m. vajdi
-
افزایش جمعیت جهانی و کاهش ذخایر سوخت های فسیلی، همراه با تغییرات محیطی ناشی از افزایش تقاضا برای انرژی تجدیدپذیر، موجب شده اند که تامین پایدار، کافی و مقرون به صرفه این منابع به یکی از چالش های مهم موجود تبدیل شوند. مطالعه حاضر به بررسی چرخه تولید توان بر پایه انرژی زمین گرمایی و خورشیدی با هدف بهینه سازی عملیاتی، افزایش کارایی و کاهش هزینه های تولید انرژی می پردازد. این مطالعه از نرم افزار EES برای تحلیل اگزرژی و اگزرژی- اقتصادی استفاده کرده و با استفاده از روش بهینه سازی تاگوچی به شناسایی حالت های بهینه عملیاتی پرداخته است. نتایج نشان می دهند که این سیستم تحت شرایط بهینه، می تواند بازده قانون اول را تا 17% نسبت به مقدار میانگین افزایش و تخریب اگزرژی کل را تا 50% نسبت به میانگین کاهش دهد. همچنین نتایج نشان می دهد که تبخیرکن متصل به گردآور خورشیدی و دمای چگالنده، اصلی ترین عوامل تاثیرگذار بر بازده قوانین اول و دوم، کاهش تخریب اگزرژی و نرخ هزینه تخریب اگزرژی هستند.
کلید واژگان: تحلیل انرژی، تحلیل اگزرژی، چرخه رانکین آلی، روش تاگوچی، بهینه سازی، طراحی آزمایشThe global population increase and the depletion of fossil fuel reserves, along with environmental changes caused by the rising demand for renewable energy, have turned the sustainable, adequate, and cost-effective supply of these resources into a significant challenge. The current study examines the power generation cycle based on geothermal and solar energy, aiming to optimize operational procedures, increase efficiency, and reduce energy production costs. This study utilizes EES software for exergy and exergy-economic analysis and employs the Taguchi optimization method to identify optimal operational conditions. Results show that, under optimal conditions, this system can increase the first law efficiency by up to 17% compared to the average and reduce the total exergy destruction by up to 50%. Furthermore, the results indicate that the evaporator connected to the solar collector and the condenser temperature are the main factors affecting the efficiency of the first and second laws, reducing exergy destruction, and the cost rate of exergy destruction
Keywords: Energy Analysis, Exergy Analysis, Organic Rankine Cycle, Taguchi Method, Optimization, Experimental Design -
با توجه به اهمیت انرژی و کاهش منابع انرژی فسیلی، تولید انرژی الکتریکی توسط انرژی های نو در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش از انرژی زمین گرمایی و خورشیدی استفاده شده است. بررسی با دیدگاه های انرژی و اگزرژی برای چرخه انجام گرفته و براساس قوانین اول و دوم ترمودینامیک میزان کارایی کلی سیکل و هرکدام از اجزا تعیین شده است. تحلیل اقتصادی به عنوان ابزاری کارآمد برای بررسی هزینه ی توان تولیدی مورد استفاده قرار گرفته و هزینه ی تولید محصول تعیین شده است. نتایج نشان گر بیشترین تخریب اگزرژی به ترتیب در کلکتور خورشیدی، اواپراتور دمابالا و کندانسور چرخه است. بیشترین راندمان قانون دوم مربوط به توربین پرفشار است، در حالی که توربین کم فشار بیشترین مقدار درصد فاکتور اگزرژی اقتصادی را داراست. هزینه ی متوسط تولید برق براساس توان تولیدی دو توربین کم فشار و پرفشار برابر (0.102$/kwh) به دست آمده است.کلید واژگان: انرژی خورشیدی، انرژی زمین گرمایی، تحلیل اقتصادی، انرژی، اگزرژیThe increasing energy demand in industrial and operational units and corresponding concerns about the limited fossil resources as well as environmental pollutions urge the researchers to generate electricity from renewable energy sources such as wind, geothermal, solar, and biofuels. In the present work, the use of solar and geothermal energy in producing electricity is investigated. The proposed cycle is capable of producing power by using both solar and geothermal energy sources simultaneously or can be used separately to generate electricity. Organic Rankine Cycles (ORCs), which benefit working fluids like refrigerants, have been employed. These cycles are able to produce electricity from low-temperature energy sources. The cycle is designed to employ two evaporators as high temperature and low temperature ones and, consequently, is equipped with two turbines as high and medium pressure ones. The governing equations of mass balance and first and second laws of thermodynamics were applied to each cycle component. A numerical code is written and solved by EES software. The performance of the proposed cycle was analyzed by energy and exergy viewpoints and the first and second law efficiencies were calculated. Therefore, the amount of exergy destruction and exergy efficiency of each component was defined. To evaluate the cost of the final product, which is electricity, exergoeconomic analysis, as an efficient tool, was carried out and the final cost of products was defined. Parametric study of the effect of different designing parameters, such as pinch point temperature difference and evaporator temperature on the energy and exergy performance and cost of the product was done. The obtained results showed that the best second law efficiency was related to high-pressure turbine, whereas the low-pressure turbine acquires the highest value of exergoeconimc factor. The average electricity production cost based on power generation in low- and high-pressure turbines was calculated as (0.102$/kwh).Keywords: solar energy, Geothermal Energy, Economic analysis, Energy analysis, Exergy Analysis
-
در تحقیق حاضر به بررسی افزایش انتقال گرمای همرفتی از یک صفحه مسطح که در آن یک تیغه نازک با سرعت معینی در مجاورت صفحه در حال دوران است پرداخته شده است. برای انجام این پژوهش عددی از روش حجم محدود با تعریف مش لغزنده و مرز رابط به منظور لحاظ نمودن حرکت دورانی تیغه در درون دامنه ی محاسباتی استفاده شده است. معادلات بقای جرم، اندازه حرکت و انرژی به صورت دوبعدی و گذرا برای جریان هوا با خصوصیات فیزیکی ثابت توسط نرم افزار Fluent حل شده و جزییات میدان های جریان و دما ایجاد شده در قسمت بالای صفحه استخراج شده است. عدد رینولدز دورانی تیغه در محدوده 5460 - 1365 تغییر داده شده و پارامتر بی بعد فاصله قایم انتهای تیغه از صفحه به طول تیغه(d/D) در محدوده 420/0 - 105/0 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشانگر بهبود انتقال گرما با افزایش سرعت دورانی تیغه مخصوصا در سمت مقابل تیغه بوده در حالی که تاثیر پارامتر d/D تنها در ناحیه محدودی از مرکز صفحه محسوس بوده و با افزایش آن عدد ناسلت محلی در آن ناحیه اندکی کاهش یافته است.
کلید واژگان: افزایش انتقال حرارت، روش فعال، تیغه دورانی، صفحه مسطح، شبیه سازی عددی، روش حجم محدودHeat transfer enhancement from a flat plate in which a thin blade is rotating at a certain speed in the vicinity of the plate has been investigated in the present study. For this numerical study, the finite volume method was used in which the rotation of the blade was simulated by the definition of sliding mesh and interface boundary within the computational domain. The equations of mass, momentum, and energy were solved in two-dimensional and transient form for airflow with constant physical properties using Fluent commercial software and the details of the flow and thermal fields were obtained at the top of the plate. The rotational Reynolds number of the blade has been changed in the range of 1360-5460 and the dimensionless parameter of blade-end-to-plate distance to the blade length (d/D) was ranged from 0.105 to 0.420. The results indicated that heat transfer from the plate is improved by increasing the rotational speed of the blade, especially on the front side of the rotating blade, while the effect of the d/D was effective only over a limited area of the plate central section
Keywords: Heat transfer enhancement, active method, rotating blade, flat plate, Numerical simulation -
An asymmetric numerical study has been performed to investigate the effect of utilizing circular porous fins on heat convection inside of an annulus enclosure. The walls are considered to be at a constant temperature. The porous fins are installed on the outer wall, and other walls are insulated. Governing equations discretized using the FVM based on the second-order upwind scheme. The effect of different parameters on heat transfer enhancement inside the annulus, such as annulus inclination angle, annulus aspect ratio, Darcy number, Rayleigh number, thermal conductivity, the position of fins, number, and length of fins, has been investigated. Results declared that increasing Darcy number from a certain value would enhance the average Nusselt number dramatically at both aspect ratios, even though annulus with an aspect ratio of 3:1 has a higher value of average Nusselt number compared to the aspect ratio of 2:1. It has been illustrated utilizing low relative solid to fluid phase thermal conductivity nullify the effect of the increasing number of porous fins on heat transfer enhancement but, by increasing relative thermal conductivity to Ke=100, installing four porous fins on the inner cylinder increases the average Nusselt number by 7 percent compared to using only one fin.
Keywords: Natural convection, Annulus cavity, Circular porous fins, Laminar flow, Heat transfer enhancement -
Scientia Iranica, Volume:28 Issue: 5, Sep-Oct 2021, PP 2671 -2683In this paper, forced, free, and mixed convections in incompressible flow were studied numerically. Nano-sized Al2O3, TiO2, MgO, and ZnO ceramics with water were considered as nano-fluids. Simulations were carried out for cavity flow with different boundary conditions and aspect ratios, as well as flow over stationary and rotating cylinders. The mean Nusselt number ((Nu) ̅) and friction factor for cavity flow and (Nu) ̅ for flow over a cylinder were compared for different nano-fluids. A new code was developed in FORTRAN 95 for numerical simulations. A fifth-order Runge-Kutta method for time discretization and a characteristic-based scheme for convective terms were used in this code. The averaging scheme on the secondary cells is used to obtain viscous fluxes. Primary results are validated with other researcher's outputs. Results showed that MgO-water and ZnO-water had maximum and minimum heat transfer rates, respectively. Moreover, maximum and minimum shear stresses were recorded for the Al2O3-water and TiO2-water, respectively. Using nanofluid increases the heat transfer rate between 15 and 37 percent depending on the Richardson number and selected nano-particles.Keywords: Nano-fluid, mixed convection, cavity, Flow over a cylinder, Richardson number
-
سامانه های با پیشرانه جامد به دو دسته سامانه های با پیشرانه متصل به بدنه و پیشرانه ی کارتریجی تقسیم می شوند. در سامانه های با پیشرانه متصل به بدنه، لاینر یک چسب پلیمری است که وظیفه اتصال میان پیشرانه و بدنه را به عهده دارد، بنابراین می بایست دارای استحکام مکانیکی و چسبندگی کافی باشد. نوع و مقدار هر یک از اجزاء این ترکیب پلیمری نقش مهمی در استحکام آن دارد. در این پژوهش اثر مقدار گستراننده ی زنجیر در بازه ی 6-4 درصد و نیز پرکننده ها در بازه ی 17-9 درصد، بر استحکام کششی لاینر بر پایه HTPB و نیز چسبندگی لاینر به پیشرانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش مقدار گستراننده ی زنجیر، استحکام چسبندگی لاینر به پیشرانه و نیز استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست لاینر افزایش می یابد. همچنین مشخص گردید افزایش مقدار پرکننده تا 15درصد، سبب بهبود استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست می شود در حالی که افزایش مقدار پرکننده با کاهش قابلیت نفوذ پذیری لاینر به سطح پیشرانه، چسبندگی لاینر به پیشرانه را کاهش می دهد
کلید واژگان: استحکام کششی، استحکام چسبندگی، گستراننده ی زنجیر، پیوندهای یورتانی، پرکنندهSolid propellant systems are basically two types: case bonded and cartridge. Liner, as a polymeric glue, is responsible for bonding propellant to casing in case bonded ones, therefore, it must have sufficient mechanical and adhesive strength. The type and amount of each component of polymeric composition plays an important role in liner strength. In this research, effect of chain extender content (4-6 percent) and fillers (9-17 percent) on tensile strength of liner based on HTPB and bonding strength of liner-propellant was investigated. The result showed that with increase in amount of chain extender, bonding strength between liner and propellant, tensile strength and elongation at break liner was increased. In addition, it was found that increase in fillers content up to 15 percent improve tensile strength and elongation at break, whiles increase in fillers, decrease bonding strength through decrease in permeability of liner into propellant surface.
Keywords: Tensile Strength, Bonding Strength, Curing Agent Ratio, Urethane Linkage, Processability -
میکرومیکسرها یکی از اجزاء مهم سیستم های میکروسیالاتی هستند که برای اختلاط دو سیال در فازهای مایع یا گاز به کار می روند. از آن جا که مقیاس این دستگاه ها در حدود میلی متر است و جریان سیال نیز در رینولدزهای پایین صورت می گیرد، لذا استفاده از هندسه های مناسب برای تسریع روند اختلاط در طول مسیر کانال ضروری است. برای افزایش میزان اختلاط از دو استوانه در مسیر جریان با سرعت های دورانی مختلف استفاده شده که روشی فعال برای اختلاط است. شبیه سازی اختلاط و جریان سیال با روش های عددی و اجزای محدود انجام شده است. برای حل معادلات از نرم افزار کامسول استفاده شده و نتایج به صورت کانتورهای جریان و غلظت ارایهشده است. نتایج به دست آمده تطابق قابل قبولی با کارهای قبلی داشته و نشان می دهد که استفاده از استوانه های دوار باعث افزایش اختلاط نسبت به حالت استوانه های ساکن می شود.
کلید واژگان: میکرومیکسر، روش فعال، اختلاط، استوانه مدور، شبیه سازی عددی، روش اجزای محدودMicro-mixers are one of the important components of micro-fluid systems. Micro mixers are small devices that are used to mix two different fluids which can be liquid or gas phases. Since the scale of these devices is very small and fluid flows with very low Reynolds. At lower Reynolds numbers, the fluid's diffusivity is the dominant parameter to mix the fluids. If the flow is forced to create vortices, mixing phenomena will improve considerably. So using the appropriate geometries to create vortices and accelerate the mixing process along the channel is essential. In this study, two cylinders are used to enhance the mixing which is a passive method.Despite other mixing accelerators, cylinders are better because of their smaller drag coefficient. Rotating cylinders can help the mixing phenomena by means of fluid no-slip boundary condition. Since a rotating cylinder can change the path lines of fluid particles and help the mixing process, both cylinders is used geometry rotate clockwise or counter clockwise. Simulation of mixing and fluid flow, accomplished with numerical methods and finite element. Governing equations are solved by means of COMSOL software and the results are shown as contours of pressure and concentration.Four different cases are considered base on the combination of rotation direction of cylinders. To verify the numerical method, simulation of a T-mixer is done by standard input data and compared with previous works, data. Results for a T-shaped mixer are in good agreement with reference data. Then, simulation of flow around stationary cylinders is done and results are compared with different rotating cases. It can be admitted that two rotating cylinders are better. However, two cases in which the rotational direction of cylinders are the same, improve mixing much better. In these two cases, cylinders force the fluid particles to enter the other fluids region and mix with each other.
Keywords: Micro mixer, active method, concentration, rotary cylinder, numerical simulation, finite element method
- 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.