به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب محمدرضا جعفری نصر

  • مریم مخصوصی، محمدرضا جعفری نصر*، حسین بنی سدی
    حذف دی اکسیدکربن به دلیل مشکلات محیط زیستی ناشی از آن، هم چنان مقصود اصلی پژوهشگران است. در این مطالعه مقایسه نتایج شبیه سازی حذف دی اکسیدکربن به وسیله جذب هر چهار حلال پایه آمینی متداول شامل: مونو اتانول آمین (MEA)، دی اتانول آمین (DEA)، متیل دی اتانول آمین (MDEA) و آمینومتیل پروپانول (AMP) در راکتور غشایی الیاف توخالی پلی پروپیلنی و بررسی مقایسه ای حلال ها با مراجع دیگر به صورت مجزا با نرم افزار کامسول مولتی-فیزیک برپایه محاسبات دینامیکی سیالاتی (CFD) شبیه سازی شده است. نتایج کار حاضر با هر چهارحلال پایه آمینی برحسب طول غشا (بدون بعد) با داده های مورد مطالعاتی سایر پژوهشگران مقایسه شده است. این نتایج نشان داد که بهترین میزان جذب با حلال MEA با میزان جذب 88٪ از گاز CO2 به دست آمده است. نتایج شبیه سازی ها برای هر چهار حلال پایه آمینی درمقایسه با خروجی مدل سایر پژوهشگران به صورت جداگانه با مراجع دیگر اعتبارسنجی شده اند و سازگاری قابل قبولی بین داده های شبیه سازی حاضر با نتایج دیگران دیده می شود. نتیجه این بررسی نشان داد که شبیه سازی حاضر نیز قادر است برای موارد حذف دی اکسیدکربن به وسیله هر چهار حلال پایه آمینی در راکتور غشایی الیاف توخالی پلی پروپیلن، داده های مناسب و جای گزینی درمقایسه با مدل تجربی در برداشته باشد.
    کلید واژگان: حذف CO2, غشا, حلال های پایه آمینی, شبیه سازی, پلی پروپیلن}
    M. Makhsousi, M. R. Jafari Nasr *, H. Baniasadi
    The removal of carbon dioxide due to environmental problems is still of great interest to researchers. In this study, simulation of carbon dioxide removal by absorption four amine base solvents including; monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyl diethanolamine (MDEA) and aminomethylpropanol (AMP) in a polypropylene hollow fiber membrane reactor is investigated. A comparative study for solvents by multi-physics Comsol software based on fluid dynamics (CFD) calculations is performed. The results showed that the best adsorption rate was obtained by MEA solvent with 88% CO2 absorption rate. The absorption of carbon dioxide by each amine-based solvents in the references is investigated separately. The simulation results are validated separately for each solvent. An acceptable consistency is obtaned between the present simulation data and the results of others given refrences. Finally, as a result of this study, it is shown that the present simulation is powerfully provided suitable and alternative data for carbon dioxide removal by each four traditional amine-based solvents in compare with the available experimental data.
    Keywords: CO2 Removal, Membrane, Amine Based Solvents, Simulation, Polypropylene}
  • صبا گرجی، محمدرضا جعفری نصر*
    انتقال حرارت زیستی به دلیل قابلیت کاربرد در تشخیص و درمان بیماری، نقش مهمی در بررسی و تحلیل سیستم های زنده ایفا می کند. در سال های اخیر، دینامیک سیالات محاسباتی به دلیل عملکرد خوب سخت افزاری و نرم افزاری، به طور گسترده در پژوهش های زیست پزشکی بیماری عروق و پیشرفت گرفتگی شریان های خونی استفاده شده است که به این وسیله عوامل خطر برای پیشرفت بیماری، شناسایی و درمان می شود. هدف از این شبیه سازی بررسی جریان و انتقال حرارت خون در رگ در حالت عادی و در چندین حالت حضور پلاک با استفاده از یک مدل هندسی واقعی رگ به کمک نرم افزاری تجاری است. خون سیالی غیرنیوتنی وغیر تراکم پذیر در نظر گرفته شده و گران روی آن با معادلات کاریو مدل سازی شده است. بر خلاف بسیاری از پژوهش های مشابه پیشین، سرعت ورودی به صورت ناپایا (جریان پالسی) است و مطالعه انتقال حرارت به صورت همزمان بررسی شده، هم چنین یک مدل هندسی واقعی در درصدهای مختلف گرفتگی بررسی شده است. افزایش حجم پلاک باعث افزایش فشار و تنش برشی دیواره رگ می شود که در حالت های گرفتگی شدید بسیار پرخطر و همراه با افزایش احتمال پارگی رگ هاست. هم چنین افزایش پلاک باعث کاهش انتقال حرارت از راه خون به دیواره رگ ها می شود. نتایج نشان می دهد که تغییری بین 10 تا 70 درصد در شاخص های دینامیکی پس از گرفتگی مشاهده می شود؛ اما تغییر محسوسی در دمای خروجی ها ایجاد نخواهد شد.
    کلید واژگان: انتقال حرارت زیستی, دینامیک سیالات محاسباتی, شبیه سازی, رگ های خونی, پلاک}
    S. Gorji, M. R. Jafari Nasr *
    Bioheat transfer plays an important role in analyzing living systems due to its ability to diagnose and treat the disease. Recently, CFD has been increasingly used in biomedical researches of coronary artery disease because of its high hardware and software performance that makes it possible to identify and treat the risk factors for coronary artery disease progression. The purpose of this paper was to investigate blood flow and heat transfer in normal state and in several cases of plaque with a real geometric model of a vessel in an artery by using a commercial Software. Blood is considered as a non-Newtonian and non-compressible fluid and viscosity is modeled using Carreau equations. Unlike many previous studies, the inlet velocity is considered to be transient (pulsatile) and heat transfer has been investigated with the assumptions of constant blood inlet temperature and constant vessels wall temperature and the outlet wall heat transfer has been calculated. A real geometric model in different plaque progressions has been studied as well. Plaque progression in the artery, increases the wall pressure and shear stress, which is very dangerous in cases of severe blockage and may cause high risk of rupture. Increased plaque also reduces the blood heat transfer to the artery’s walls. The results show that there is a change between 10-70% in the dynamic parameters after clogging, but there is no significant change in the outlet temperature.
    Keywords: Bioheat transfer, Computational Fluid Dynamics, Simulation, Blood vessels, plaque}
  • سمیرا احمدی، محمدرضا جعفری نصر *

    در این مطالعه فرآیند مایع سازی گاز طبیعی تک مرحله ای با مبرد آمیخته بهینه سازی و بدنبال آن تحلیل انرژی و اگزرژی تجهیزات روی آن انجام شد و اثر بهینه سازی انرژی مصرفی ویژه بر هزینه ی خرید تجهیزات چرخه ی سردسازی بررسی گردید. اساس این مطالعه بر پایه فرآیند پریکو قرار دارد و با توجه به محدودیت هایی که در ایران با آن مواجه هستیم، به توسعه فرآیند جدیدی که در آن مشکلات فرایندی رفع شده باشد پرداخته و سپس فرآیند ارایه شده توسط الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شد. دبی مولی مبرد، فشارهای پایین و بالای مبرد در چرخه، مهمترین پارامترهای عملیاتی تاثیرگذار می باشند که با تحلیل حساسیت انتخاب شدند. مجموع انرژی مصرفی کمپرسورها به 1413/8 کیلووات رسید و %11 کاهش یافت. نتایج نشان داد بهینه سازی انرژی مصرفی ویژه، باعث افزایش هزینه ی مبدل حرارتی می شود، زیرا حداقل دمای نزدیکی در مبدل کاهش و سطح تبادل حرارتی لازم بالا میرود ولی هزینه ی خرید کمپرسورها به علت کم شدن انرژی مصرفی آن ها کاهش می یابد.

    کلید واژگان: فرآیند پریکو, بهینه, سازی, الگوریتم ژنتیک, تحلیل اگزرژی, قیمت تجهیز}
    samira ahmadi

    In this study, the process of single stage mixed natural gas liquefaction is reviewed, then process energy optimization and economic analysis are followed. The effect of specific energy consumption optimization on the costs of cooling equipment was investigated. The basis of this study is PRICO process and due to some limitations and concerns for Iran, it is tried to develop a new modified process so that the available process restrictions would expel and finally the recommended process optimized by genetic algorithm. Mole flow of refrigerant, low pressure and high pressure of refrigerant in the cycle, are the most important operational parameters that were selected by sensitivity analysis. The total energy consumption of compressors reached 1413.8 kW and decreased by 11 percent. Results showed optimization of the specific energy consumption increases the cost of the heat exchanger, due to the reduction of heat exchanger temperature driving force and need to higher heat transfer area. However, the operating cost of compressors can be reduced.

    Keywords: PRICO process, Optimization, Genetic Algorithm, Exergy Analysis, Equipment Cost}
  • سمیرا احمدی*، محمدرضا جعفری نصر

    مبرد آمیخته در فرآیند مایع سازی گاز طبیعی به صورت وسیع مورد استفاده قرار می گیرد و این امر باعث می شود تا بهینه سازی پارامترهای اثرگذار در این فرآیند مهم باشد. در این پژوهش یک فرآیند پریکو با مبرد آمیخته به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه با رتبه بندی نامغلوب 2 بهینه سازی شده است. در این بهینه سازی انرژی مصرفی و سطح مبدل حرارتی به صورت هم زمان بهینه شدند تا اثر نامطلوب افزایش سطح مبدل حرارتی ناشی از بهینه سازی تک هدفه انرژی مصرفی که در مقالات پیشین مشاهده شد، برطرف شود. دبی های مولی ترکیبات مبرد آمیخته شامل متان، اتیلن، پروپان، ایزوپنتان و نیتروژن، فشار جریان های خروجی از کمپرسور اول و دوم و فشار جریان خروجی از شیرفشارشکن چرخه سردسازی به عنوان متغیرهای بهینه سازی درنظر گرفته شدند. همچنین توابع هدف درنظرگرفته شده نسبت به متغیرهای بهینه سازی تحلیل حساسیت شدند. جواب های بهینه سازی به صورت مجموعه ای از جواب های بهینه به نام جبهه بهینه پارتو ارایه شدند که نتایج آن، تضاد دو تابع هدف را به خوبی نشان می دهند. در ادامه نتایج بهینه سازی چندهدفه با نتایج کمینه سازی تک هدفه انرژی مصرفی مقایسه شدند. نتایج مقایسه نشان می دهند که سطح مبدل حرارتی در بهینه سازی چندهدفه به میزان 54% نسبت به بهینه سازی تک هدفه (کمینه سازی انرژی) کاهش یافته است.

    کلید واژگان: مایع سازی گازطبیعی, فرآیند پریکو, الگوریتم ژنتیک, بهینه سازی چندهدفه, تحلیل اکسرژی}
    Samira Ahmadi *, MohamadReza Jafari Nasr

    Mixed refrigerant is widely used in the natural gas liquefaction process, and this makes it important to optimize the parameters affecting this process. In this research, a PRICO process with mixed refrigerant was optimized by using Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGAII). In this optimization, energy consumption and the surface of heat exchanger were optimized simultaneously to eliminate the adverse effect of the surface of heat exchanger increase due to the single-objective optimization of the energy consumption observed in the previous papers. Molar flow rates of mixed refrigerant compounds including methane, ethylene, propane, isopentane and nitrogen, outlet pressures of the first and second compressors and outlet pressure of the cooling cycle valve were considered as optimization variables. Also, the considered objective functions were performed on sensitive analysis towards optimization variables Moreover, the optimization solutions were presented as a set of optimal solutions called Pareto optimal fronts whose results showed the contradiction of the two objective functions well. Afterwards, multi-objective optimization results were compared with single-objective minimization results. Ultimately, comparison results showed that the surface of heat exchanger in multi-objective optimization was reduced by 54% in comparison with  single-objective optimization (energy optimization).

    Keywords: Natural Gas liquefaction, PRICO Process, Genetic Algorithm, Multi-objective Optimization, Exergy analysis}
  • محمدرضا جعفری نصر*، الهام محمدی

    امروزه ال ان جی پاک ترین و سالم ترین سوخت گازی موجود در جهان است. فرایند مایع سازی، بیش از نیمی از هزینه های تولید آن را به خود اختصاص می دهد. از این جهت مهندسان طراح، تلاش های زیادی جهت بهینه سازی این فرایند و به حداقل رساندن هزینه ها کرده اند. عناصر اصلی این بخش، مبدل های حرارتی فشرده از نوع پلیت-فین یا اسپایرال هستند. این مقاله ضمن تشریح شبیه سازی فرایند مایع سازی پروژه ایران ال ان جی توسط نرم افزار اسپن هایسیس، به ارائه روشی جدید جهت طراحی مبدل حرارتی پلیت-فین به کاررفته در آن پرداخته است. در طراحی این مبدل از کدنویسی در محیط نرم افزار MATLAB استفاده شده است. نتیجه به کارگیری این طراحی، کاهش عمده در سطوح سرد و گرم لازم به میزان 2/5 و 3/3 برابر و به دنبال آن کاهش هزینه های سرمایه گذاری تولید ال ان جی است.

    کلید واژگان: گاز طبیعی مایع شده, شاخص عملکرد حجم, الگوریتم طراحی سریع}
    mohamadreza jafari nasr*

    The most important elements in liquefaction process are heat exchangers that are Plate Fin or Spiral Wounded. In this paper, IRAN LNG liquefaction cycle is simulated using Aspen-Hysys software. Then a procedure for designing plate fin heat exchanger is developed. Moreover, the paper also presents a new method to select the best secondary surface. The obtained surfaces by traditional simulation for cold and warm ends of heat exchanger and overall heat transfer coefficient are 3001 m2, 1933 m2 and 425 W/m2.K. After designing the optimized heat exchanger using the newly developed Rapid Design Algorithm (RDA), the obtained surfaces for cold and warm ends and the overall heat transfer coefficients were 575 m2 and 842 W/m2.K, respectively. This study shows a significant reduction in designing a compact heat exchanger with cold end surface, warm ends surface, and an increase in overall heat transfer coefficient which are 2.5, 3.3 and 2 times lower and higher, respectively.

    Keywords: Liquefied Natural Gas, Volume Performance Index (VPI), Rapid Design Algorithm}
  • محمدرضا جعفری نصر*، خسرو باختری، عیسی خوشرو رودبارکی
    دراین مقاله راه حلی برای چالش فراگیری هرچه بیش تر به کارگیری فرایندهای تبخیری نسبت به فرایندهای غشایی شیرین سازی آب لب شور ارایه شده است. یکپارچه سازی واحد نمونه آب شیرین کن با ظرفیت 197 تن در ساعت با سامانه تولید بخار آب مستقیم خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر برای تولید بخار آب کم فشار (LP) جایگزین مورد توجه قرار گرفته است. بدین ترتیب در هر یک از سه واحد موجود 8/17 مگاوات حرارت مورد نیاز تامین شده از انرژی فسیلی در طول روز با انرژی خورشیدی جایگزین می شود و در طی شب از سیستم موجود بهره برداری می گردد. بهره گیری از این سامانه، تولید بخار آب خورشیدی به میزان 327,800 تن در سال، صرفه جویی سالانه در سوخت گاز طبیعی به مقدار 25,041 تن میزان و جلوگیری از انتشار گاز گلخانه ای CO2 به مقدار 78,680 تن در سال را به دنبال خواهد داشت.
    کلید واژگان: تبخیر ناگهانی چند مرحله ای, تولید مستقیم بخار آب, متمرکزکننده انرژی خورشیدی, تابش خورشیدی, نسبت بهره خروجی}
    Khosrow Bakhtari, Isa Khoshrou Roodbaraki
    The scope of this article is to provide a solution for the challenge against more popularity of multi-stage flash distillation applications compared to membrane processes in brackish water desalination. Adequate integration of exist 197 ton per hour MSFD unit and solar direct steam generation technology has been considered as an alternative renewable energy source to achieve solar LP steam. So, as the result of this modification, in each of three units, 17.8 MW of fossil energy is replaced by solar energy during day time. The rate of produced steam is 327,800 ton per year. The amount of natural gas saving is 25,041 ton and this leads to reduction in CO2 production up to 78680 ton per year.
    Keywords: Multi Stage Flash Distillation (MSFD), Direct Steam Generation (DSG), Concentrating Solar Power (CSP), Solar Insolation, Gain Output Ratio (GOR)}
  • محمدرضا جعفری نصر *، مهتاب شفیقی

    یکی از شیوه های موثر برای افزایش انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم، کاربرد لوله های تابدار (پیچشی) بجای طراحی مبدل با لوله های معمولی است. در این مقاله، با بررسی نتایج مطالعات پیشین، تاثیر پارامترهایی چون نسبت قطر های مقطع بیضی شکل و طول گام لوله در بازه رینولدز 1000 تا 15000 با بهره گیری از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شد. نسبت قطرهای مقطع 1 الی 5/2 و تعداد پیچش برای طول لوله ثابت بین 0 الی 3 در بازه رینولدز مشخص شده تحلیل شده است. بر این اساس، افزایش عدد رینولدز، افزایش نسبت قطر مقطع و نیز افزایش تعداد پیچش به افزایش عدد ناسلت می انجامد و متقابلا افت فشار را نیز افزایش می دهد. در این مقاله، با انجام موردپژوهی، نسبت قطرهای مقطع بیضی 67/1 و نیز تعداد پیچش 3 (6/0 متر)، به بهترین عملکرد همراه با مقادیر بهینه افت فشار و عدد ناسلت دست یافته است.

    کلید واژگان: مبدل های حرارتی, لوله پیچشی, دینامیک سیالات محاسباتی, افت فشار, ضریب انتقال حرارت}
    M. R. Jafari Nasr *, M. Shafighi

    Using of twisted tubes is one of the most promising technique to increase heat transfer between hot and cold fluids. In this study, the ratio of oval cross sections and number of twists in the Reynolds range of 1000 to 15000 were analyzed by computational fluid dynamics tools. The ratio of oval cross sections between 1 and 2.5 and the number of twists between 0 and 3 are considered for a case study. Basically, increasing the Reynolds number, increasing the cross section diameter ratio, and increasing the number of twists increase the Nusselt number and the friction factor simultaneously. In this case study, the ratio of oval cross sections 1.67 and the length of the twisted of 3 (0.6 m), reveal the best performance to achieve the optimal pressure drop and Nusselt number, respectively.

    Keywords: Heat Exchangers, Twisted Tubes, Computational Fluid Dynamics, Pressure Drop, Heat transfer Coefficient}
  • محمدرضا جعفری نصر، سیده سکینه چاوشی گیلانی نژاد
    از دیرباز، کاهش مصرف انرژی، افزایش ظرفیت تولیدی و افزایش سوددهی فرایند از لحاظ اقتصادی در واحدهای فرایندی مورد توجه بوده و برای اجرای آن، روش های مختلفی شامل روش های ترمودینامیکی و روش های ریاضی تدوین شده است.
    در تحقیق حاضر، بهینه سازی فرایند تقطیر اتمسفریک پالایشگاه تهران، به دو روش مختلف بررسی و نتایج حاصل از هر روش، گزارش شده است. در روش اول، با بهره گیری از نرم افزارAspen Analyzer، که بر اساس فناوری پینچ (روش ترمودینامیکی)، بهینه سازی انجام می شود، مقایسه بین طراحی موجود و طراحی آرمانی از پایه به عمل آمده و نتایج نشان می دهند که در وضعیت آرمانی میزان مصرف انرژی 34% کمتر از حالت موجود خواهد بود. تعداد واحدهای انتقال حرارت مورد نیاز در حالت آرمانی 21، مقدار مصرف انرژی kW 105×3/1 و مساحت مورد نیازm2 104×2/2 گزارش شده است. در روش دوم، با بهره گیری از نرم افزار GAMS که بر پایه مدل Synheat تدوین شده، بهینه سازی به روش ریاضی انجام گرفته است. تعداد واحدهای انتقال حرارت مورد نیاز، در نتایج حاصل از نرم افزار GAMS، 28، مقدار مصرف انرژی kW 104×2/5 و مساحت مورد نیاز m2 103×6/6 گزارش شده است.
    در این تحقیق با استفاده از نرم افزار Hevi، نتایج حاصل از بهینه سازی ریاضی، به شکل نمودار شبکه1 مبدل های حرارتی و جریانها، نمایش داده شده اند.
    کلید واژگان: بهینه سازی, پینچ, روش های ریاضی بهینه سازی, برج تقطیر اتمسفریک, شبکه مبدل های حرارتی, نرم افزار Hevi}
    M. R. Jafari Nasr*, S. S. Chavoshi
    In a process unit, reducing the energy consumption, increasing the production capacity and economic profit of the process, have been always considered and various methods, including thermodynamic methods and mathematical methods, have been improved for this purpose. In present study, atmospheric distillation process of Tehran refinery has been optimized by two different methods and their results, have been reported. By the first method, in which optimization has been performed by Aspen Analyzer software, based on pinch technology (as the thermodynamic method), comparisons between real situation and based ideal design, show the difference about 34%. The required number of units by ideal design is reported 21, the utility consumption is 1.3´ 105 kW and required area is 2.2´ 104 m2. The second method, performed optimization by GAMS software which is based on synheat model as the mathematical method. The required number of units is reported 28, the utility consumption is 5.2´ 104 kW and required area is 6.6´ 103 m2. In present study with the use of HeVi software, the results of mathematical optimization is visualized in the form of grid diagram for heat exchangers and streams
    Keywords: Optimization, Pinch, Mathematical Optimization Methods, Atmospheric Distillation Column, Heat Exchanger Network, HeVi Software}
  • سجاد جباری نیک، محمدرضا جعفری نصر *
    کوره های عملیات حرارتی همواره در سیستم های پالایشگاهی و پتروشیمیایی از اهمیت بسزایی برخوردار بوده است. صدور حجم عظیمی از آلاینده های زیست محیطی مانند اکسیدهای نیتروژن و کربن دی اکسید در کنار هزینه های مربوط به تعمیرات و بازدیدهای ادواری، موجب توجه بیشتر به مقوله بهینه سازی در کوره ها شده است. احتراق بدون شعله به عنوان فرآیندی نوظهور، با داشتن ویژگی هایی از قبیل کاهش صدور گازهای آلاینده، توزیع یکنواخت دما درکنار کاهش تنش های گرمایی و آلودگی های صوتی در مشعل، نویدبخش ایجاد تغییر در سیستم های احتراقی معمولی و حرکت آنها به سمت کاهش آلایندگی و هزینه های عملیاتی و نگهداری شده است. در این مطالعه مشعل ساخته شده توسط شرکت تولیدی و مهندسی شعله صنعت، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در شرایط هوای پیش گرم و غلظت اکسیژن 3 و 6% مورد بررسی و ظرفیت سنجی در شرایط بدون شعله قرار گرفت. مشخصه های احتراق بدون شعله در مشعل حاصل شد و در مقایسه با احتراق معمولی، نقاط بیشینه دمایی کاهش یافت و نیم رخ دمایی کوره یکنواخت تر گردید. همچنین در حالت 6% میزان جزء جرمی ترکیبات اکسیدهای نیتروژن و کربن دی اکسید به ترتیب حدود 400 و 3000 مرتبه با کاهش مشاهده شد، در حالت 3% نیم رخ دمایی یکنواخت تر و جزء جرمی اکسیدهای نیتروژن کمتر حاصل گردید.
    کلید واژگان: احتراق بدون شعله, کاهش اکسیدهای نیتروژن, دینامیک سیالات محاسباتی, مدل مفهوم توزیع گردانه (EDC), کوره صنعتی دما بالا}
    Sajad Jabbari Neek, Mohamma Reza Jafari Nasr *
    Heat treatment furnaces play an important role in refinery and petrochemical systems. The emission of a huge amount of environmental pollutants such as nitrogen oxides (NOx) and carbon dioxide (CO2), along with the cost of repairs and periodic overhauls have given more attention to the optimization of the furnaces. Flameless combustion as a newly emerging process, with features such as reducing emissions of pollutant gases, uniform distribution of temperature profile along with reducing thermal stresses, and noise pollution in the torch, promising to change the conventional combustion systems and move them toward emission, operational, and maintenance costs reduction. In this study, the burner made by Sholeh-Sanat Company was investigated using the computational fluid dynamics under pre-heating conditions and oxygen concentrations of 3 and 6%. The furnace performance was considered in steady flameless conditions with eddy-dissipation concept (EDC). Flameless combustion characteristics were obtained in the torch and compared to conventional combustion; moreover, the temperature peaks were eliminated, and the temperature profile became more uniform. Also, in the 6% state, the mass fraction of nitrogen oxides and carbon dioxide compounds were observed to be about 400 and 3000 times decreasing respectively. Working under 3% mode, more uniform temperature profile and less nitrogen oxides were observed.
    Keywords: Flameless Combustion, Nitrogen Oxide Reduction, Computational Fluid Dynamics (CFD)- Eddy Dissipation Concept (EDC)}
  • احسان کرمی، محمدرضا جعفری نصر، سهیل پرخیال
    در این پژوهش از یک چرخه رانکین آلی (ORC) به منظور بازیافت گرمایی از کارخانه سیمان تهران بهره گرفته شد. همچنین با ارایه بهینه سازی های هم زمان ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی از بین سه سیال مورد بررسی، سیال مناسب با بالاترین بازده انتخاب و معرفی شد. به منظور طراحی چرخه رانکین آلی دو روش که یکی شامل مبدل احیاکننده و دیگری بدون مبدل می باشد، در نظر گرفته شد. با مطالعهیی مقاله های گذشته و بررسی سیال های استفاده شده، تصمیم گرفته شد که از بین سیال هایی که از منظر بهینه سازی ترمودینامیکی در مقاله های گذشته، بهترین سیال معرفی شده اند، سه نوع سیال آلی R245fa، R123 و نرمال پنتان در تحلیل های ترمودینامیکی و ترمواکونومیک مورد بحث و مقایسه قرار بگیرند. نتیجه ها نشان داد که در بهینه سازی ترمودینامیکی با مبدل احیاکننده سیال R123 با 76/17 درصد بیش ترین بازده را نسبت به دو سیال دیگر دارا است و بدون مبدل احیاکننده دوباره سیال R123 با بازده 20 درصد، بالاترین نرخ بازده اول را دارا است. همچنین نتیجه های بهینه سازی اقتصادی بیانگر آن است که سیال R123 با هزینه ی کل تولید توان برابر با 199/0 و 315/0 به ترتیب در چرخه بدون احیاکننده و چرخه با احیاکننده کم ترین هزینه ی تولید را نسبت به دو سیال دیگر دارد. در کل می توان نتیجه گرفت به منظور بازیافت گرمایی از منابع دما متوسط، چه از منظر بهینه سازی ترمودینامیکی و چه از نظر بهینه سازی ترمواکونومیک سیال R123 می تواند انتخاب مناسبی برای چرخه هی ORC باشد.

    کلید واژگان: بهینه سازی ترمودینامیکی, بهینه سازی ترمواکونومیک, چرخه ی رانکین آلی, کارخانه ی سیمان}
    Ehsan Karami, Mohammad Reza Jafari Nasr, Soheil Porkhial
    In this study, optimization of a waste heat recovery system (WHRS) that works by an organic Rankine cycle (ORC) from a cement plant is investigated. Energy and economic models of the system are presented. The energy model and thermo-economic model are developed according to the first law of thermodynamics and specific exergy costing method respectively. To design ORC, there are two major issue that are considered here. One issue with recperator and another without that. The first law of thermodynamic as an objective function to maximize the efficiency and economic objective function to minimize the total cost of electricity produced are used. Optimization methodology is based on genetic algorithm and performed by EES software. Also in order to determine the effect of the fluids on the cycle, three fluid included R245fa, R123 and n-pentene are examined and their results is discussed. The results showed that in the case of thermodynamics optimization without recuperator, R123 with 17.76% has the highest efficiency compared with the other fluids and with recuperator versus R123 with 20% is the best fluid. Moreover in thermoeconomic optimization R123 has the lowest total production cost compared with the other fluids with 0.199€/hr and 0.315€/hr in cycle without recuperator and with recuperator respectively. Here, it can be concluded that for the thermal recovery of medium-temperature sources, in thermodynamic optimization and thermoe-conomic optimization, R123 can be identified as a good choice for ORC cycles.

    Keywords: Thermodynamc optimization, Thermoeconomic optimization, Organic Rankine Cycle, Cement Plant}
  • نرگس نانواکناری، محمدرضا جعفری نصر *
    مبدل های حرارتی صفحه ای در صنایع غذایی کاربرد گسترده ای یافته اند. از عوامل موثر برکارایی این مبدل ها می توان فرایند رسوب گذاری را برشمرد. در این مطالعه، رسوب بلوری کلیسم سولفات از آب نیشکر بر سطح این مبدل ها شبیه سازی شده است.
    به منظور اعتباربخشی برنامه، میزان مقاومت رسوب به دست آمده از این پژوهش با اطلاعات آزمایشگاهی مقایسه شده است. تاثیر رسوب بر عوامل سرعت، دما و میزان انتقال حرارت نیز بررسی شده است. نتایج این بررسی نشان می دهد که بر اثر رسوب گذاری میزان سرعت افزایش ولی میزان انتقال حرارت و دما در طول زمان فرایند کاهش می یابند. در این پژوهش از روش الگوریتم طراحی سریع1 به منظور طراحی مبدل حرارتی برای محاسبه سطح انتقال حرارت مورد نیاز برای دو حالت (با رسوب و بدون رسوب) استفاده شده است. به عنوان یک مورد مطالعه صنعتی ازشیر نارگیل دراین طراحی استفاده شده است و ملاحظه می شود که در دبی (kg/s) 08/0 بدون رسوب مقدار سطح انتقال حرارت لازم معادل (m2) 065/0، در حالی که با رسوب این مقدار به (m2) 12/0 افزایش می یابد.
    کلید واژگان: مبدل های صفحه ای, شبیه سازی, رسوب کلسیم سولفات, آب نیشکر, شیر نارگیل, لگاریتم (روش) طراحی سریع, فلوئنت}
    N. Nanva Kenari, M. R. Jafari Nasr *
    Plate heat exchangers have recently widely used in most of the industries especially in food industry. Some factors on efficiency of this equipment such as fouling are so important in design. In this study the crystal sedimentation of calcium sulphate from cane water on the sole plate heat exchanger is simulated. In order to validate the determined sedimentation rate, the designed was compared with the available experimental data. Moreover, the effect of fouling on the velocity, temperature, and the amount of heat exchanger duty factors were studied. However, the temperature and duty will be decreased during the time of process by sedimentation. In this paper, Rapid Design Algorithm (RDA) was utilized to analyze the design. The result showed that amount of heat transfer was so dependent on the rate of fouling. For instance, for flow 0.08 (kg/s), the amount of required heat transfer surface is increased from 0.12 to 0.65 (m2) when the deposition of fouling on surface is considered.
    Keywords: Plate Heat Exchangers, Simulation, Fouling Calcium Sulfate, Sugar cane Juice, Coconut Milk, Rapid Design Algorithm, Fluent.}
  • مهدی منصوریان، محمدرضا جعفری نصر *، آبتین عطایی
    این مطالعه به تحلیل گرمایی اگزرژی و بررسی پارامترهای موثر بر کارایی برج های خنک کننده با سیال عامل آب شیرین و آب شور پرداخته است. بر اساس تعریف مدل اقتصادی هزینه های ثابت و متغیر، راندمان بهینه یک برج خنک کننده نیز تعیین شده است. این بررسی با مدل سازی یک برج خنک کننده و استفاده از داده های تجربی و ارایه یک کد برنامه نویسی شده در محیط نرم افزار EES انجام پذیرفته است. با توجه به کمبود منابع آب شیرین، استفاده از آب شور دریا گزینه مناسبی به نظر می آید. به همین علت در بررسی کارایی، خروجی های گوناگونی تحت تاثیر شوری های گوناگون با غلظت هایی از دامنه 1 g/kgتا 60 g/kg در نظر گرفته شد و تاثیر تغییرها در غلظت شوری بر روی کارایی و پارامتر های مرتبط با اگزرژی در کنار استفاده از آب شیرین مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد این تاثیر بر روی راندمان هوایی کاهشی 3 درصدی و برای راندمان آبی افزایشی 5/1 درصدی خواهد داشت. همچنین با بررسی تاثیر رسوب بر سامانه می توان نتیجه گرفت که افزایش رسوب باعث کاهش 15 درصدی کارایی برج خنک کننده، افزایش دمای آب خروجی و افزایش حجم مورد نیاز برج می شود.
    کلید واژگان: برج خنک کننده, تحلیل گرمایی, تحلیل اگزرژی, بهینه سازی, آب دریا, آب شیرین}
    Mehdi Mansourian, Mohammad Reza Jafari Nasr *, Abtin Ataei
    In this study, thermal, exergetic analysis and performance evaluation of seawater and fresh wet cooling tower and the effect of parameters on its performance is investigated. Base on the definition of an economic model for capital and variable costs, an optimized efficiency of a cooling tower has been evaluated. With modeling of a cooling tower and using of experimental results and a developed code in EES, this study has been performed. Due to lack of fresh water, seawater cooling is an interesting choice for future of cooling, so the effect of seawater in the range of 1 g/kg to 60 g/kg for salinity on the performance has been studied. Effect of changing the salinity of the water on performance and parameters which are related to exergy has been compared with a cooling tower which used fresh water. Results showed that decreasing of air efficiency about 3%, increasing water efficiency about 1.5% are some of these effects. Moreover with the formation of fouling the performance of cooling tower decreased about 15% which this phenomenon and its effects like increase in output water temperature and tower excess volume have been shown.
    Keywords: Cooling tower, Thermal analysis, Exergy analysis, Optimization, Seawater, Freshwater}
  • فیروز فاخری، محمدرضا جعفری نصر
    با توجه به اهمیت استفاده بهینه از انرژی به جهت کاهش اثرات مخرب زیست محیطی و هم چنین کاهش هزینه های عملیاتی، از تکنولوژی پینچ در واحد بازیابی بوتابل جهت صرفه جویی در مصرف انرژی استفاده شده است. سرویس های جانبی شامل آب 20 درجه سانتی گراد (cooling water) و بخار اشباع (Medium Pressure) جهت تبادل حرارت با مخلوط آب و بوتانل با درصد ترکیب مختلف در مبدل ها استفاده شده است. با تعیین اختلاف دمای مینیموم بهینه بین جریان های گرم و سرد به اندازه 5 درجه سانتی گراد (Tmin=5 C∆) می توان مقدار بار حرارتی سرویس های جانبی گرم و سرد با هدف گذاری انجام شده در حدود 16و 6 درصد به ترتیب برای سرویس های جانبی گرم و سرد کاهش داد.  برای شرایط موجود با هدف گذاری انجام شده مقدار هزینه های عملیاتی در سال می تواند تا 3/13درصد در حالت ایده ال کاهش یابد. اضافه و کم نمودن سطوح جدید هزینه های مربوط به راه اندازی (Capital Cost) تا 31662 دلار مازاد بر هزینه گذاری اولیه افزایش خواهد یافت. هزینه های مربوط به صرفه جویی انرژی تا 1/10 درصد کاهش می یابد که دوره بازگشت سرمایه 9/5 سال محاسبه شده است.
    کلید واژگان: تکنولوژی پینچ, بوتانل, سرویس جانبی, نمودار مرکب}
    Optimizing energy consumption is important for reducing environmental degradation and reducing operating costs. In this project, Pinch technology is used at the Butanol Recovery Unit to save energy. The Utilities include cooling water (20 ̊C) and pressure steam for exchanging heat with a mixture of water and butanol with different mixing rates. By reducing the optimal minimum temperature difference between hot and cold currents of 5°C (ΔTmin = 5 ̊C), the thermal load of the hot and cold Utilities can be reduced. This work by targeting of around 16% and 6%, will be decrease for hot and cold Utilities, respectively. In this project with targeted goals, operating costs per year can be reduced up to 13.3 percent in ideal condition. With increasing and lowering of new area the capital costs will increase to 31,662 $ an additional surplus on initial spending. Energy saving costs are reduced by up to 10.1%, with a return on investment of 5.9 year.
    Keywords: Pinch Technology, Butanol, Utility, Composite curve}
  • M.R. Jafari Nasr*, E. Mohammadi
    LNG production is an intense and complex process, in which the liquefaction accounts for more than 50% of costs. In recent years, design engineers have been made several attempts to optimize this process. The main objective was to increase the production yield and capacity, and minimize the costs. The most important process equipment in liquefaction stage is devoted to compact heat exchangers of Plate Fin or Spiral Wounded types. This article described the simulation of liquefaction cycle of Iran LNG project with triple mixed refrigerant to provide a new method for designing the plate heat exchanger used in this cycle; in addition, a simple method was introduced for selecting the best secondary surface based on the conceptual development of the volume performance index (VPI). The designed exchanger had the minimum surface area and volume. The reduction of required heat transfer surface area had a significant role in the reduction of investment capital cost in LNG production process. The liquefaction cycle of Iran LNG was fully investigated in this article as an industrial case. According to the simulation, the cold and hot surface areas of the plate heat exchanger, used in the given process, are as large as 3001m2 and 1933m2 with the overall heat transfer coefficient of 425 W/ m2K°; whereas, designing this exchanger by developed rapid design algorithm (RDA) significantly can be reduced the required cold and hot surface areas by 5.2 and 3.3 times, respectively. The overall heat transfer coefficient was also increased by 2 times.
    Keywords: Liquefied Natural Gas, Volume Performance Index, Rapid Design Algorithm}
  • الهام محمدی، محمدرضا جعفری نصر*
    فرایند تولید ال ان جی، از جمله فرایندهای فشرده و پیچیده ای است که بیش از نیمی از هزینه ها، در بخش مایع سازی آن مصرف می شود. در سال های اخیر، مهندسان طراح تلاش های زیادی برای بهبود عملکرد این فرایند بخرج داده اند و هدف عمده آنها افزایش بازده، بالابردن ظرفیت تولید و کمینه سازی هزینه ها بوده است. مهم ترین تجهیزات فرایندی به کار رفته در بخش مایع سازی، مبدل های حرارتی صفحه پره دار1 یا حلزونی2 هستند. در این مقاله، ضمن تشریح شبیه سازی چرخه مایع سازی پروژه ایران ال ان جی که برای به دست آوردن سطوح سرد و گرم مبدل صفحه پره دار به کار رفته در آن انجام شده، به ارائه روشی جدید به منظور طراحی بهینه این مبدل حرارتی پرداخته شده است. همچنین، روشی ساده، برای انتخاب بهترین سطح ثانویه براساس توسعه مفهوم شاخص عملکرد حجم3 معرفی شده است. شبیه سازی، سطوح حرارتی سمت سرد، گرم و ضریب کلی انتقال حرارت مبدل صفحه پره دار به کار رفته در فرایند مورد نظر را، به ترتیب، 2m 3001، 2m 1933 و K2W/m 425 نشان می دهد. با طراحی این مبدل با استفاده از رمزنگاری در محیط نرم افزار متلب و ابداع شیوه طراحی سریع، کاهش چشمگیری در سطوح سرد و گرم به میزان 2/5 و 3/3 برابر و افزایش ضریب کلی انتقال حرارت 2 برابری حاصل شده است. مبدل طراحی شده، کمترین مساحت سطح را به دست داده که کاهش مساحت سطح تاثیر به سزایی بر کاهش هزینه های سرمایه گذاری فرایند تولید ال ان جی داشته است.
    کلید واژگان: گاز طبیعی مایع شده, شاخص عملکرد حجم, شیوه طراحی سریع}
    E. Mohammadi, M. R. J. Nasr*
    LNG project is intrinsically a complex process that accompanied with liquefaction section. It almost dedicates the 50% of total project costs. Liquefaction section is the key point of this process and designers are commonly interested to keep the costs in lowest level and affect the process activeness. The most important elements in liquefaction process are heat exchangers that made by Plate Fin or Spiral Wounded types. In this paper, as a first step, a LNG liquefaction cycle with triple mixed refrigerator is simulated and then a new procedure for designing of plate fin heat exchanger is developed. A method also for selection of the best secondary surface based on volume performance index is presented. As a result the designed heat exchangers gives lowest volume and lower heat exchanger surface would have important role in reduction of investment costs. As a case study, a feedstock, belonging to pre-cooling unit of Iran LNG project, was used. The calculated surfaces by traditional simulation of cold and hot ends surfaces of heat exchanger and overall heat transfer coefficient (OHTC) are 3001 m2, 1933 m2 and 425 W/m2.K respectively. After designing an optimum geometry with new developed rapid design algorithm (RDA), the obtained surfaces for cold and hot ends and the overall heat transfer coefficient were 575 m2 and 842 W/m2.K respectively. The outcomes of this study revealed that a great significant reduction in design an industrial compact heat exchanger with cold and hot end surfaces about 5.2, 3.3 times lower respectively and about 50 percent increase in OHTC.
    Keywords: Liquefied Natural Gas, Volume Performance Index (VPI), Rapid Design Algorithm}
  • بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع پتروشیمی
    محمود حاجی محمدی، محمدرضا جعفری نصر
    این مقاله می کوشد لزوم و اهمیت اقدام به بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع پتروشیمی را با ارائه آمارها و مقایسه الگوی مصرف در کشور با کشورهای صنعتی ارائه نماید و سپس اصول اساسی، موانع موجود، اولویت بندی اقدامات عملی و اجرایی مورد نیاز را شرح دهد و مثالهایی را برای بهبود عملیات بهره برداری، جایگزینی حاملهای انرژی مصرفی، بهبود کارایی تجهیزات و دستگاه ها، بهینه سازی فرایندهای موجود یا جایگزینی آنها با فرایندهای جدید و با انرژی کمتر ارائه دهد. همچنین زمینه های اصلی و اولویت دار پژوهشی در بهینه سازی مصرف انرژی ذکر شده است. ترکیب و ساختار یک کمیته انرژی در یک مجتمع تولیدی پتروشیمی با عنایت به ساختارهای سازمانی موجود و وظایف و مسئولیتهای آن ارائه شده است. هدف این مقاله آگاه سازی، آشناسازی، ارائه اولویتهای پژوهشی، ارائه روش های بهینه سازی و هدایت مدیران و کارشناسان شاغل در صنعت پتروشیمی در جهت بهینه سازی مصرف انرژی و چگونگی اقدام و راهبری آن است.
    کلید واژگان: انرژی, بهینه سازی مصرف انرژی, مدیریت انرژی, صنایع پتروشیمی}
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال