کوره های استوانه ای در سیستم های گرمایش مدارس، بیمارستان ها، مراکز صنعتی، منازل مسکونی و ... در سراسر جهان کاربرد وسیعی دارند. به همین دلیل افزایش بازده و کاهش هزینه های اقتصادی کوره های استوانه ای از اهداف طراحی آنها می باشد. هدف از این مطالعه بررسی پارامترهای موثر در احتراق یک کوره استوانه ای، بر قوانین اول و دوم ترمودینامیک و تشکیل آلاینده اکسید نیتروژن است. در این پایان نامه اثر پارامترهایی نظیر دما و سرعت هوای ورودی، ورود قسمتی از هوا از محل دیگر، نوع سوخت و همچنین نوع مدل توربولانس بر بازده قانون اول ترمودینامیک، تولید انتروپی و تشکیل آلاینده اکسید نیتروژن مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات بقا جرم، مومنتوم، انرژی، معادلات انتقال گونه ها، توربولانس، احتراق بعلاوه معادلات مدل اکسید نیتروژن حل شده اند تا توزیع دما و توزیع اکسید نیتروژن را ارائه دهد. همچنین با استفاده از نتایج حل عددی و معادلات ترمودینامیکی، کمیتهای ترمودینامیکی مربوطه به دست آمده است. به منظور اعتبار دهی مراحل محاسباتی، مقایسه ای بین محاسبات اخیر با مقادیر عددی و تجربی صورت گرفته است. نتایج عددی احتراق با استفاده از نرم افزار فلوئنت به دست آمده اند. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای هوای ورودی بازده قانون اول ابتدا افزایش، سپس کاهش می یابد، تولید انتروپی کاهش می یابد و آلاینده اکسید نیتروژن در نهایت کاهش می یابد. با افزایش درصد ورود هوا از قسمتی دیگر، بازده قانون اول کاهش، تولید انتروپی افزایش و مقدار آلاینده اکسید نیتروژن افزایش می یابد. با افزایش سرعت هوای ورودی، بازده قانون اول افزایش می یابد و تولید انتروپی در نهایت کاهش می یابد، همچنین مقدار آلاینده اکسید نیتروژن کاهش می یابد. با مقایسه دو سوخت متان و هیدروژن نتیجه می شود که برای رسیدن به بازده برابر، مقدار کمتری سوخت هیدروژن لازم است ولی به دلیل اینکه در سوخت هیدروژن دمای محفظه احتراق بالاتر است، مقدار تشکیل آلاینده اکسید نیتروژن نیز بالاتر است.

در چند سال اخیر محققان مطالعات زیادی در مورد بیودیزل به عنوان سوختی تجدید پذیر و جایگزین سوخت دیزل انجام داده‏اند و تأثیر آن بر روی عملکرد و آلایندگی موتورهای اشتعال تراکمی مورد مطالعه قرار گرفته است. بیودیزل توسط واکنش ترانس استریفیکاسیون و از منابع مختلفی از جمله روغن‏های گیاهی، چربی های حیوانی و پسماندهای صنعتی و کشاورزی بدست می‏آید. اما این سوخت تاکنون به دلیل هزینه اولیه تولید بیشتر نسبت به دیزل محبوب و عامه‏پسند نیست. معمولاً 50 تا 90 درصد کل هزینه تولید مربوط به مواد اولیه تولید آن می‏شود. به منظور کاهش این هزینه از مواد اولیه خام ارزان قیمت استفاده می‏شود. روغن پسماند رستوران همچنین روغن جذب شده در خاک رنگبر که در فرایند پالایش و تصفیه‏ی روغن خوراکی به دست می‏آید، منابعی مناسب برای تولید بیودیزل است. در این تحقیق از روغن باقی مانده در خاک رنگبر (sbe) و روغن پسماند رستوران بیودیزل تهیه شد. به منظور کاهش آلاینده nox حاصل از احتراق بیودیزل، از انحلال ضایعات ارزان قیمت پلیمری (ضایعات پلی‏استایرن انبساطی که در ساخت سقف و دیوار ساختمان‏ها بکار می‏رود) در بیودیزل خاک رنگبر استفاده شد. پلی‏استایرن در 4 سطح صفر، 5/2، 5 و 5/7 گرم در 100 میلی‏لیتر بیودیزل خاک رنگبر (sbe0, sbe2/5, sbe5 and sbe7/5) حل شد و برای آزمون در موتور به نسبت 5 درصد با سوخت دیزل مخلوط شد. نتایج نشان داد که خصوصیات سوخت‏های تولیدی مطابق با استاندارد‏های astm d6751 می‏باشد. بررسی نتایج مصرف انرژی نشان داد که آب شویی 2913/4730 کیلو وات انرژی مصرف می‏کند. نتایج برای دور rpm1600 و گشتاور ماکزیمم نشان داد که با افزایش غلظت پلیمر، دوده تا حدود 50 درصد کاهش و برای sbe7.5 مقدار nox به میزان 24 درصد نسبت به سوخت دیزل کاهش می‏یابد و در سرعت rpm2800 و بار کامل، مصرف سوخت ویژه برای sbe2.5، sbe5 و sbe7.5 به ترتیب 62/3، 7/1 و 26/1 درصد در مقایسه با دیزل افزایش یافته است ولی برای sbe0 حدود 5/0 درصد کاهش مصرف سوخت مشاهده شد. همچنین در شرایط فوق بازده حرارتی ترمزی برای sbe0 حدود 3 درصد در مقایسه با بیودیزل افزایش یافته است.

چکیده هدف این تحقیق اساسا بررسی تاثیر مقدار و دمای egr بر روی شاخص های عملکردی، احتراق و آلایندگی موتور به هنگام استفاده از سوخت های دیزل و بیودیزل و همچنین مخلوط های مختلف آنها بوده است. آزمایشات بر روی موتور نیمه سنگین تراکتور، مدل mt4.244 ساخت کارخانه موتورسازان، تحت شرایط سرعت و توان ارزیابی شده (بیشینه توان) انجام شده است. این موتور، چهار سیلندر، تزریق مستقیم و از نوع پرخوران بوده و دارای حجم جابجایی 99/3 لیتر می باشد. آزمایشات اصلی در سه بخش انجام شد. بخش اول، آزمایشات egr در حالت سوخت دیزل که برای بررسی و تعیین برخی از اثرات مقادیر مختلف (تا 10 درصد حجمی) egr گرم و سرد بر روی شاخص های موتور، انجام شدند. این شاخص ها عبارت بودند از؛ گشتاور و توان ترمزی، مصرف سوخت ویژه ترمزی (bsfc)، بازده حرارتی ترمزی، دمای گازهای اگزوز، مدت زمان احتراق، اوج فشار سیلندر، اوج آهنگ گرمای آزاد شده (hrr) و آلایندهای nox و ذرات معلق دیزل (pm). در بخش دوم، تاثیر بکارگیری بیودیزل تولید شده از روغن پسماند رستوران و مخلوط های مختلف آن با سوخت دیزل در حالت بدون egr، بر روی شاخص های موتور مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای سوختی این سری از آزمایشات شامل؛ سوخت دیزل، b5، b20، b50 و بیودیزل خالص (b100) بودند. در بخش سوم، تاثیر مقدار %13 egr گرم و سرد بر روی شاخص های احتراق، عملکرد و آلایندگی سه سوخت؛ دیزل خالص، b50 و b100 مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که افزایش مقدار egr، اثر منفی بر روی گشتاور و توان ترمزی موتور، bsfc، بازده حرارتی ترمزی و نسبت هوا به سوخت داشت. برای حالت احتراق پیش آمیخته در فشار تقویتی ثابت پرخوران، بکارگیری egr، مدت زمان تاخیر در اشتعال را افزایش داده و منجر به تاخیر افتادن کل فرایند احتراق و به تبع آن کاهش اوج hrr و اوج فشار درون سیلندر گردید. استفاده از egr گرم، مقدار انتشار nox را کاهش داد در حالی که مقدار انتشار pm افزایش یافت. استفاده از egr سرد نسبت به egr گرم موثرتر بود چرا که دمای egr تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی اوج hrr، دمای گاز اگزوز و مقدار انتشار nox نداشت ولی سرد نمودن egr بطور چشمگیری مقدار انتشار آلاینده pm را کاهش داد. egr سرد در مقایسه با egr گرم، اثر متقابل بین nox و bsfc و pm را تا حدودی بهبود بخشید. با افزایش مقدار egr، توزیع نابرابر آن بین سیلندر های موتور افزایش یافت، در حالی که کاهش دمای egr (egr سرد) باعث بهتر شدن توزیع آن بین سیلندرهای موتور شده و تغییرات سیلندر به سیلندر egr را کاهش داد. استفاده از بیودیزل، باعث افزایش پیشرسی تزریق سوخت، انجام زودتر فرایند احتراق، کاهش مدت تاخیر در اشتعال و افزایش hrr گردید. فشار و دمای بالای درون سیلندر منجر به افزایش مقدار انتشار nox شده، در حالی که مقدار تولید pm کاهش یافت. اگرچه افزایش درصد بیودیزل در مخلوط سوخت، باعث کاهش گشتاور و توان ترمزی موتور گردید ولی نتایج تجربی حاکی از وجود مقداری بازیافت در این روند کاهش بود. پایین تر بودن ارزش حرارتی بیودیزل نسبت به سوخت دیزل باعث افزایش مقدار bsfc شد ولی بازده حرارتی ترمزی موتور، تاثیرپذیری قابل ملاحظه ای نشان نداد. egr روش موثری برای کاهش آلاینده nox موتورهای دیزلی به هنگام استفاده از مخلوط های بیودیزل و سوخت دیزل بود. هنگامی که مقدار معینی از egr در حالت های سوخت دیزل و بیودیزل بکار گرفته شد، مقدار آلاینده nox منتشره از احتراق هر دو سوخت یکسان بود ولی مقدار انتشار آلاینده pm بطور قابل ملاحظه در حالت سوخت بیودیزل، پایین تر بود. بنابراین بیودیزل به همراه egr، باعث کاهش همزمان هر دو آلاینده nox و pm گردید. با سرد نمودن egr، مقدار بیشتری از آن بدون داشتن اثرات منفی بیشتر بکار گرفته شد. به هنگام بکارگیری egr، بازده حرارتی ترمزی موتور برای سوخت بیودیزل بالاتر از سوخت دیزل بود. بطور مشابهی، کاهش گشتاور موتور و افزایش bsfc نیز برای بیودیزل نسبت به سوخت دیزل، کمتر بود. بنابراین به هنگام بکارگیری بیودیزل، egr (بویژه egr سرد) اثر منفی کمتری بر روی شاخص های عملکردی موتور، نسبت به حالت احتراق سوخت دیزل داشت. واژه های کلیدی: موتور دیزل، بازخورانی گازهای اگزوز (egr)، دمای egr، سوخت بیودیزل حاصل از روغن پسماند رستوران، احتراق، عملکرد، آلایندگی.

گرانی و محدودیت منابع انرژی فسیلی از یک سو و آلودگی روز افزون جوامع ناشی از استفاده از سوخت های فسیلی از سویی دیگر باعث شده اند که کشورهای جهان به سوی استفاده از انرژی های پاک و تجدید پذیر حرکت نمایند. انرژی خورشیدی یکی از انواع مهم انرژی های تجدید پذیر است. ایران با واقع شدن در مدارهای 25 تا 40 درجه شمالی در واقع روی کمرند تابشی جهان واقع گردیده است. از مساحت 164 میلیون کیلومتر مربعی ایران، حدود 43 میلیون مترمربع (نزدیک به 3/26 %) از آن سرزمین های بیابانی محسوب شده و از 280 تا 300 روز آفتابی در سال بهره مند هستند. از طرفی واقع شدن ایران در این ناحیه خشک سبب شده است شهروندان، به خصوص در نواحی دور افتاده و روستایی، از مساله کمبود آب آشامیدنی رنچ برده و دولت را نیز برای تامین آب آشامیدنی متحمل هزینه های گزاف گردانند. در سال های اخیر سیستم های آب شیرین کن خورشیدی به خصوص در حوزه خلیج فارس، دریای عمان و اقیانوس هند به طرز وسیعی توسعه یافته اند. آنچه در این پروژه بدان پرداخته شده شناخت انواع مختلفی از آب شیرین کن های خورشیدی و تاثیر پارامترهای مختلف در عملکرد این سیستم ها است. پارامترهایی از قبیل شدت تابش خورشیدی، دمای محیط، سرعت باد، ارتفاع آب درون تشتک و نوع عایق بندی سیستم. در این پایان نامه علاوه بر یافتن معادلات انتقال حرارت برای تک تک اجزای یک آب شیرین کن منفعل ساده، حل عددی دستگاه معادلات دیفرانسیلی و متعاقبا تک تک دماها بر حسب تابعی از زمان آورده شده است. هم چنین به منظور اعتبار سنجی، نتایج یک دوره آزمایش عملی بر روی یک دستگاه آب شیرین کن منفعل خورشیدی نیز آورده شده است که در آن تاثیر ارتفاع آب درون تشتک بر میزان خروجی سیستم مورد تحلیل قرار گرفته است.

چکیده کاهش منابع انرژی، افزایش تقاضای سوخت و قوانین سخت گیرانه زیست محیطی، کمپانی های خودرو را به ارائه ی روش های جدید جهت کاهش آلاینده ها و افزایش کارایی موتور وادار کرده است. به منظور مقابله با این تهدید ها سوخت های اکسیژنه از جمله بیودیزل در بسیاری از کشورها با موفقیت به عنوان جایگزین سوخت دیزل درموتورهای اشتعال تراکمی به کار برده شده اند. از آنجایی که مطالعات آزمایشگاهی ترکیبات انواع سوخت های بیودیزل در شرایط مختلف برای کشف ویژگی های آنها روشی پر هزینه و زمانبر است استفاده از هر روش مفید دیگری برای تخمین این خصوصیات بحثی ضروریست. یک روش نیرومند که می تواند نیاز به آزمایش های سنگین را از میان بردارد استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی است. هدف این پژوهش ایجاد و مقایسه ی مدل های شبکه عصبی مصنوعی(ann) انتشار خطای پس رو(bpnn)، رگرسیون تعمیم یافته(grnn) و همچنین سه شبکه عصبی ترکیبی با الگوریتم های تکاملی رقابت استعماری(ica)، ژنتیک(ga) و جامعه ذرات(pso) ، برای تخمین آلاینده های خروجی و عملکرد موتور دیزل توربوشارژ چهار سیلندر تزریق مستقیم سوخت رسانی شده با ترکیبات b5 تولید شده از پلی استایرن-بیودیزل-دیزل، تحت شرایط عملکرد مختلف است. با استفاده از شبکه های عصبی مذکور به مدلسازی ارتباط بین پارامترهای کنترلیِ، درصد هوای اضافی، دور موتور، گشتاور و جرم سوخت و درصد پلاستیک حل شده در سوخت، با پارامترهای خروجیِ، soot ,nox , co2, o2 ، توان و دمای گاز خروجی در موتور om314 پرداخته شده است. نتایج پیشبینی نشان می دهد که مقادیر ضریب همبستگی(r) برای تمامی شبکه ها مقداری نزدیک به واحد میباشد و این نشانگر رابطه ی خطی مناسبی بین نتایج تجربی و پیش بینی شده است. همچنین مقادیر میانگین مربعات خطای نسبی (mse) برایbpnn وgrnn و شبکه های ترکیبی با الگوریتم های ica، ga و pso، به ترتیب برابر با 0.007 و 0.0075 ، 0.0189،0.0168، 0.0070 است. مقایسه نتایج پیشگویی ها نشانگر این است که شبکه های grnn از نظر سرعت و سادگی بهتر از شبکه های عصبی سنتی پس انتشار هستند، از طرف دیگر شبکه های عصبی پس انتشار خطا در صورتی که خوب آموزش دیده باشند قادر به پیشبینی دقیق میباشند. استفاده از الگوریتم های تکاملی به عنوان الگوریتم یادگیری موجب کاهش شدید سرعت همگرایی شبکه شد. از بین سه شبکه ترکیبی، شبکه ی عصبی آموزش دیده باpso، بهترین نتایج پیش بینی را دربرداشت. بنابراین به خاطر سرعت زیاد و دقت قابل قبول، ازgrnn وbpnn می توان به عنوان ابزار های نیرومندی در پیشبینی و مدلسازی عملکرد و صدوری های موتور دیزلی که با ترکیبات سوخت دیزل، بیودیزل و پلی استایرن تغذیه میشود استفاده کرد. کلمات کلیدی: مدلسازی، شبکه ی عصبی مصنوعی پس انتشار خطا، شبکه های رگرسیون تعمیم یافته، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم رقابت استعماری، الگوریتم جامعه ی ذرات،موتورهای ci ، بیودیزل، پلی استایرن.

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.

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.

دست یافتن به عملکرد نرم موتورهای رفت و برگشتی با پاشش مستقیم سوخت، با دشواریهایی همراه است. برای برطرف کردن این مشکل، پاشش غیر مستقیم سوخت بطور گسترده استفاده شود. در موتورهای با پاشش غیرمستقیم سوخت در یک محفظه احتراق اولیه یا محفظه گردابی طراحی شده در سر سیلندر، که در امتداد محفظه احتراق اصلی است، پاشیده می شود . موتورهای پاشش غیر مستقیم سوخت دارای بازده کمتری نسبت به موتورها با پاشش مستقیم سوخت می باشند، و از طرفی به مرحله پیش گرمایش بیشتری در استارت سرد موتور نیاز دارند . اما اخیرا با استفاده از سیستمهای الکترونیکی کنترل موتور دیزل استفاده از موتورهای پاشش مستقیم افزایش یافته است . از آنجایی که موتورهای دیزل به دلیل داشتن حجم جابجایی بالاتر نسبت به موتورهای بنزینی همتراز خود دارای راندمان حرارتی بیشتری هستند، همواره در جهت بهبود کارآیی این موتورها تلاشهای زیادی صورت گرفته است. در این تحقیق به بررسی و امکانسنجی مدلسازی موتورهای دیزل idi با استفاده از مدلهای سینتیک شیمیایی و طرح قانون دوم ترمودینامیک میپردازیم. در پایان به این نتیجه رسیدیم که پیش انداختن زمان پاشش سوخت، بازده قانون دوم ترمودینامیک را تغییر نمیدهد اما باعث کاهش اگزرژی تلفکننده میشود. همچنین به تعویق انداختن زمان پاشش سوخت، بازده قانون دوم ترمودینامیک را کاهش اما اگزرژی تلفکننده را افزایش میدهد.

امروزه استفاده از انرژی های پاک و تجدید پذیر به جای سوخت های فسیلی برای کاهش آلودگی محیط زیست از اهمیت بسزایی برخوردار است .در این مقاله روی سیکل ترکیبی تبرید و توان که از سیکل رانکین آلی و سیکل تبرید اجکتور ترکیب شده است پرداخته می شود که قادر است قدرت و تبرید را به طور همزمان تولید کند و به وسیله ی منبع گرمایی دما پایین که انرژی خورشیدی است راه انداخته می¬شود. همچنین سیکل مورد نظر می تواند به عنوان یک چرخه ی انتهایی برای بازیابی گرمای تلف شده در نیروگاههای معمولی استفاده گردد برای آنالیز سیکل یک شبیه سازی با استفاده ازr123 به عنوان سیال عامل صورت گرفته است و تاثیر تغییرات دمای تولید و دمای اواپراتور و دمالی آب خنک کننده و نسبت انبساط و فشارهی ورودی وخروجی توربین روی بازده حرارتی و بازده اکسرژی و تخریب اکسرژی در تک تک اجزا و کل سیستم بررسی شده است و بازده حرارتی 13.41%و بازده اکسرژی 24.89% در دمای تولیدc 140 بدست آمده است هم چنین مشاهده می¬شود که بیشترین تخریب اکسرژی در ژنراتور بخار رخ می¬دهد.

در پایان نامه حاضر، مطالعه عددی به منظور بررسی اثر پارامترهای مختلف egr، بر روی مشخصه های احتراق، عملکرد و آلایندگی موتور نیمه سنگین mt4-244 با استفاده از سوخت دیزل، انجام شده است. یکی از ابزارهای قدرتمند برای شبیه سازی عددی، دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) است که به کمک آن می-توان فرآیندهای احتراق و عملکرد موتور را پیش بینی کرد. در این راستا، تاثیر مقادیر و دماهای مختلف سیال egr بر روی مشخصه های احتراق، عملکرد و آلایندگی توسط کد دینامیک سیالات محاسباتی avl fire شبیه سازی و نتایج حاصل از مدل با نتایج تجربی به دست آمده از تحقیقات انجام گرفته در شرکت موتور سازان، مقایسه گردید. داده ها در دو بخش تاثیر مقادیر egr (از 0 تا 20%) در حالت های دمایی گرم و سرد، استخراج و تحلیل گردید. بررسی و تحلیل داده ها نشان داد که آهنگ گرمای آزاد شده (hrr)، با افزایش egr کاهش می یابد که در حالت egr گرم، مقدار این کاهش به علت افزایش خفانش گرمایی، بیشتر می باشد. همچنین بازده حرارتی ترمزی موتور در egr گرم، کاهش بیشتری نسبت به egr سرد داشته است در حالی که bsfc تحت تاثیر بکارگیری egr یک روند افزایشی داشته که در حالت egr گرم محسوس تر می باشد. تأثیر egr بر آلاینده های nox و دوده متفاوت می باشد به طوری که مقدار انتشار nox در اثر بکارگیری egr کاهش یافته (در حالت گرم کاهش بیشتر) ولی انتشار دوده افزایش (در حالت گرم افزایش بیشتر) می یابد. کاهش انتشار nox در اثر egr ناشی از افزایش ظرفیت گرمایی و کاهش مقدار اکسیژن هوای ورودی می باشد که این کاهش اکسیژن، تاثیر افزایشی روی دوده دارد. همچنین با بررسی تمامی پارامترهای اندازه گیری شده در همه مقادیر و حالت های بکارگیری egr، مشخص شد که بهینه ترین حالت، مربوط به مقدار 13% egr با دمای 120 درجه سلسیوس می باشد

یکی از مهمترین مباحث مطرح شده در صنعت خودروسازی، کاهش مصرف سوخت وکاهش آلاینده های حاصله از احتراق در موتورهای احتراق داخلی، بخصوص موتورهای دیزلی می باشد. اخیراً، بیشتر تلاشها برای کاهش آلودگی در گستره جهانی بر روی موتورهای دیزلی متمرکز شده است. استفاده از افزودنیهای سوختی یکی از روشهای انجام این امر می باشد و در این میان فلزات به دلیل محتوای انرژی بالا، فعالیت کاتالیزوری و واکنش پذیری بالا به دلیل سطح مخصوص بالا، گزینه مناسبی برای استفاده می باشند. لذا از نانوذرات اکسید سریم، اکسید آلومینیوم، کلویید نقره و کلویید پالادیوم استفاده شد. اما مشکل ته نشینی و بهم چسبیدگی ذرات وجود داشت. از نانوتکنولوژی برای در هم شکستن افزودنی و پخش یکنواخت آن در سوخت بهره گرفته شد. یک ترکیب سوختی نانویی شامل یک سوخت مایع، ذرات فلزی یا اکسید فلزی یا ترکیب آنها در غلظت0.01 تا ppm 500 و در اندازه 1 تا 100نانومتر و مساحت سطح 50 تا 1000 و 0.001 تا 2.5درصد وزنی سورفکتانت می باشد. حضور نانوذرات فلزی در داخل محفظه احتراق، باعث افزایش انتقال حرارت به سوخت و کوتاه شدن تاخیر در اشتعال از طریق شتاب فرایند سوختن می شود. همچنین، این ذرات به سوخت کمک کرده تا در مرحله پاشش به میزان بیشتری در هوای فشرده نفوذ کنند. ترکیب سوختی توسط فرایند اولتراسونیک تهیه و با افزودن 2? سورفکتانت پایدار شدند. . در این تحقیق از سوخت دیزل و بیو دیزل بعنوان سوخت پایه استفاده شد و آزمایشات بر روی موتور دیزل mf399 انجام گرفتند که نتایج نشان دهنده تغییرات اندک در قدرت موتور و تغییرات قابل توجهی در مصرف سوخت و میزان آلاینده های منتشره می باشد.

امروزه با توجه به افزایش حجم محاسبات ، یافتن راههای جدیدی که دیدگاه نوینی را عرضه کنند موضوعی دور از ذهن نیست . تحقیق حاضر در واقع تلاشی برای کاهش حجم محاسبات مورد نیاز حل دستگاه معادلات می باشد . یکی از اهداف این پژوهش استفاده از دیدگاه هندسی و ترکیب آن با دیدگاه جبری در مقوله حل دستگاه معادلات می باشد. جدید بودن این تحقیق یکی از مزایای آن است. در انجام این تحقیق از زبان برنامه نویسی دلفی و متلب استفاده شده است . هدف اصلی این تحقیق حول دو محور شکل گرفته است ، 1 همگرایی بدون نیاز به شرایط ویژه ، 2 افزایش سرعت . در روش حاضر هر معادله - - یک ابر صفحه فرض می شود . همانطور که می دانید روش های حل دستگاه معادلات خطی به دو دسته مستقیم و تکراری تقسیم می شود. روش مورد تحقیق که خط وصفحه نامیده می شود از نوع روشهای مستقیم میباشد . فرآیند عمومی حل دستگاه معادلات با روش مذکور در ابتدای تحقیق 33 برابر روش حذف گاوس زمان برای محاسبه نیاز داشت که اکنون به 2 برابر زمان محاسبه روش حذف گاوسی نیاز دارد . با استفاده از برخی خصوصیات روش خط و صفحه می توان دستگاه های قطری را بسیار سریعتر حل کرد .برای بر طرف کردن برخی نقایص،روش تعمیم داده شد تا پاسخگوی طیف وسیعتری از معادلات باشد .

در این پژوهش تاثیر افزودن نانوذرات به روغن ترانسفورماتور، در بهبود خواص حرارتی و عایقی روغن بصورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور علاوه بر تهیه چند نوع نانوذرات بصورت پودر و یا سوسپانسیون از داخل و یا خارج کشور، چند نمونه نیز به روش سنتز هم رسوبی در دانشگاه زنجان تولید گردید. سپس این ذرات درون روغن ترانسفورماتور nytro libra توسط همزن و دستگاه های اولتراسونیک پخش گردید. نانوروغن تولید شده در غلظت های 0.1% تا 0.6% مورد آزمایش های متعدد از جمله تست عایقی روغن بر اساس استانداردهای موجود و تست حرارتی قرار گرفت. برای مطالعه تاثیر نانوذرات روی خنک کاری روغن، دستگاه آنالیز حرارتی نانوسیالات، طراحی و ساخته شد. تست ولتاژ شکست عایقی روغن شامل تستac و ضربه (impulse) روی نمونه های نانوروغن و روغن پایه انجام شد. نتایج حاکی از بهبود 17 درصدی ولتاژ شکست ضربه در غلظت 0.3% بود که در تست های الکتریکی بعنوان بهترین غلظت انتخاب شد. همچنین ولتاژ شکست ac نانوروغندر شرایط بهینه بهبود 30 درصدی را نشان می داد.در تست های حرارتی نیز در شارهای حرارتی بالا بعلت بهبود رسانایی حرارتی، نانوروغن دارای30% ضریب انتقال حرارت بالاتری نسبت به روغن معدنی پایه بود. در شارهای حرارتی پایین به دلیل اثرات ویسکوزیته ناشی افزودن نانوذرات شاهد کاهش ضریب انتقال حرارت بودیم. نتایج نشان داد، نانوروغن می تواند جایگزین مناسبی با خواص بهتری برای روغن معدنی ترانسفورماتور باشد.

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.

اگرچه موجدار کردن لوله داخلی مبدلهای حرارتی دو لوله، به عنوان تکنیکی جهت افزایش انتقال حرارت، توسط برخی محققان مورد بررسی قرار گرفته است، اما مطالعه ای در مورد استفاده همزمان از لوله های موجدار به عنوان لوله های داخلی و خارجی مبدل حرارتی دو لوله انجام نشده است. بنابراین هدف این پژوهش، موجدار کردن لوله خارجی مبدل علاوه بر لوله داخلی آن، و بررسی تجربی تاثیر آن بر روی افزایش انتقال حرارت، ضریب اصطکاک، ضریب عملکرد گرمایی، افت اگزرژی و راندمان یک مبدل حرارتی دو لوله میباشد. همچنین در این مطالعه، آرایشهای جدیدی از لوله های موجدار مقعر و محدب بررسی شده است که این آرایش ها تا کنون مورد بررسی قرار نگرفته اند. علاوه بر آن، روابط جدیدی برای عدد نوسلت و ضریب اصطکاک برای حالتی که هر دو لوله ی خارجی و داخلی موجدار باشند ارائه شده است. هدف دوم این پژوهش، بررسی تزریق حباب هوا در افزایش انتقال حرارت و راندمان این نوع مبدلهای حرارتی میباشد. نحوه تزریق حباب هوا در این تحقیق منحصر بفرد بوده و تاکنون بررسی نشده است.

در پایان نامه حاضر، یک مطالعه عددی به منظور بررسی انرژی و اگزرژی سوخت بیودیزل حاصل از روغن پسماند رستوران در موتورهای احتراق داخلی، انجام شده است. در این مطالعه ابتدا یک مدل احتراق چندمنطقه ای برای یک موتور دیزلی چهار زمانه از نوع پاشش مستقیم توسعه داده شده و سپس معادلات حاکم بر تحلیل اگزرژی به ترکیبات 0، 5، 20، 50 و 100 درصد سوخت بیودیزل با گازوئیل با در نظر گرفتن جرم سوخت پاششی ثابت اعمال شده است.