فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک ایران
سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 39، تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/06/25
  • تعداد عناوین: 5
|
  • فرزاد محمدخانی، ناصر شوکتی، نوید فرخی، فرامرز رنجبر صفحات 6-22
    برای ارزیابی عملکرد موتور لازم است موتور به صورت تجربی آزمایش گردد. مقدار زیادی از انرژی سوخت در محفظه تست موتور تلف می شود. در این مطالعه یک سیکل رانکین با سیال آلی به منظور تولید توان از این گرمای اتلافی مورد استفاده قرار گرفته است.گرمای اتلافی در سه مبادله کن گرمایی شامل پیش گرمکن، تبخیرکن و فوق گرمکن بازیابی می شود. این مبادله کن های گرمایی بصورت جداگانه طراحی شده اند و کل سیستم از دیدگاه انرژی و اگزرژی تحلیل شده است. در نهایت یک مطالعه پارامتری به منظور بررسی تاثیر مشخصه های دمایی بازیابی گرما بر پارامترهای مهم ترمودینامیکی و انتقال حرارت سیستم انجام شده است. نتایج نشان می دهند که سیکل رانکین با سیال آلی با بهره گیری از گرمای اتلافی توانی معادل%85/8 توان موتور را بازیابی می کند.
    کلیدواژگان: اگزرژی، سلول تست موتور، سیکل رانکین با سیال آلی، بازیابی گرما، مبادله کن گرمایی
  • مهدی صنیعی نژاد صفحات 23-67
    در مقاله پیش رو دقت مدل آشفتگی دو معادله ای K-w SSTو مدل گذار K-w Transition در تسخیر فیزیک آیرودینامیک خارجی حول ایرفویل کلاسیک ناکای سری0012 یا در اصطلاح NACA0012در هر دو رژیم تراکم ناپذیر (با عدد رینولدز 6 میلیون) و تراکم پذیر زیرصوت (با اعداد ماخ 3/0 الی 9/0 و اعداد رینولدز 1 میلیون الی 100 میلیون) بررسی دقیق شده اند تا با مقایسه نتایج بتوان اختلاف میان فرض جریان تماما آشفته با فرض جریان گذار (جریان ترکیبی تماما آرام+ ناحیه گذار + جریان تماما آشفته) بر روی ضرایب آیرودینامیکی را به درستی مشخص نمود. در همین راستا تعداد قابل توجهی از حساسیت سنجی ها مشتمل بر تغییر درعدد ماخ جریان آزاد (در رژیم تراکم پذیر)، عدد رینولدز جریان آزاد، تغییر در زاویه حمله جریان برخوردی، تغییر در تراکم شبکه محاسباتی و تغییر در شدت آشفتگی جریان آزاد هستند. در هر تحلیل سعی شده است تا حساسیت نقطه وقوع گذار و پارامترهای تاثیر گذار بر آن در نتایج عددی حاصله و میزان انطباق نتایج بر مبانی تئوریک منتشره در خصوص فیزیک گذار[1] و نیز پارامترهای تاثیرگذار بر روی اندازه برآ، پسا، شیب منحنی برآ، توزیع فشار و ضرایب برآ و پسای اصطکاکی و فشاری این ایرفویل مورد بررسی دقیق قرار گیرند. کلیه نتایج به دست آمده در این مقاله و استنتاج های به عمل آمده از روی نتایج عددی، با تعداد زیادی از نتایج منتشره در مقالات معتبر مقایسه دقیق شده اند[1] Transition
    کلیدواژگان: فرآیند گذار، ایرفویل کلاسیک متقارن، ضرایب آیرودینامیکی، جریان تراکم ناپذیر، جریان تراکم پذیر
  • محمدعلی اردکانی، فواد فرحانی، محسن مزیدی صفحات 68-82
    از جمله عوامل محیطی موثر بر عملکرد برجهای خنک کن هلر تغییرات دمای محیط و وزش باد است که باعث اختلال در کارکرد عادی برج ها شده و می تواند مشکلات اقتصادی قابل توجه ای به همراه داشته باشد. در این مقاله با استفاده از تحقیقات میدانی، تحلیلی تاثیر این عوامل به طور مجزا بر عملکرد حرارتی بخش بخار یک نیروگاه نمونه با تولید 240 مگاوات ساعت، بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت باد تا 6 متربرثانیه در شرایط دمای محیط ثابت، بازده بخش بخار بطور میانگین 52/2% و به ازای افزایش 10 درجه سانتیگرادی دمای محیط در شرایط عدم وزش باد، بازده این بخش 4/3% کاهش می یابد که این مقدار به ترتیب معادل 8/16 و 24 مگاوات ساعت است.
    کلیدواژگان: بررسی میدانی، بررسی تحلیلی، دیدگاه اقتصادی، عملکرد حرارتی، برج خنک کن هلر
  • مهدی نوروزی، محمدحسن جوارشکیان، محمود پسندیده فرد صفحات 83-106
    در این تحقیق با استفاده از روش المان مرزی، نرم افزاری جهت شبیه سازی جریان کاویتاسیون جزئی حول هندسه های با مقاطع دایروی (متقارن محوری) و بیضوی (شبه سه بعدی) ارائه می شود. با توجه به سرعت بالای همگرایی تحلیل متقارن محوری در روش المان مرزی، ابتدا جریان کاویتاسیون حول هندسه های با مقطع دایروی شبیه سازی شده و سپس از نتایج این تحلیل جهت شبیه سازی جریان حول هندسه های با مقطع بیضوی استفاده می شود. بدین منظور، با استفاده از بیان انتگرالی تئوری گرین، رینگ های چشمه و دوگان روی مرزهای حل توزیع و برای شبیه سازی انتهای کاویتی، از دو مدل ساده و جت بازگشتی استفاده می شود. طول کاویتی مقداری ثابت و ورودی مساله است و شکل کاویتی و عدد کاویتاسیون از نتایج این شبیه سازی است. به منظور اعتبارسنجی نتایج، معادلات ناویر-استوکس به روش مخلوط چندفاز نیز حل شده و سرعت همگرایی و دقت آن با نتایج روش حاضر مقایسه می شود. مقایسه نتایج حاضر با نتایج تجربی و عددی توانایی این روش را در شبیه سازی جریان کاویتاسیون جزئی حول هندسه های با مقاطع دایروی و بیضوی را با سرعت همگرایی بالا و دقت نسبتا مطلوب تایید می کند.
    کلیدواژگان: کاویتاسیون جزئی، المان مرزی، جت بازگشتی، شبه سه بعدی، کاویتاتور بیضوی
  • سیروس صائب، محمدرضا جعفری نصر، محمد قدیمی صفحات 107-124
    کولرهای هوایی (مبدلهای حرارتی هوا خنک) یکی از مهمترین و پرکاربردترین اجزاء سیستمهای تبادل انرژی در صنایع نیروگاهی، پتروشیمی و پالایشگاهی هستند که وظیفه خنک کاری سیال سیستم را به واسطه هوا بر عهده دارند. از آنجایی که امروزه مقوله انرژی و آلودگی های محیط زیست در دنیا از اهمیت بالایی برخوردار گردیده، طراحی کولر هواییبا کمترین مصرف انرژی الکتریکی و استهلاک قطعات مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. بهبود عملکرد کولرهای هوایی از نقطه نظر حرارتی، کاهش نرخ رسوب گرفتگی و هزینه های تعمیرات و نگهداری یکی از موضوعات پژوهشی کاربردی است که در این مقاله برای تبیین آن تلاش شده است. در این مطالعه نصب وسایل آشفته ساز که در واقع افزاینده ضریب انتقال حرارت سیال در سمت لوله های دستگاه است مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مطالعه موردی، عملکرد سیستم آب خنک کاری یک نیروگاه گازی با استفاده از مدلسازی آشفته سازهای جریان مختلف (سیم فنری، نوارهای تابیده و شبکه سیمی)به صورت مقایسه ای مورد بررسی قرار گرفته و ملاحظه گردید که آشفته ساز نوع سیم فنری در آن کاربری مناسب تر عمل می نماید. مقایسه ای نیز در خصوص مصرف انرژی بین طرح اولیه و طرح ارتقاء یافته کولر هوایی در فصول مختلف سال انجام شده است که حاصل عدم نیاز به حضور یکی از فن ها در مدار در بدترین شرایط بهره برداری است. بررسی اولیه اقتصادی نیز نشان میدهد اجرای این روش 20 درصد بهبود اقتصادی در طول 10 سال استفاده از آن را در بر خواهد داشت.
    کلیدواژگان: آشفته ساز جریان، کولر هوایی، سیم فنری، نوارهای تابیده، شبکه سیمی
|
  • Farzad Mohammad Khani, Naser Shokati, Navid Farokhi, Faramarz Ranjbar Pages 6-22
    To evaluate the performance of an engine, it is needed to test engine experimentally. A Large amount of energy is wasted in the engine test cell. In the present work, in order to generate power from the waste heat, an Organic Rankine Cycle (ORC) is used. The waste heat is recovered in three separate heat exchangers (preheater, evaporator and superheater). These heat exchangers are separately designed, and the whole system is analyzed from the energy and exergy viewpoints. Finally, a parametric study is performed to investigate the effects of heat recovery temperature characteristics on important thermodynamic and heat transfer parameters. The results show that applying the ORC, recovers the heat losses equivalent to 8.85% of the engine power.
    Keywords: Exergy, Test engine cell, Rankine cycle with organic fluid, Heat recovery, Heat exchanger
  • Mehdi Sanienejad Pages 23-67
    In the following paper, the accuracy of full turbulent K-e and transitional K-w models in external aerodynamic capturing of NACA0012 in both incompressible regime (Re number of 6 million) and subsonic compressible regime (Mach number of 0.3 to 0.9 and Re number of 1 million to 100 million) have been comprehensively investigated until using comparison between both results, the differences between full turbulent and transitional flow (combined fully laminar + transition region + fully turbulent) assumptions in aerodynamic coefficients specified accurately. Among these investigations, some sorts of sensitivity analysis, including changes in free-stream Mach number, free-stream Reynolds number, free-stream angle of attack, grid density and free stream turbulence level have been done. Also the effects of transition inception point and affecting parameters, and the magnitude of the conformity between numerical results and theoretical concepts about transition and related effective parameters on the magnitude of lift, drag, lift-slope, pressure distribution, and pressure/friction lift-and-drag coefficients have been investigated in detail. To confirm the validity and the accuracy of the results, the numerical results have been compared with some published references.
    Keywords: Transition, Classical symmetric airfoil, Aerodynamic coefficients, Incompressible flow, Compressible flow
  • Mohammadali Ardakani, Foad Farhani, Mohsen Mazidi Pages 68-82
    Ambient temperature variations and cross winds are the most important environmental parameters affecting the performance of cooling towers, which can result in considerable economical losses to a power plant. In this paper, field and analytical study of these parameters and their effects on the performance of Heller cooling towers from economical point of view have been presented for a typical 240 MW power plant. Results show that at constant ambient temperature, with the increase in wind speed up to 6 m/s, the performance of the steam section of the power plant decreases by an average of 2.52%. Similarly, under still-air condition (no-wind condition), a 10 °C increase in the ambient temperature results in about 3.4% decrease in the performance of the steam section. The percentages of decrease in the performance of the steam section of the power plant are equivalent to reduction in the produced power amounting to 16.8 MW and 24 MW, respectively.
    Keywords: Field study, Analytical study, Economical point of view, Thermal performance, Heller cooling tower
  • Mehdi Nowrozi, Mohammad Hasan Javarashkian, Mahmood Pasandide Fard Pages 83-106
    In this research a software is developed to simulate the partial cavitation over the axisymmetric and quasi three-dimensional bodies using a Boundary Element Method (BEM).According to desirable convergenceof axisymmetric simulation in BEM, first the axisymmetric cavitation flow is simulated and this result is used to simulate quasi three-dimensional bodies. In order to simulate the cavitation flow, the source and dipole rings are distributed on body and cavity boundaries, Using Green's theorem integral expression and to simulate closure of cavity, two models is used: simple closure model and re-entrant jet model. The constant length of the cavity is initial prediction and the cavitation number and shape of cavity are the main results of this simulation. The validation of solution, the Navier-Stokes equations based on mixture model is compared to BEM results in convergense and accuracy. Compression between this results and other experimental and numerical simulation show the ability of BEM in simulation of cavitation flows with desirable convergence and relatively good accuracy.
    Keywords: Partial cavitation, Boundary element, Re-entrant jet, Quasi three dimensional, Elliptical cavitator
  • Siroos Saeb, Mohammadreza Jafari Nasr, Mohammad Ghadimi Pages 107-124
    Applications of heat transfer enhancement by tube inserts (turbulators) have been used in many industries such as power plants, refineries and petrochemicals plants. The main objective is typically viewed primarily as a means to improve and to intensify the thermal performance, size and capital cost reduction of heat exchangers and air coolers. This article introduces a procedure for considering of heat transfer enhancement in a typical air cooler using different turbulators such as Wire coils, Twisted tape and Wire matrixes. Due to increase of the effective surface area, increase of eddies and back mixing in fluid and consequently increase of heat transfer rate, the required heat transfer area is reduced significantly. The case study shows application of wire coil inserts is more effective than others and goes beyond the size reduction. The comparison is revealed that about 20 percent improvement in total cost for 10 years operation of the existing air cooler equipped with the turbulator.
    Keywords: Flow turbulator, Air cooler, Wire coils, Twisted tape, Wire matrix