این رساله تلاش شده است تا با بررسی مزایا و معایب توربین های گازی استفاده شده در تاسیسات تقویت فشار گاز و ارایه پیشنهادات مناسب و عملی گامی موثر در راستای بهبود و افزایش کارایی سیکل توربین های گازی در این واحدها برداشته شود. کاربرد روش های دینامیک سیالات محاسباتی در بررسی آلایندگی nox تولیدی در محفظه احتراق توربین رویکرد اول این پایان نامه بوده است. نتایج این بررسی نشان می دهد که افزودن 10درصد جرمی هیدروژن در ترکیب سوخت باعث کاهش 75 درصدی در میزان این آلایندگی شده است. از سویی افزایش دمای هوای ورودی و دمای سوخت موجب افزایش تولید nox گردیده است. به طوری که هر 10 درجه افزایش در دمای هوای ورودی به محفظه احتراق توربین 2-1 واحد به مقدار این آلایندگی افزوده است. اگرچه روش های cfd در محاسبه توزیع دما، سرعت و آلایندگی در محفظه احتراق توربین توانمند هستند ولی در مطالعه کل سیکل توربین گازی و بررسی پارامتریک آن از قابلیت چندانی برخوردار نیستند. لذا برای مطالعه مجموعه سیکل ناگزیر به استفاده از مدل های ترمودینامیکی است. در همین راستا ابتدا داده های تجربی و پارامترهای عملکردی مهم یک واحد توربوکمپرسور در تاسیسات تقویت فشار مورد مطالعه دریافت و مدل ترمودینامیکی آن ارایه شده است. پرهیز از ساده سازی ها و در نظر گرفتن شرایط واقعی کارکرد توربوکمپرسور اعم از لحاظ کردن بازگشت ناپذیری ها، هوای خنک کاری پره های توربین و عملکرد پره های ورودی با زاویه متغیر در ورودی کمپرسور هوای توربین و نیز شرایط واقعی سیال عامل از مهمترین نقاط قوت این مدل به شمار رفته و آن را به ابزاری مناسب و دقیق برای پیش بینی رفتار سیستم تبدیل کرده است. مقایسه نتایج مدل و داده های تجربی و توافق بین آنها و مطالعه پارامتریک مدل از دیدگاه قانون اول و دوم ترمودینامیک و مقایسه نتایج آن با نتایج موجود در ادبیات فن و توافق حاصله، بر صحت عملکرد مدل و قابلیت اطمینان بالای آن اشاره دارد. در ادامه اثرات ترکیب گاز طبیعی و تزریق هیدروژن بر عملکرد توربین گازی بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که نزدیک شدن ترکیب سوخت گاز طبیعی به متان خالص باعث افزایش توان تولیدی و راندمان گرمایی سیکل شده است. به طوری که افزایش کسر جرمی متان از 85 درصد جرمی به متان خالص باعث افزایش 20 درصدی در توان تولیدی توربین شده است. همچنین افزودن 4 درصد جرمی هیدروژن به مخلوط سوخت موجود باعث افزایش 3 درصدی راندمان سیکل و کاهش 10.7 درصدی مصرف سوخت در تولید توان ثابت توربین شده است. بررسی ترمودینامیکی سیستم راه اندازی توربین گازی موجود و جایگزینی آن با سایر روش های راه اندازی به منظور کاهش میزان انرژی مصرفی راه اندازی توربین نیز در این رساله بررسی شده است. استفاده از گازهای داغ خروجی توربین برای تولید بخار مافوق گرم و استفاده از آن در توربین بخار انبساطی موجود در تاسیسات و تولید انرژی الکتریکی بدون مصرف سوخت اضافی و مستقل کردن تاسیسات از منبع جریان الکتریکی خارجی، مطالعه سیکل پیشنهادی از دیدگاه انرژی و اگزرژی و بررسی پارامتریک آن از دیگر جنبه های اساسی این پایان نامه به شمار می رود. نتایج تحقیق حاکی از آن است که تبدیل سیکل پایه موجود به سیکل ترکیبی بدون تزریق بخار به محفظه احتراق در شرایط استاندارد باعث تولید 643 کیلووات توان اضافی بدون مصرف سوخت اضافی و افزایش 2 درصدی راندمان سیکل شده است. این مقدار انرژی تولیدی نزدیک به سه برابر مصرف انرژی الکتریکی یک واحد توربوکمپرسور بوده و در صورت تزریق بخار به محفظه احتراق توربین علاوه بر کاهش آلایندگی nox با کاهش مصرف سوخت توربین مقدار راندمان گرمایی کل با 5 درصد افزایش به مقدار 37.5 درصد خواهد رسید. بررسی های اقتصادی طرح پیشنهادی حاکی از آن است که در صورت تغییر سیستم راه انداز موجود، مبلغی برابر 800 دلار به ازای هر بار راه اندازی توربین صرفه جویی در مصرف انرژی حاصل خواهد شد که مقدار بازگشت سرمایه اولیه آن 8 ماه محاسبه شده است. از سویی با راه اندازی سیکل پیشنهادی در حالت بدون تزریق بخار به محفظه احتراق، برای کارکرد یک واحد توربوکمپرسور ماهانه مبلغی برابر 7073 دلار و در صورت کارکرد این تاسیسات با تمام ظرفیت طراحی خود سالانه مبلغ 340000 دلار درآمد حاصل خواهد شد. این در حالی است که در صورت تزریق 0.5 کیلوگرم بر ثانیه بخار این مبلغ بالغ بر 2900000 دلار در سال خواهد شد.

سوختهای بیودیزل به دلیل منشأ حیاتی و تجدید پذیر بودن آنها به عنوان سوختی پاک، جایگزینی مناسب برای سوخت های فسیلی می باشند. این سوخت ها در موتورهای اشتعال تراکمی کاربرد دارند. به منظور حفظ آلاینده های اکسید ازت و دوده خروجی از این موتورها در محدوده قوانین کنونی محیط زیست که هدف اصلی برای کنترل آلایندگی موتورهای دیزلی در سطح دنیا می باشد، کسب یک درک درست از فرآیندهای صورت گرفته در سیلندر موتور در حین احتراق امری ضروری است. کار حاضر به مطالعه عددی فرآیند احتراق، تولید آلاینده ها و عملکرد موتور دیزلی پاشش مستقیم توربوشارژ mt4.244 در یک احتراق دما پایین با کاربرد نرخ های بالای بازخورانی گازهای خروجی سرد شده می پردازد. محاسبات بر مبنای یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی برای میدان جریان سیال، احتراق و آلاینده ها انجام گرفته است.

در پژوهش حاضر،به معرفی میکروموتورهای احتراق داخلی به عنوان منابع انرژی قابل حمل جهت استفاده در کلیه تجهیزاتی که نیاز به منبع قدرت با چگالی انرژی بالا و مدت زمان عملکرد طولانی و پیوسته دارند،پرداخته شده است. در کار حاضر به شبیه سازی میکروموتور احتراق داخلی پرداخته شده است.به منظور اعتبار بخشی به این شبیه سازی از نتایج تجربی به دست آمده استفاده شده است که وجود تطابق قابل قبول بین نتایج به دست آمده از شبیه سازی و نتایج تجربی، بیانگر صحت شبیه سازی انجام شده می باشد.نتایج این مطالعه نشانگر این است که در نتیجه کاهش دمای مخلوط ورودی به دلیل افزایش چگالی مخلوط سوخت و هواو ورود بیشتر سوخت به داخل محفظه احتراق کار بیشتری حاصل می شود و میکروموتور عملکرد بهتری از خود نشان می دهد. کاهش زمان جرقه زنی به میزانی که همراهی احتراق و تراکم را در پی داشته باشد سبب افزایش دما و فشار پیک محفظه شده و میکروموتور عملکرد بهتری را ارائه خواهد کرد.اندازه درز بین پیستون و محفظه احتراق از دیگر متغیرهای مورد بررسی بود که نتایج حاکی از آن است که با افزایش اندازه درز، میزان اتلافات سوخت بیشتر شده و در نتیجه بازده میکروموتور کمتر می شود.

در این پژوهش سیستم مبدل حرارتی زمین به هوا به صورت عمودی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. به بررسی پارامترهای موثر از قبیل سرعت هوای ورودی به سیستم، دمای ورودی، ضریب هدایت حرارتی، جنس لوله و طول لوله پرداخته شد تا تاثیر هر یک از این پارامترها بر دمای خروجی و عملکرد سیستم مشخص شود. در نهایت نیز به اگزرژی تخریب، ضریب اگزرژی و ضریب عملکرد برای سیستم عمودی پرداخته شده است.

در حال حاضر مبدل های حرارتی پوسته و لوله ای بیشترین نقش را در انتقال حرارت در صنایع مختلف مانند پالایشگاهها، پتروشیمی ها، تاسیسات حرارتی و برودتی و... دارند. بافلها نیز یکی از اجزاء مهم این نوع از مبدل های حرارتی بوده بنابراین یکی از مهم ترین مراحل طراحی این نوع از مبدل های حرارتی، انتخاب نوع بافل و نحوه چیدمان آن می باشد. بافلهای رایج در حال حاضر از نوع بافلهای برشی بوده و بافلهای مارپیچ نیز برای بهبود عملکرد این نوع از مبدل های حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد. هدف کلی از انجام این پایان نامه، یافتن زوایای مارپیچ بهینه در بافلهای مارپیچ جهت جایگزینی با بافلهای برشی از دیدگاه های مختلف دارند. برای دستیابی به این هدف کلی، عملکرد مبدل های حرارتی پوسته و لوله ای با بافلهای برشی و بافل های مارپیچ با زوایای مارپیچ 5 تا 45 درجه از نقطه نظر عملکرد حرارتی، اگزرژی و اقتصادی بررسی شده و با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی عملکرد بهینه انواع مختلف بافلها مورد مقایسه قرار گرفته است. مطالعه موردی تجربی نیز در مقیاس صنعتی با مقایسه عملکرد حرارتی، میزان فولینگ و هزینه های یک مبدل حرارتی با دو تیوب باندل مختلف، یکی با بافل های برشی و دیگری با بافل های مارپیچ، انجام شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

موتورهای احتراق داخلی بعلت بازده گرمایی بالاتر، کم بودن وزن و حجم موتور نسبت به قدرت خروجی آن و سادگی سیستم مکانیکی و سیستم خنک کاری در زمره بهترین موتورهای گرمایی می باشند . در این میان موتورهای دیزلی بدلیل بازده بالاتر و آلودگی و مواد منتشره کمتر، بعنوان بهترین محرکه برای وسایط نقلیه سنگین و سبک مورد توجه مهندسین طراح موتور قرار گرفته اند. یکی از ابزارهای مناسب جهت طراحی موتورهای دیزلی مدلهای ریاضی بوده که با دقت زیاد و هزینه کمتر جایگزین مدلهای فیزیکی و روش های تجربی وقت گیر و پرهزینه می گردد . عنصر کلیدی در مدل ریزی کردن فرآیندهای مختلف سیکل موتور دیزلی، فرآیند احتراق است . چون این فرآیند در بقیه سیکل موتور و بخصوص در عملکرد و گازهای خروجی از موتور تاثیر مستقیمی میگذارد . مدل حاضر، تلفیقی از مدل احتراق چند منطقه ای و تک منطقه ای موجود بوده که برای پیش بینی فرآیند احتراق در موتورهای دیزلی با پاشش مستقیم و محفظه احتراق با هوای ساکن طرح ریزی شده است . مدل شامل یک زیر مدل اختلاط جت سوختی گذرا، یک زیر مدل ریاضی احتراق چند منطقه ای با محاسبات تعادل شیمیایی و یک زیر مدل احتراق تک منطقه ای بوده، که در بخشهای جداگانه ای بررسی شده است . مدل، شکل هندسی جت سوختی و پارامترها عملکرد موتور دیزلی را با وارد نمودن داده های موتور به آن منجمله، ابعاد هندسی آن، مشخصات انژکتور، زمان تاخیر در اشتعال، خواص سوخت و فشار متوسط پاشش سوخت ، ارائه می دهد. نتایج حاصله از مدل برای موتور دیزلی mirrlees fv2 مطابقت خوبی را در مقایسه با نتایج تجربی نشان می دهد . برای بررسی قابلیت مدل، مطالعه پارامتریکی برای قسمت اعظمی از پارامترهای عملکرد و طراحی در گستره وسیعی صورت گرفته است . در نهایت کارآیی مدل حاضر در کاهش زمان کامپیوتری برای پیش بینی فرآیند احتراق نسبت به مدلهای دیگر در بخش نتیجه گیری کلی ارائه شده که اهمیت موضوع پایاننامه را به وضوح نشان می دهد.