بدین منظور یک سامانه الکترولیز شامل چهار عدد سلول ساخته شد و با اتصال آن به موتور، سوخت هیدروژن به هوای ورودی به موتور اضافه شد. اکسیژن حاصل از فرآیند الکترولیز، می تواند با ورود به محفظه احتراق در بهبود فرآیند احتراق اثرگذار باشد، بنابراین می تواند به همراه گاز هیدروژن تولید شده به هوای ورودی به موتور تزریق گردد. در ادامه پژوهش میزان تاثیر این سامانه را بر روی آلاینده ها، مصرف سوخت، گشتاور و توان موتور با انجام آزمایش هایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دهنده اثرات مثبت غنی سازی هوای ورودی به موتور توسط این سوخت می باشد. بدین صورت که اضافه نمودن آن به هوای ورودی به موتور سبب کاهش آلاینده های co و hc در دور آرام به میزان 28.3 و 3.7 درصد و همچنین تحت بار کامل به میزان 21 و 19 درصد شده و به طور میانگین سبب افزایش توان خروجی از موتور در حدود 5 درصد تحت بار کامل می شود.

تحلیل نتایج آزمایش و محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی برای نانوسیال مورد مطالعه نشانگر افزایشی بیش از 30% نسبت به آب خالص است. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش دبی، ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش می یابد. این امر به دلیل حرکت سریعتر مولکولهای آب و نانو پودر است که منجر به انتقال سریعتر حرارت از جداره لوله به محیط سیال می شود. اما نکته قابل توجه این است که میزان درصد افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت نانوسیال، با افزایش عدد رینولدز و نزدیک شدن رژیم جریان به حالت درهم کاهش می یابد. علاوه بر این، نتایج نشان می دهد که شار انتقال حرارت جابجایی نانوسیال ارتباط مستقیم با غلظت دارد. این پدیده شاید ناشی از این واقعیت باشد که سوسپانسیون نانوسیال ها در غلظت های بالاتر ضریب هدایت حرارت بالاتری را نشان می دهند. از دیگر یافته های این پژوهش می توان به تأثیر دما بر عملکرد نانوسیال اشاره کرد. از تحلیل داده های تجربی نتیجه می شود که نانوسیال مورد مطالعه در دماهای پایین راندمان بهتری از خود نشان می دهد و نقش بیشتری را در افزایش انتقال حرارت جابجایی به عهده می گیرد.

چرخه در هنگام طلوع آفتاب شروع می شود. نقطه a در شکل زمانی است که که کلکتور خورشیدی در دمای محیط ta و حداکثر غلظت ممکن از مبرد موجود در مواد جاذب است. گرمایش خورشیدی کلکتور از نقطه a به b، موجب افزایش فشار از pe به pc می شود، (جرم جذب شده همچنان ثابت است). در این فشار گاز مبرد شروع به آزاد شدن می کند و فشار تقریبا ثابت و معادل pc می ماند (فشار چگالش) . دمای جاذب تا دمای حداکثر چرخه، tg در نقطه d افزایش می یابد. نرخ دفع به دینامیک سیستم بستگی دارد : انتقال حرارت به جاذب و اتلاف گرمای چگالش به محیط اطراف. مبرد مایع توسط نیروی گرانش ابتدا به یک مخزن و یا به طور مستقیم به داخل تبخیرکننده جریان می یابد. فرایند دفع-چگالش حتی پس از اوج دما چرخه ادامه می یابد، تا زمانی با توجه به کاهش تدریجی در تابش خورشیدی دمای جاذب شروع به کاهش کند و فشار سیستم pc به pe کاهش می یابد. هنگامی که این فشار معادل فشار بخار اشباع مبرد در نقطه f شد، مبرد در تبخیرکننده شروع به جوشش می کند که باعث دریافت فوری گرما از محیط می شود در نتیجه چرخه ی تولید سرما، تکمیل و چرخه به نقطه a باز می گردد. جذب بخار ناشی از فرآیند تبخیر در طول مدت سرد شدن کلکتور به نقطه a ، به صورت گرما زا رخ می دهد بسیار مهم است که در هنگام جذب دمای ماده جاذب حتی الامکان به دمای محیط نزدیک باشد تا بتواند مقدار بیشتری از گاز مبرد را جذب نماید.

با آنکه در مورد توسعه و کاربرد توربین های بادی بزرگ تحقیقات زیادی صورت گرفته اما در مورد توربین های بادی کوچک در زمینه کاربری، ساخت و به ویژه در مورد چگونگی جریان هوا پس از توربین، بررسی های زیادی انجام نشده است. توربین های بادی کوچک در عین حال به علت ساخت آسان و هزینه ساخت و نصب پایین و قابلیت کاربرد در سرعت های کم باد به ویژه در نواحی دور از شبکه برق و یا در مواقع وقوع حوادث غیر مترقبه از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. در این پروژه یک توربین بادی ساخت شرکت heng-feng کشور چین نصب شده در سایت خورشیدی پژوهشگاه با توان یک کیلووات محور افقی با طول پره 6/1 متر از جنس فایبرگلاس انتخاب شده و برای بررسی عملکرد توربین ابتدا آزمایش های تونل باد بر روی آن انجام شده و سپس به کمک نتایج اندازه گیری ها با بررسی پارامترهای مختلف، عملکرد این توربین محاسبه و ارزیابی شده است؛ توان توربین محاسبه شده و منحنی های مشخصه توربین، رسم گردید. در فاز تئوری پژوهش با مدل کردن شرایط آزمایش تونل باد شبیه سازی توربین، به کمک نرم افزار 6.2 fluent انجام شد. نتایج تجربی فاز اول این پژوهش با مدل فلوئنت، مقایسه و ارزیابی گردید. نتایج حاصل از تجربی و شبیه سازی با خطای کمتر از 18 درصد بر هم منطبق می باشند. در نهایت، پس از اطمینان از صحت و دقت شبیه سازی انجام شده، توربین بادی مورد مطالعه در شرایط آزاد و اقلیمی پژوهشگاه مواد و انرژی واقع در مشکین دشت کرج شبیه سازی گردید و عملکرد توربین در شرایط آب و هوایی کرج بررسی شد.

لوله گرمایی به عنوان یک وسیله انتقال حرارت با بازدهی بالا، کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف دارد. همچنین کمتر از یک دهه است که نانوسیال به عنوان سیال جدیدی برای انتقال حرارت با خواص حرارتی بهتر از سیال معمولی، مطرح شده است. در تحقیق حاضر، ایده استفاده از نانوسیال در لوله گرمایی- به عنوان سیال کار- مورد بررسی قرار گرفته است. عملکرد لوله گرمایی در حالت پایا و گذرا محور اصلی این تحقیق است. تحقیق حاضر به روش تجربی انجام شده است. لوله گرمایی و دستگاه آزمایش طراحی و ساخته شد. آب مقطر بدون یون و نانوسیال نقره و آب (سوسپانسیون نانو ذرات نقره در آب مقطر)، با غلظت های مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. نانوسیال مورد استفاده محتوی مواد پایدار کننده نیست. آزمایش ها برای توان های حرارتی مختلف از 200 وات تا 500 وات انجام شد. توزیع دما بر روی سطح لوله گرمایی، در حالت گذرا و پایا اندازه گیری شد. مقاومت حرارتی و مدت زمان پاسخ لوله گرمایی به ترتیب به عنوان پارامترهای عملکرد حرارتی حالت پایا و حالت گذرای لوله گرمایی مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از عملکرد بهتر لوله گرمایی محتوی نانوسیال نقره ppm50 (یعنی کمترین غلظت مورد بررسی) نسبت به آب مقطر است که نشان دهنده اثر معکوس غلظت نانوسیال بر روی عملکرد لوله گرمایی است.

در عصر حاضر یکی از مهمترین چالش های جوامع مختلف، افزایش روزافزون میزان آلاینده های موجود در هوا است. یکی از منابع تولید کننده این آلاینده ها موتورهای احتراق داخلی مورد استفاده در وسایل نقلیه هستند. بر اساس مطالعه های انجام شده سهم خودروها در تولید آلاینده ها حدود 70 درصد است[1]. امروزه اهداف عمده در پژوهش های صورت گرفته بر روی موتورهای احتراق داخلی و فرایندهای پالایش خروجی موتور شامل دو مورد زیر است: • کاهش مصرف سوخت • کاهش آلایندگی خروجی از موتور با توجه به هزینه و محدودیت سوخت های فسیلی در جهان، کاهش مصرف سوخت در موتورهای احتراق داخلی اهمیت بسیاری دارد. این الزام با توجه به اثرات گلخانه ای گاز co2 بر گرمایش زمین اهمیتی دو چندان می یابد. بنابراین استفاده از موتورها با مصرف سوخت، آلایندگی کمتر و بازده بیشتر با استقبال جهانی روبه رو شده است [2]. ضرورت کاهش آلودگی محیط زیست و مصرف بهینه انرژی و توجه بیش از پیش به استفاده از مبدل های کاتالیستی در خودروها، اهمیت بررسی شرایط بهینه کارکرد این مبدل ها و سهم آن ها در کاهش آلودگی هوا را دو چندان نموده است. مبدل کاتالیستی قطعه ای است که جهت کاهش میزان آلاینده های خروجی از اگزوز خودروها به کار می رود. مبدلهای کاتالیستی بر سر راه گازهای خروجی از موتور قرار می گیرند و با ایجاد محیط شیمیایی فعال، واکنش های احتراق درون سیلندر را کامل می کنند. به این معنی که آلاینده های co و hc اکسید شده و آلاینده مضر nox احیا می شوند. اما گاهی این قطعه برای دستیابی به توان بالاتر حذف می شود و یا زودتر از زمان پیش بینی شده از بین می رود. 1-2- شرح مختصری بر کارهای انجام شده در سال های اخیر و به ویژه در قرن 21 میلادی، تلاش های فراوانی جهت کاهش آلایندگی موتورهای احتراق داخلی انجام شده است که به برخی از این فعالیت ها در این پژوهش اشاره شده است. محققان زیادی بر روی تأثیرات هندسه و شکل عمومی مبدلهای کاتالیستی در افزایش راندمان آن، تأثیرات سوخت بر عملکرد و آلایندگی موتورها فعالیت نموده اند. با این حال اطلاعات کمّی اندکی در مورد تأثیرات سوخت های رایج و مبدلهای کاتالیستی مرسوم خودروهای ایرانی در عملکرد و آلایندگی آن ها وجود دارد. 1-3- اهداف پروژه در این پژوهش سعی شده است تا اطلاعات دقیقی راجع به میزان اثر سوخت و حضور مبدل کاتالیستی در گشتاور خروجی و آلاینده های ناشی از احتراق یک موتور تک سیلندر ارائه شود. این امر از طریق آزمایش و مدلسازی سوخت های رایج در ایران و همچنین یک نمونه از مبدلهای کاتالیستی مصرفی در خودروهای ایرانی انجام شده است. هدف این پژوهش بررسی تجربی و عددی تأثیر سوخت و حضور مبدل کاتالیستی در گشتاور خروجی و آلاینده های ناشی از احتراق است. هدف دیگر این پژوهش بررسی و مقایسه ی نتایج آزمایش های تجربی انجام شده با نتایج حاصل از مدلسازی مبدل کاتالیستی است. از طرف دیگر تأثیرات عوامل هندسی مانند چگالی حفره ها و طول مبدل کاتالیستی در میزان پیشرفت واکنش های آن بررسی شده است. در این پژوهش اطلاعات آماری تجربی در مورد میزان اثر مبدل کاتالیستی بر روی آلودگی و همچنین توان خروجی، به طور همزمان بررسی خواهد شد که معیار مناسبی جهت اثربخشی مبدل کاتالیستی به دست می دهد. مورد اخیر در پژوهش های مورد مطالعه در ادبیات تحقیق دیده نمی شود. 1-4- مراحل انجام کار در سیر مراحل این پژوهش، پس از انجام مطالعات اولیه، هماهنگی های لازم جهت انجام آزمایش های آلایندگی و گشتاور، برای سوخت های پیش بینی شده صورت گرفته است. در این پژوهش ابتدا دو نوع سوخت بنزین معمولی و سوپر در دستگاه آزمایش موتور تک سیلندر بنزینی جهت تعیین میزان آلاینده ها و گشتاور آن استفاده و سپس آزمایش ها برای سوخت های فوق با حضور مبدل کاتالیستی در مجرای خروجی گازهای گرم در موتور انجام شده است. در مرحله ی بعد مبدل کاتالیستی استفاده شده در آزمایش ها، در نرم افزار مدلسازی شده و نتایج حاصله از آزمایش بنزین معمولی بدون استفاده از مبدل کاتالیستی، به ترتیب به عنوان ورودی نرم افزار مورد نظر در نظر گرفته شده است. سپس خروجی آن با نتایج حاصل از آزمایش بنزین معمولی با استفاده از مبدل کاتالیستی مقایسه و گزارش های آماری مربوط ارائه شده است. در انتها با تغییر عوامل هندسی مبدل کاتالیستی، مانند طول و چگالی حفره ها، در نرم افزار، میزان تغییرات پیشرفت واکنش در مبدل کاتالیستی، به طور تئوری بررسی شده است. 1-5- جمع بندی ساختار رساله در فصل اول ضمن معرفی موضوع رساله به بیان اهداف و مراحل انجام این پژوهش پرداخته شده است. در فصل دوم این پژوهش تاریخچه ای در مورد موتور های احتراق داخلی، روند تغییرات ساختار آن ها، روند تغییر در سوخت های مصرفی این موتورها و همچنین پیشینه مدلسازی مبدل کاتالیستی بیان شده است. در فصل سوم مفاهیمی راجع به موتورهای احتراق داخلی و همچنین منابع و انواع آلاینده های زیست محیطی بحث شده است. فصل چهارم به بیان ویژگی های سوخت پرداخته و ویژگی های سوخت های رایج ایران را تشریح می کند. در فصل پنجم مفاهیمی مربوط به مبدلهای کاتالیستی و انواع آن ارائه شده است. در فصل ششم آزمایش های تجربی و مدلسازی انجام شده تشریح شده و نمودارهای حاصل از این آزمایش ها و مدلسازی ترسیم شده است. در فصل هفتم نتیجه گیری ها و پیشنهاد هایی برای ادامه کار این پژوهش ارائه شده است.

موتور های احتراق داخلی، مولد انرژی و از پرکاربردترین فن آوری ها در صنایع حمل و نقل هستند. احتراق ناقص سوخت های فسیلی در موتورهای احتراق داخلی همواره همراه با محصولات احتراق از قبیل منوکسید کربن، هیدروکربورها، اکسیدهای گوگرد، اکسید های نیتروژن و ذرات معلق می باشد. بطور کلی در انواع موتور ها آلاینده های ناشی از سوخت ها، 90% از نوع گازی و10% آن به صورت ذرات معلق می باشند. مسئله آلودگی هوا از مشکلات حاد و بحرانی در کشور و بویژه در کلانشهر ها بشمار می رود. این آلاینده ها از نظر زیست محیطی، کارکرد و فرسودگی اجزای مختلف موتور بسیار زیانبار هستند. تا کنون تلاشهای زیادی برای کاهش نشر این آلاینده ها از طریق تغییر در مکانیزم های موتور های احتراق داخلی، بهبود نوع و کیفیت سوخت مورد استفاده، بهبود شرایط کارکرد این گونه موتورها و استفاده از سیستم های کنترلی پیشرفته تر، انجام شده است. در طی یک دهه ی اخیر عمده فعالیت ها و کار های پژوهشی در جهت کاهش این آلاینده ها از خروجی اگزوز موتور های احتراق داخلی، معطوف به بکار گیری مبدل های کاتالیستی جهت تبدیل این آلاینده ها به موادی حتی الامکان پاک یا با سمیت و تخریب پایین تر بوده است. یک فرآیند مهم آلودگی در موتورهای احتراق داخلی، احتراق ناقص و نسبتا بسیار آلاینده زا در مرحله ی استارت سرد می باشد. بطوریکه عمده ی آلاینده های هیدروکربوری در طی این مرحله ی گذار تولید می گردد. جهت کاهش آلاینده های خروجی در مرحله ی استارت سرد تدابیر متنوعی اندیشیده شده است که هر یک مزایا و محدودیت هایی دارند. در این پژوهش پس از امکان سنجی اولیه و با توجه به نیازمندی های گرمایشی کاتالیست در مرحله ی استارت سرد و بر مبنای مدل ها و محاسبات نظری یک سامانه ی پیش گرمایش الکتریکی برای مبدل کاتالیستی قابل نصب بر روی موتور تک سیلندر بنزینی طراحی و ساخته شد. برای تامین توان الکتریکی مورد نیاز این سامانه از یک سامانه ی فتوولتایی استفاده گردید. پس از هماهنگ سازی مجموعه، سلسله آزمایش هایی جهت سنجش میزان اثربخشی سامانه در کاهش آلاینده های منتشره طراحی کرده و به انجام رسید. نتایج تحلیل داده ها میانگین کاهش 86/15 درصدی در میزان آلاینده های اصلی در مرحله ی استارت سرد را نشان می دهد. به طوریکه این میزان برای آلاینده ی هیدروکربوری 66/16درصد بود و برای آلاینده ی منوکسید کربن 06/15 درصد کاهش در انتشار آلایندگی در مرحله ی استارت سرد (در اینجا 40 ثانیه ی ابتدایی پس از شروع به کار موتور) حاصل گردید. با توجه به مجزا بودن سامانه از مجموعه موتور، کاهشی در توان مفید تولیدی موتور مشاهده نشد.