فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال دهم شماره 4 (پیاپی 37، زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/12/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • وحید منفرد*، مجید وکیلی، سعید دانشمند صفحات 7-24

    با توجه به رشد جمعیت و از طرفی افزایش روز افزون مصرف منابع انرژی در شاخه های گوناگون خانگی و صنعتی و همچنین با توجه به محدودیت منابع انرژی تجدیدناپذیر، ناگزیر به کاهش و اصلاح مصرف انرژی هستیم. ب. تجزیه و تحلیل پینچ یک فرایند صنعتی، برای مشخص کردن هزینه انرژی و هزینه اصلی شبکه تبادلگرهای حرارتی و همچنین تعیین نقطه پینچ بکار می رود. محاسبات اقتصادی مربوط به هزینه های عملیاتی (انرژی) و هزینه کل انجام گردید. با اصلاح شبکه مبدل حرارتی فوق (طراحی رتروفیت) و با میزان سرمایه اولیه 104×1.7 دلار، سالانه 31492 دلار بابت صرفه جویی در مصرف انرژی، عاید سازمان مربوطه می گردد. دوره بازگشت سرمایه 180 روز (کمتر از یک سال) به دست آمد.

    کلیدواژگان: پینچ، ∆Tmin، نمودار میله ای، Aspen Hysis، Aspen Energy Analyzer
  • جواد صفائی کوچکسرائی* صفحات 25-35
    یکی از چالش های مهم در جهان نیاز به منابع انرژی به دلیل تقاضای روزافزون آن است و این نیاز پیوسته در حال افزایش می باشد. در همین راستا، در این مقاله روشی جدید برای تعیین مکان و اندازه بهینه ذخیره ساز انرژی در ریز شبکه با در نظر گرفتن مدل های با قیودی نظیر تامین بارهای الکتریکی و حد شارژ و دشارژ باتری ها به منظور برآورده شدن اهداف فنی نظیر کاهش تلفات و اهداف اقتصادی نظیر هزینه های سرمایه گذاری و تعمیر و نگهداری باتری ها ارایه شده است. با توجه به نتایج می توان بیان کرد که باتری ها با توجه به تابع هدف انتخاب شده به منظور نصب و تعیین ظرفیت آن ها روند شارژ و دشارژ خود را دنبال خواهند کرد
    کلیدواژگان: ریز شبکه، هزینه های سرمایه گذاری، جایابی بهینه، کاهش تلفات، الگوریتم جستجوی کلاغ .(CSA)
  • شهربانو حامدی، منصور فتوحیان، مهدیه حامدی* صفحات 36-43
    در این مقاله، اثر نانولوله های کربنی بر انرژی شکست، مودهای اول و دوم نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور نانوکامپوزیتی با درصد وزنی 5/0 نانولوله کربنی در آزمایشگاه به صورت تجربی ساخته شد و با استفاده از روش اولترامیکروتومی نمونه نانوکامپوزیت را برش داده و آن برای میکروسکوب الکترونی تراگسیل (TEM)، آماده شد. سپس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی تراگسیل (TEM)، قطر، طول و انحنای نانولوله های کربنی به دست آورده شد. با استفاده از روش XFEM رشد ترک در نانوکامپوزیت ها بررسی شد. با استفاده از تصاویر SEM و معادلات، انرژی شکست نانوکامپوزیت به دست آورده شد. نتایج نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانولوله های کربنی به زمینه، ضریب شدت تنش افزایش می یابد به علاوه انرژی شکست نانوکامپوزیت تقویت شده با 5/0 درصد وزنی نانولوله های کربنی به میزان 6/29 درصد نسبت به زمینه افزایش داشته است. نتایج به دست آمده را با نتایج عددی و تجربی مقایسه شد تطابق خوبی با یکدیگر داشتند.
    کلیدواژگان: انرژی شکست، میکروسکوپ الکترونی تراگسیل، نانوکامپوزیت، مودهای شکست
  • احسان جمشیدی، علیرضا ارغوان، صادق ترحمی* صفحات 44-50

    در بین تمام آلاینده های شغلی سروصدا بیشترین میزان انتشار را داشته و تقریبا در هر صنعتی وجود دارد. با توجه به آلودگی های صوتی زیاد جایگاه های تقلیل فشار گازی در این پژوهش با ارایه رابطه ای به تحلیل میزان تراز شدت صوت در فواصل مختلف از منبع انتشار صوت و فرکانسهای مختلف و توان صوت مختلف در حالت بدون عایق پرداخته شده و در حالت با عایق با تغییر چگالی سطحی عایق به بررسی تاثیر آن در کاهش تراز شدت صوت پرداخته شده است. نتایج کلیدی حاصل از صحت رابطه در برنامه نوشته شده در محیط متلب و همچنین آزمایش عملی در محیط واقعی یکی از ایستگاه های تقلیل فشار گاز استان بیانگر آن بوده است که اولا با افزایش فاصله از منبع صوت تراز شدت صوت کاهش می یابد و ثانیا تراز شدت صوت با افزایش توان صوت در فواصل یکسان از منبع انتشار صوت افزایش می یابد و ثالثا با افزایش فاصله از منبع صوت تراز شدت صوت با کاهش فرکانس کاهش می یابد و رابعا با افزایش دانسیته سطحی عایق میزان تراز صوت در فواصل یکسان کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: ایستگاه تقلیل فشار گاز، آلودگی صوتی انتشار صوت، عایق صوتی
  • محمد نعمتی*، رامین جهانگیری، مرتضی خلیلیان صفحات 51-62
    در کار حاضر اثر میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال آب-مس با لحاظ اثر حرکت براونی نانوذرات با تولید/جذب حرارت در محفظه با هندسه های مختلف به روش شبکه بولتزمن برسی شده است. دیواره عمودی سمت چپ محفظه در دو حالت گرمایش دما ثابت و گرمایش بصورت دما خطی و دیواره سرد محفظه در سه شکل مختلف (الف) مورب، (ب) منحنی و (ج) صاف بررسی شده است. تاثیر پارامترهایی از قبیل عدد هارتمن، کسر حجمی نانوذرات، ضریب تولید/جذب حرارت، شکل دیواره سرد و نوع گرمایش دیواره بر ماهیت جریان و انتقال حرارت ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد در تمامی حالات، افزایش قدرت میدان مغناطیسی و ضریب تولید/جذب حرارت سبب کاهش عدد ناسلت متوسط می شود که اثر عدد هارتمن در حالات مختلف، متفاوت است. بیشترین میزان انتقال حرارت مربوط به حالتی است که گرمایش دما ثابت وجود داشته باشد. اثر میدان مغناطیسی زمانی که دیواره سرد به شکل صاف است، بیشتر از حالات دیگر است. اثر افزودن نانوذرات به سیال پایه در کاهش و یا افزاییش عدد ناسلت متوسط به مقدار عدد هارتمن و ضریب تولید/جذب حرارت وابسته است.
    کلیدواژگان: تغییر شکل دیواره، تولید، جذب حرارت، جابجایی طبیعی، روش شبکه بولتزمن، میدان مغناطیسی، نانوسیال
  • رضا شعبانی، هادی کارگر شریف آباد* صفحات 63-70
    بحران کمبود آب شیرین و کمبود آن در اکثر نقاط جهان سبب گسترش انواع آب شیرین کن ها گردیده است. یکی از نمونه های پرکاربرد آن، آب شیرین کن خورشیدی می باشد. در این مقاله، به بررسی پارامتری تاثیر قرار دادن مانع معمولی و متخلخل در محفظه آب شیرین کن نوع حوضچه ای بر نرخ انتقال حرارت و نرخ آب تولیدی توسط آن پرداخته شده است. وجود مانع در موقعیت های مختلف و با تخلخل های گوناگون در محفظه آب شیرین کن مورد بررسی قرار گرفته شده است. به منظور مدلسازی محفظه آب شیرین کن مورد نظر، ابتدا هندسه سه بعدی آن شبکه بندی شده و سپس توسط نرم افزار فلوینت شبیه سازی گردیده است. براساس نتایج بدست آمده، قرار گرفتن مانع در موقعیت بهینه در محفظه آب شیرین کن، باعث افزایش قابل توجه عدد ناسلت و در نتیجه نرخ انتقال جرم و تولید آب خواهد شد. همچنین، استفاده از مانع متخلخل، باعث کاهش نرخ انتقال حرارت و انتقال جرم نیز خواهد شد. در انتها نیز، تاثیر مانع بر گردابه های درون محفظه آب شیرین کن و تاثیر آنها بر تغییرات دما و نسبت جرمی در نواحی مختلف آن، مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: آب شیرین کن، مطالعه عددی، مانع معمولی، مانع متخلخل
|
  • Vahid Monfared *, Majid Vakili, Saeed Daneshmand Pages 7-24

    Recently, with reducing the energy resources and increasing the energy costs (price), the energy saving has been attracted any more. Pinch analysis of an industrial process has been employed to identify pinch point and energy price together with heat exchanger network cost. To do so, we simulate the refinery process using Hysis software and analyze the results with Aspen Energy Analyzer. After validating the model using field data, simulated model was studied. The results showed with 1.7E04 $ investment, 31492$ will be returned annually using modified retrofit network. The payback time would be 180 days. In this paper, the Pinch Point is investigated and analyzed at various temperatures using Aspen Hysis software and Aspen Energy Analyzer software. In addition, economic calculations related to operating costs (energy) and total costs have been done. With the modification of the above-mentioned heat exchanger network, notable saving will be earned for the mentioned organization. So, the return period of capital will be approximately 180 days (less than one year) for the mentioned organization in this model.

    Keywords: Aspen Hysis, Aspen Energy Analyzer, Bar graph, Pinch, Exergy
  • Javad Safaee Kouchaksaraee * Pages 25-35
    One of the major challenges in the world is the need for energy resources due to its increasing demand and this demand is constantly increasing. In this regard, this paper presents a new method to determine the optimal location and size of energy storage in the micro grid by considering discrete models such as power supply and battery charge and discharge to meet technical objectives such as loss reduction and economic objectives. Battery investment and maintenance costs are provided. Based on the results, it can be stated that the batteries will continue to charge and discharge according to the target function selected for their installation and capacity determination.
    Keywords: Micro Network, Investment Costs, Optimal placement, Loss reduction, Crow Search Algorithm (CSA)
  • Shahrbanoo Hamedi, Mansoor Fotohyan, Mahdiye Hamedi * Pages 36-43
    In this paper, the effect of carbon nanotubes on the fracture energy, first and second modes of nanocomposite is investigated. For this purpose, a nanocomposite with 0.5 wt.% Carbon nanotubes was made experimentally in the laboratory. Using an ultramicrotome technique, cutting the nanocomposite sample and prepared it for transmission electron microscopy (TEM). Then, the diameter, length, and curvature of the carbon nanotubes were determined by transmission electron microscopy (TEM). The XFEM method investigated the crack growth in nanocomposites. Using SEM images and equations, the nanocomposite fracture energy was obtained. The results showed that by increasing the weight percentage of carbon nanotubes to the matrix, the stress intensity factor increased. Also, the fracture energy of the nanocomposite reinforced with 0.5 weight percent of carbon nanotubes increased by 29.6% compared to the matrix. The results were compared with the numerical and experimental results and were in good agreement with each other.
    Keywords: Fracture energy, Transmission Electron Microscopy, nanocomposite, Fracture modes
  • Ehsan Jamshidi, Alireza Arghavan, Sadegh Tarahomi * Pages 44-50

    In gas pressure reduction stations, due to the equipment installed and the geographic location of the station, in order to maintain the safety and health of the station, appropriate measures are needed to measure noise and reduce noise. Due to the high noise pollution, the TBS gas pressure stations are compared. Therefore, in this research, an appropriate model and a mathematical program to analyze the intensity level of sound at different intervals from the source of sound and various frequencies and different sound power in a non-insulated state and in insulated mode, by changing the surface density of the insulator, it examines the effect of reducing the level of sound intensity. The most important results are: Reduces the intensity of the sound by increasing the distance from the sound source. Voice intensity increases with increasing sound power at identical intervals from the sound source. As the distance from the sound source increases, the intensity of the sound decreases with decreasing frequency. With increasing insulating surface density, the level of sound balance decreases at identical intervals.

    Keywords: Gas Pressure Reducing Station, Voice Pollution, Modeling, Sound Distribution, Sound Insulation
  • Mohammad Nemati *, Ramin Jahangiri, Morteza Khalilian Pages 51-62
    In this work, natural convection in a two-dimensional enclosure with different shapes filled nanofluid with heat generating/absorbing in the presence of a magnetic field is simulated by LBM. The left vertical wall of the enclosure is examined in two modes: constant temperature heating and linear temperature heating and the cold wall of the enclosure in three different forms (a) diagonal, (b) curved and (c) smooth. The effect of parameters such as Hartmann number, nanoparticle volume concentration, heat generation/absorption coefficient, cold wall shape and type of wall heating on the nature of flow and heat transfer is evaluated. The results show that in all cases, increasing the Hartmann number and heat generation/absorption coefficient decrease the Nusselt number. The effect of Hartmann number in different states is different. The highest heat transfer also occurs when the vertical wall has a constant temperature. The effect of the magnetic field is greater when the cold wall is smooth. The effect of adding nanoparticles to the base fluid on decreasing or increasing the average Nusselt number depends on the Hartmann number and heat generation/absorption coefficient.
    Keywords: Variation of wall shape, Heat generation, absorption, Natural convection, LBM, magnetic field, Nanofluid
  • Reza Shaabani, Hadi Kargar Sharifabad * Pages 63-70
    Due to the fresh water shortage crisis in all around the world, many types of desalination systems have been developed. One of the most used type of them is solar desalination system. In this paper, a parametric study has been employed for investigation of the effects of mounting a normal and porous fin on the heat transfer and water production rates of solar still desalination. A fin with different porous intensity in different positions has been put in solar desalination. For modelling the mentioned desalination, the desalination geometry has been meshed and the 3D simulation has been performed using ANSYS Fluent software. As the result of simulation, putting fin in optimum position in a solar still desalination leads to considerable increment of Nusselt number which results in increase of mass transfer and fresh water production rates. In addition, employment of porous fin will cause decrease in heat transfer and mass transfer rates. Finally, the effects of adding fin on the vortexes in the desalinator and its impacts on temperature and mass fractions differences in various zones has been also examined.
    Keywords: desalination, numerical study, Common Fin, Porous fin