مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 126 (امرداد و شهریور 1398)

سیستم های ذخیره ی سرما باعث کاهش هزینه های برق مصرفی می شوند، به این صورت که در ساعات غیر اوج مصرف انرژی الکتریکی، اقدام به تولید و ذخیره سازی سرما کرده و در ساعات میان باری و پر باری مصرف برق، از سرمای تولید شده برای خنک سازی ساختمان استفاده می کنند. با توجه به اختلاف قابل توجه قیمت برق مصرفی در ساعات اوج باری با ساعات کم باری این شیوه باعث کاهش بهای انرژی الکتریکی پرداختی می شود. در روش سرمایش مستقیم در ساعاتی از روزهای تابستان اوج باری بر تولید و توزیع برق سراسری کشور تحمیل می شود. با توجه به اختلاف قیمت شرایط مختلف برای مصرف کنندگان در این روش هزینه زیادی نیز به خانوارها تحمیل می شود بنابراین فناوری سیستم های ذخیره ی سرما در تنظیم شبکه برق مصرفی در زمان اوج باری کمک زیادی می کند. استفاده از فناوری سیستم های ذخیره ی سرما شامل استراتژی های کامل و جزئی می باشد که در این مقاله ارائه می گردد. در آخر بار سرمایش یک ساختمان نمونه در شهر تهران محاسبه و طراحی سیستم تامین بار سرمایشی آن با استفاده از سه استراتژی ذخیره سرمای معرفی شده انجام و برآورد بهره وری هر کدام از سه استراتژی ارائه می گردد.

شکل دهی الکترومغناطیس یکی از روش های شکل دهی پرسرعت است. در این روش شکل دهی، از نیروی الکترومغناطیسی لورنتس جهت شکل دهی قطعات استفاده می شود. اتصال قطعات با استفاده از این فرایند یک روش نوین برای مونتاژ قطعات با هدایت الکتریکی بالا می-باشد. ارتباط بین لوله و سیم پیچ در شکل دهی الکترومغناطیسی لوله بر تغییر شکل لوله اثر می کند. از جمله آنها، نسبت طول لوله به طول سیم پیچ است که یک پارامتر تعیین کننده می باشد. لذا مطالعه پارامترهای فرایند، برای تغییر شکل شعاعی همگن در طول شکل دهی الکترومغناطیس لوله لازم و مهم است. در این مقاله ابتدا، ضرورت توسعه فناوری شکل دهی الکترومغناطیس در تولید قطعات صنعتی مورد بحث قرار گرفته است. سپس عوامل مهمی که منجر به بهبود شکل پذیری می شود، همانند طول لوله و طول سیم پیچ در تغییر شکل شعاعی لوله توسط شکل دهی الکترومغناطیس مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج مطالعه نشان می دهد که با افزایش طول سیم پیچ، دامنه جریان تخلیه شده در سیم پیچ و فرکانس جریان جریان تخلیه شده، کاهش می یابد. به علاوه، مقدار بیشینه فشار مغناطیسی با طول سیم پیچ بصورت معکوس متناسب است و همچنین توزیع نیروی مغناطیسی اعمالی برروی لوله هنگامی که نسبت طول لوله به طول سیم پیچ برابر 92/0 می باشد، همگن است.

فرآیند شکل دهی افزایشی یکی از روش های نوین شکل دهی ورق های فلزی است که به دلیل عدم نیاز به ابزار و قالب خاص و گران قیمت برای تولیدات با تعداد کم و تنوع زیاد بسیار مناسب است و از همین رو در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این مقاله مدلی تحلیلی جهت پیش بینی نیروی عمودی وارد بر ابزار در فرآیند شکل دهی افزایشی ورق فلزی با در نظر گرفتن اثرات کشش و خمش ارائه شده است. با انجام فرآیند شکل دهی افزایشی به صورت تجربی، نتایج به دست آمده از روابط تحلیلی با نتایج تجربی مقایسه شده است که دقت مناسب روابط تحلیلی را نشان می دهد. همچنین با استفاده از طراحی آزمایش بر اساس روش سطح پاسخ اثر پارامترهای فرآینز قبیل قطر ابزار، اندازه گام و زاویه کشش بر نیروی شکل دهی بررسی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده با افزایش قطر ابزار، اندازه گام و زاویه کشش نیروی شکل دهی افزایش می یابد.

توربین های بخار یک طبقه نوع ضربه ای به عنوان محرک سیستم های مکانیکی همچون پمپ ها، فن ها، دمنده ها و کمپرسورها مورد استفاده قرار می گیرند. توربین های ضربه ای، می-توانند تغییر فشار و آنتالپی زیادی در یک طبقه ایجاد کنند ضمن آنکه تمام افت فشار در نازل ها صورت می گیرد و هیچگونه تغییر فشاری در روتور وجود ندارد. گشتاور وارد شده به شفت در این نوع توربین ها حاصل تغییر ممنتوم سیال در پره های متحرک در مسیر دوران می باشد. در این مقاله روش طراحی آیرودینامیکی توربین بخار یک طبقه نوع ضربه ای مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور طراحی آیرودینامیکی یک نوع توربین بخار ضربه ای که به عنوان محرک یک پمپ سانتریفیوژ با سرعت دورانی 2900 دور بردقیقه و توان مصرفی 30 کیلووات می باشد، مورد مطالعه قرار گرفته است. حداکثر توان تولیدی توربین حدود 45 کیلووات و حداکثر سرعت دورانی آن 4500 دور بر دقیقه می باشد. قطر روتور توربین 400 میلی متر است. رفتار سیال در یک طبقه ضربه ای شامل نازل و روتور به صورت تئوری و با بررسی مثلث های سرعت مورد مطالعه قرار گرفته است و پس از طراحی آیرودینامیکی، جریان سیال در توربین به کمک دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی به صورت منحنی های عملکردی ارائه شده اند. نتایج تحلیل های تئوری همخوانی قابل قبولی با نتایج شبیه سازی عددی دارند.

در سال های اخیر با توجه به نیاز به منابع انرژی ارزان قیمت و نامحدود، انرژی های تجدید پذیر مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. از انواع انرژی های تجدید پذیر و نامحدود می توان به انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی اشاره نمود که این انرژی ها در بیشتر مناطق دنیا از جمله کشور ایران در دسترس هستند. در کار حاضر، در نظر است که با استفاده همزمان از انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی، گرمایش گلخانه ای واقع در شهر رشت در چهار ماه سرد سال انجام شود و فاکتور عملکرد و بازدهی اگزرژی در این چهار ماه مورد ارزیابی قرار گیرد و در نهایت مقادیر تغییر این پارامترها با دمای آب ورودی به مبدل زمین گرمایی و دمای محیط بررسی گردد. به این منظور، با در نظر گرفتن یک سیکل ترمودینامیکی مناسب که از انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی به عنوان منبع گرما برای گرمایش گلخانه استفاده می کند و بررسی قوانین اول و دوم ترمودینامیک روی این سیکل (آنالیز انرژی و اگزرژی سیستم)، مقادیر فاکتور عملکرد و بازدهی اگزرژی در چهار ماه سرد سال بدست می آیند. نتایج نشان می-دهند که فاکتور عملکرد در ماه های ژانویه، فوریه، مارس و دسامبر به ترتیب برابر 048/3، 050/3، 136/4 و 205/4 و بازده اگزرژی نیز به ترتیب 00/78%، 01/78%، 58/78% و 62/78% بدست آمدند. همچنین با بررسی تاثیر دمای آب ورودی به مبدل زمین گرمایی روی فاکتور عملکرد و بازدهی اگزرژی، مشخص شد که با افزایش این پارامتر، فاکتور عملکرد و بازدهی اگزرژی افزایش می یابد.

امروزه یکی از مهم ترین مسائلی که در طراحی فضاهای ساختمانی باید در نظر گرفته شود، ایجاد شرایط مناسب آسایش حرارتی برای افراد است. برای فراهم آوردن شرایط مناسب حرارتی از سیستم های تهویه مطبوع استفاده می شود. در فضاهای بزرگ ساختمانی مانند آمفی تئاترها و یا تالارها، توزیع مناسب دما و سرعت هوا تاثیر زیادی بر ایجاد آسایش حرارتی محیط دارد از این رو تنظیم مناسب توزیع دما و سرعت هوا در این فضاها حائز اهمیت است. ازجمله مواردی که به طور مستقیم بر توزیع دما و سرعت هوا تاثیرگذار است، جانمایی دریچه های ورودی و خروجی هوا است. در بسیاری از فضاهای جمعیتی به دلیل ملاحظات معماری، بر استفاده از دریچه های خطی تاکید می شود لذا یک فضای جمعیتی خاص با ابعاد 24.4×18.45×5 متر به عنوان نمونه موردبررسی قرار گرفته است. برای دست یابی به شرایط آسایش حرارتی مناسب تر با توجه به محدودیت های اجرایی، دو حالت مختلف جانمایی دریچه های ورودی هوا و دو حالت برای جانمایی دریچه های خروجی هوا، در نظر گرفته شده است. برای مقایسه میان چهار حالت مختلف از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. با توجه به اینکه برای حل میدان جریان از روش عددی استفاده شده لذا برای اطمینان از صحت جوابهای روش حل، نتایج عددی با نتایج تجربی قیاس گردیده است. با توجه به شرایط هندسی و فیزیکی پروژه و همچنین کارایی این فضا نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که جانمایی دریچه ها در حالتی که دریچه های خطی در امتداد بردار عمود بر سطح دریچه های خروجی قرار داشته باشند، شرایط مناسب تری را از نظر آسایش حرارتی، برای افراد فراهم می کند.

هزینه مصرف سوخت در ماشین آلات ساختوساز یکی از مهمترین فاکتورهای پیش رو در کاربرد این تجهیزات است. استفاده از موتور های دیزل در خودرو های خارج جاده ای یک منبع مهم در تولید اکسید های ازت و ذرات معلق 10 هستند. میزان انتشار آلایندگی اکسید های ازت در خودرو های خارج جاده ای (ساخت و ساز و معدنی) g/kg 6/46 و میزان انتشار ذرات معلق10 g/kg 5/5 می باشد. آمار دقیقی از هزینه های مصرف سوخت ماشین آلات ساخت وساز در دسترس نیست تنها با مراجعه به کاتالوگ این خودروها می توان میانگین هزینه مصرف سوخت این خودروها را به دست آورد. با توجه به بالا بودن هزینه سوخت، به حداقل رساندن مصرف سوخت امری ضروری است. عوامل موثر در مصرف سوخت این خودروها بسیار متنوع است. تغییرات اب و هوایی مانند تغییر فشار، دما، رطوبت، انتخاب نوع سوخت، نوع گیربکس مورد استفاده در خودرو در میزان مصرف سوخت و آلایندگی و راندمان کاری موتور موثرند. در این مقاله قصد بر این است با در نظر گرفتن استانداردهای معتبر امریکا و اروپا با بهره گیری از روش های نوین مانند: هیبرید کردن، تعویض بهینه دنده، افزودن هیدروژن به سوخت دیزل، تعیین سیکل های کاری بهینه و استفاده از کاتالیزور اکسیداسیون، مصرف سوخت و آلایندگی این خودروها را به حداقل رسانده شود.

یکی از کاربردهای نوظهور پهپادها، بکارگیری آنها در کاوش های فضایی است. در این مقاله مفاهیم مرتبط با استفاده از سامانه های پرنده بی سرنشین برای تکمیل یا توسعه ماموریت های فضایی ارائه می گردد. سپس یک نمونه واقعی موفق شامل نتایج ماموریت مشابه با استفاده از سامانه پهپاد مولتی روتور برای اوجگیری و رهاسازی محموله شبه ماهواره کوچک (کن ست) مورد تحلیل قرار می گیرد. براساس نتایج بدست آمده در برآوردهای فنی، آزمون-های کارکردی و عملیات میدانی، پهپاد هشت پره با قابلیت حمل محموله تا 5 کیلوگرم و مداومت پروازی 20 دقیقه می تواند با توجه به قابلیت های اثبات شده انتخاب مناسبی برای سامانه رهاسازی محموله های مشابه کن ست باشد. نتیجه گرفته شد که این سامانه قابلیت اوجگیری بیشتر، پایداری بهتر و رهاسازی با دقت بالاتر را دارد و از نظر شاخص های عملیاتی نسبت به سایر سامانه ها مانند بالن کارامدتر است. توسعه این مفاهیم فناورانه در آینده نزدیک امکان بکارگیری فناوری هواپایه، به ویژه پهپادهای عمودپرواز در کاوش های فضایی را میسر می سازد.

انبارهای بزرگ ذخیره مواد فله، کاربرد گسترده ای در صنایع مرتبط با این مواد دارند. این انبارها در صنایع سیمان، فولاد و معدن نقش موثری در عملکرد کارخانجات و ایستگاه های بارگیری مواد دارند. در اکثر موارد، برداشت و انباشت در این انبارها به صورت مکانیزه و با استفاده از ماشین های مخصوص این کار انجام می شوند. برای انتخاب درست ماشین های انباشت و برداشت، شناخت همه جوانب انبارها و این ماشین ها ضروری است. تلاش این مقاله معرفی انواع ماشین های انباشت و برداشت در انبارهای بزرگ است. برای این منظور، در ابتدا انواع این انبارها و روش های انباشت و برداشت معرفی شده اند. همچنین مبحث همگن سازی و اختلاط که در انبارهای بزرگ اهمیت دارد به صورت مقدماتی معرفی شده است. در بخش های بعدی سعی شده است که انواع پر کاربرد ماشین های انباشت، ماشین های برداشت و ماشین ها مرکب با شرح عملکرد و ذکر مشخصه های موثر در انتخاب آن ها معرفی شوند. در نهایت روند انتخاب نوع انبار و ماشین های مربوطه به صورت کلی ذکر شده است.