فهرست مطالب

نشریه فناوری های نوین در سیستم های انرژی
سال یکم شماره 2 (پیاپی 102، تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/05/25
  • تعداد عناوین: 5
|
  • رضا گورکی، حسین بیکی * صفحات 1-17
    انتقال حرارت از سطوح کروی بدلیل استفاده گسترده آنها در صنعت و مهندسی شیمی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مطالعه انتقال حرارت از سطح کروی به کمک نانوسیالات توسط دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت و تاثیر نوع و غلظت نانوذرات بر نرخ انتقال حرارت بررسی شد. از مدلهای مختلف جریان جهت دست یابی به نتایج بهینه استفاده گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج حاصل از روابط نیمه تجربی معتبر مورد مقایسه قرار گرفت و در نهایت مدل RNG k-&epsilon جهت شبیه سازی برگزیده شد. نتایج حاصل از شبیه سازی از تطابق بالایی با راوبط تجربی برخوردار بود. در شبیه سازی ها از نانوسیالات با جنس و غلظت های متفاوت جهت بهبود نرخ انتقال حرارت استفاده شد. نتایج حاصل بهبود انتقال حرارت توسط نانوسیالات را نشان داد و همچنین با افزایش غلظت نانوذرات انتقال حرارت بهبود یافت. استفاده از نانوسیالات حاوی نانوذرات با رسانش هدایتی بالاتر دارای ضریب تاثیر بیشتری بود و در رینولدزهای پایین میزان تاثیر نانوسیالات بر نرخ انتقال حرارت چشمگیرتر بود. با افزایش رینولدز از میزان تاثیر نانوسیالات بر میزان انتقال حرارت کاسته شد. همچنین عدد ناسلت با افزایش غلظت نانوذرات کاهش یافت در حالی که با افزایش عدد رینولدز با افزایش همراه بود.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، سطح کروی، نانوسیالات، CFD
  • نرجس محسن نیا *، ملیکه محسن نیا، محمد مقیمان صفحات 18-27
    در این مقاله به منظور بررسی ارتباط بین افت فشار سیکلون جداسازی و پارامترهای هندسی سیکلون غبارگیری، سه نوع شبکه عصبی مصنوعی انتشار بازگشتی [1] ، شبکه عصبی تابع پایه شعاعی [2] و شبکه عصبی رگرسیون تعمیم یافته [3] به کارگرفته شده اند. پس از آموزش آن ها با داده های تجربی، پارامترهای بهینه عملکردی هر کدام شبکه ها، با روش جستجوی چند مرحله ای [4] به دست آمده اند. شبکه ها بر اساس میزان ضریب همبستگی [5] ، خطای مربع میانگین و زمان آموزش باهم مقایسه شده و مشاهده شد که هر سه شبکه می توانند با موفقیت سیکلون را مدل کنند. شبکه تابع پایه شعاعی با ضریب همبستگی برابر با 1 بالاترین عملکرد تعمیم یافته [6] و با خطای میانگین مربع [7] برابر با 7-10×6067/1 کم ترین خطا را نسبت به دو شبکه دیگر دارد. پاسخ پیش بینی شبکه انتخابی با پاسخ روش های تجربی و آماری مقایسه شده و برتری شبکه عصبی انتخابی نسبت به سایر مدل ها به وضوح مشخص شده است. نتایج نشان می دهند که شبکه عصبی می تواند جایگزین بسیار خوبی برای مدل سازی افت فشار سیکلون ها باشد.
    کلیدواژگان: سیکلون، افت فشار، ابعاد هندسی، شبکه عصبی، ضریب پخش، نرون
  • محمدرضا صفاریان، امیرمسعود مدثر * صفحات 28-37
    مدل سازی و شبیه سازی پیل سوختی متانولی با استفاده از نرم افزارهای متلب و کامسول در این پژوهش انجام شده است. در ابتدا مدلسازی انجام شده با نرم افزار متلب با داده های آزمایشگاهی راستی آزمایی شده و سپس از این مدل برای بررسی پارامترهای مورد مطالعه بر کارکرد پیل استفاده شده است. تاثیر غلظت روی نمودار پولاریزاسیون، تاثیر چگالی جریان تبادل و ضریب انتقال روی اتلاف ولتاژ، تاثیر استفاده از کاتالیست های کربنی معمولی و نانولوله های کربنی روی اتلاف ولتاژ و اثر افت دما بر روی افت پتانسیل مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که هر چقدر غلظت متاتول ورودی افزایش یابد نمودار پولاریزاسیون سطح وسیع تری را اشغال می نماید. همچنین مشخص شد که با افزایش دانسیته جریان، غلظت متانول کاهش می یابد. نتایج تاثیر چگالی جریان تبادل و ضریب انتقال روی اتلاف ولتاژ پیل نشان می دهد که با افزایش اورپتانسیل، نمودار پولاریزاسیون و توان به سمت مقادیر پایین تر گرایش می یابند.
    کلیدواژگان: پیل سوختی متانولی، مدل سازی، افت فعالیت، اورپتانسیل، افت پتانسیل، پولاریزاسیون
  • بهنام بیگانه طلب *، حسام الدین سالاریان صفحات 38-47
    دراین مقاله به بررسی روش عددی ذخیره انرژی حرارتی جهت کاهش زمان ذوب ماده تغییرفازدهنده در مبدل حرارتی دولوله ای با استفاده ازنرم افزارفلوئنت پرداخته شده است با توجه به افزودن نانو ذرات آلومینیوم اکسید و نانو ذرات مس به ماده تغییرفازدهنده با درصد حجمی مختلف میزان زمان ذوب شدگی ماده تغییرفازدهنده بررسی شده است، در این تحقیق از دو ماده تغییرفازدهنده مختلف به نامهای پارافین و n- اکتان استفاده شده وهمچنین برای مدل سازی سیستم ذخیره انرژی حرارتی نتایج حاصل را با نتایج تجربی مدل جیس متی و آدکمار وهمکارانش مقایسه گردیده است ونشان میدهد که نتایج عددی هم خوانی بسیارخوبی با نتایج تجربی دارند وپس از آن اثرات پارامترهایی همچون دبی ورودی ، دمای سیال ورودی ، بر روی کاهش زمان ذوب ماده تغییرفازدهنده پرداخته شده است. ونتایج نشان میدهد ماده تغییرفازدهنده پارافین به همراه نانوذره مس انتقال حرارت بهتری نسبت به پارافین ونانو ذره آلومینیوم دارد وبا افزایش دبی انتفال حرارت بهبود یافته و نرخ مایع شدن پارافین افزایش می یابد و همچنین با افزایش درصد حجمی کمی از نانو ذرات در مخلوط موجب افزایش چشمگیری در انتقال حرارت می شود واستفاده از نانوذرات با ضریب هدایت حرارتی بیشتر برکارایی این روش می افزاید.
    کلیدواژگان: ماده تغییرفازدهنده، نانوذرات، زمان ذوب شدگی، سیستم ذخیره انرژی حرارتی
  • سید عرفان سلیمی پور *، یاسر نقش بندی صفحات 48-56
    در این مقاله، ابتدا تاریخچه شکل گیری مفهوم امرژی بیان شده و سپس با رویکرد آشنایی با بخش های متفاوت امرژی سعی شده است سطح مطالب پوشش داده شده بیشتر از عمق پرداخت به آن ها باشد؛ از این رو در مورد اصولی که امرژی بر آن تکیه دارد به اختصار بحث شده و سپس زبان سیستم های انرژی با معرفی نمادهای آن بیان گردیده و همچنین روش محاسبه انرژی زیست محیطی با فرمول های مربوطه ذکر شده است. در ادامه، چگونگی تصمیم گیری براساس ارزیابی امرژی معرفی و تعریف شاخص های آن مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها، مفهوم امرژی به عنوان تابعی از اگزرژی بیان شده تا نتایج یکسان ارزیابی اگزرژی و ارزیابی تلفیق امرژی به عنوان دو راه حل متفاوت مورد بررسی قرار گیرد
    کلیدواژگان: امرژی، کیفیت انرژی، اگزرژی، اثرات زیست محیطی، اکوسیستم
|
  • Reza Gooraki , Hossein Beiki * Pages 1-17
    Heat transfer from surfaces of the sphere is the most important topics in chemical engineering and industry. In this paper, heat transfer rate from these surfaces were studied by computational fluid dynamics (CFD). The effect of nano-particles concentrations and kinds on the rate of heat transfer was investigated numerically. Different models were used in order to access optimum results in simulations. The results of these simulations were compared with the well-known empirical relationships and showed a good adaptation. Finally, the RNG k-&epsilon model was chosen to simulate the heat transfer from spherical surface in the turbulent regimes. Nano-fluid with different kinds of nano-particle as well as various concentrations was used to improve the heat transfer rate from spherical surfaces. The results showed that heat transfer rate was improved by using nano-fluids. Heat transfer rate increased with increasing nano-particle concentrations. At low Reynolds number, the nano-particles effect was significant. The enhancement in heat transfer rate was negligible when using the nano-particle with lower thermal conductivity. Nusselt numbers were not change with the nano-particles concentrations at constant Reynolds numbers. The Nusselt numbers also increased by Reynolds numbers.
    Keywords: Heat transfer, Spherical surface, Nanofluid, CFD
  • Narjes Mohsen Nia*, Melikeh Mohsen Nia , Mohammad Moghimian Pages 18-27
    In order to build complex relationships between cyclone pressure drop coefficient (PDC) and geometrical dimensions, representative artificial neural networks (ANNs), including back propagation neural network (BPNN), radial basic functions neural network (RBFNN) and generalized regression neural network (GRNN), are developed. Multi Step Search Method (MSSM) configures the optimal parameters for designing ANNs. To choose the network with best performance of prediction, mean square error and correlation coefficient of three networks is compared. It is found that, the RBFNN provides higher generalization performance than the BPNN and GRNN. And BPNN has the least precision. Comparing proposed RBFNN simulation results with three semi-empirical models shows the great vantages for RBFNN. In next step, using RBFNN and genetic algorithm, optimized geometrical parameters for minimizing pressure drop of cyclone are found. A comparison between the new design and the standard Stairmand design shows that the new cyclone design results in about 80% of the PDC obtained by the old Stairmand design at almost the same cut-off diameter and the same volume flow rate.
    Keywords: Cyclone separator, Pressure drop, Artificial neural Network, Genetic algorithm
  • M. R. Saffarian, A. M. Modasser * Pages 28-37
    In this research Modeling and simulation software of methanol fuel cells using MATLAB and Kamsvel has been done. The model was verified with experimental data using MATLAB software and then parameters of this model is used for the study of cell function. The effect of concentration on the polarization chart, the effect of density on the conversion and transfer coefficient on pressure loss, the impact of using conventional carbon and carbon nanotubes on waste catalyst-voltage and temperature drop effect on potential loss have been studied
    Keywords: Polarization, Modeling, Methanol fuel cells, Over potential, Potential loss, Activation Loss
  • Behnam Biganehtalab* , Hesamoddine Salarian Pages 38-47
    Numerical method of thermal energy storage for decreasing the melting time of phase changing material by using of two tubes heat exchanger with fluent software has been investigated in this article. Due to the addition of aluminum oxide nano particles and copper nano particles to phase changing material with different volume percent, the melting time of phase changing material has been studied. In this study, two different phase changing materials are used: paraffin and n- octane, and Also for modeling thermal energy storage system, these results are compared with experimental results of Jace Matthew and his colleagues model that Shows the numerical results are in good agreement with the experimental results, and then the effects of parameters such as input, the input fluid temperature on decrease of melting time of phase change material has been investigated. The results show that paraffin phase changing material with copper nano particles have a better heat conductivity than paraffin and aluminum nano particles and by increasing the flow, heat transfer rate and paraffin liquefying rate are reduced. Also, increasing a low percentage volume of nano particles in the mixture causes a significant increase in heat transfer and using nano particles with thermal conductivity increases the efficiency of this method.
    Keywords: Phase change, Material, Nano particles, Time melt, Thermal energy, Storage
  • Seyed Erfan Salimipour *, Yaser Naghshbandi Pages 48-56
    In this paper, first, the history of emergy concept formation is described and then, tried to be the superficies of subjects more than their depth with knowing approach of different sections of emergy. Therefore, the principles of emergy are discussed, briefly and then, the language of energy systems is expressed and the method of ecology energy calculations also mentioned. In addition, decision making procedure based on emergy assessment is introduced and its indices are defined. Eventually, the emergy concept is described as a function of exergy in order to two different study solutions.
    Keywords: Emergy, Energy Quality, Exergy, Ecological Effects, Ecosystem