فهرست مطالب
نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال نهم شماره 1 (پیاپی 30، بهار 1397)
- تاریخ انتشار: 1397/02/15
- تعداد عناوین: 7
-
صفحات 7-19
پیشرفت روز افزون صنایع و همگام با آن بالا رفتن هزینه انرژی سراسر دنیا, باعث شده است که مهندسان همواره به دنبال وسایلی باشند که توانایی انتقال مقادیر بالای حرارت در مساحت های طولی و البته با افت درجه حرارت کم و همچنین مصرف انرژی کمتر نسبت به تجهیزات سنتی داشته باشند. در این بین لوله های حرارتی از نوع ترموسیفون توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. هدف اصلی این پروژه بررسی عملکرد نوع خاصی از لوله های حرارتی ترموسیفون با ضریب هدایت متغیر است که با تغییرات در بار گرمای ورودی یا دمای تبخیر کننده بتوانیم دمای تبخیر کننده را ثابت نگه داریم. این کار را با استفاده از قراردادن گوی فلزی در قسمت تبخیر کننده لوله ترموسیفونی انجام دادیم. بنا به شرایط موجود و گفته شده , اساس کار نیازمند تجهیزات آزمایشگاهی بود که با فراهم ساختن آنها برای اندازه گیری مقداردرصد پرشدگی لوله از سیال عامل, میزان اتلاف وضریب انتقال حرارت جابه جایی و کلی بر روی لوله حرارتی با ضریب متغیر را بررسی کردیم . نتایج این تحقیق نشان داد که عملکرد لوله حرارتی در بار حرارتی 30, 60, 90, 120 وات بر متر مربع با توجه به تغییرات اندازه قسمت تبخیر کننده متفاوت است. بهترین عملکرد ترموسیفون با مقایسه این داده ها در بیشترین مقدار بار حرارتی 120 وات ودر کمترین طول غیر فعال قسمت تبخیر کننده بین 0 تا 1.5سانتی متر بود.
کلیدواژگان: ترموسیفون، هدایت حرارت متغیر، لوله حرارتی -
صفحات 20-27
در این بررسی راندمان حرارتی مبدل دو لوله ای با نانو سیال آب - Fe3O4 در اعداد رینولدز21000-2000 و کسر های حجمی بین (0.1-0.4% v/v) توسط شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و همبستگی با استفاده از داده های آزمایشگاهی ارزیابی و پیش بینی شده است . سایز نانوذره اکسید آهن در حدود 20 نانومتر می باشد . عکس برداری SEM از نانو ذرات نیز برای روشن شدن پایداری و همگن بودن سوسپانسیون ارایه شده است . عدد رینولدزو کسرهای حجمی متفاوت نانو سیال اکسید آهن به عنوان داده های آزمایشی برای ANN استفاده شده است . از شبکه عصبی پیش رو با دو لایه و الگوریتم آموزشی پسا انتشار خطا - لونبرگ مارکوارت (BP-LM) برای پیش پارامترهای انتقال حرارت استفاده شد. 70درصد دادها در مجموعه آموزشی و15درصد دادها در مجموعه ارزیابی و مابقی به عنوان داده ای تست در راستای جلوگیری از بیش برازش شبکه و بررسی کارایی نهایی شبکه مورد استفاده قرار گرفت . به علاوه ، بر اساس داده های آزمایشگاهی و استفاده از شبکه عصبی مصنوعی ، داده های پیش بینی شده توسط شبکه های عصبی با نتایج آزمایشگاهی که توسط مبدل حرارتی دو لوله ای اندازه گیری شده همخوانی بسیار خوبی دارد. میزان صحت سنجی کلی توسط مقدار مربع خطا (MSE) و ضریب همبستگی (R2) برای راندمان مبدل حرارتی دو لوله ای به ترتیب 0001/0 و 996/0 می باشد که نشان از موفق بودن این پیش بینی می باشد.
کلیدواژگان: مبدل دو لوله ای، انتقال حرارت، شبکه عصبی مصنوعی -
صفحات 28-35
نفوذ یکی از پدیده های رایج در طبیعت می باشد. در بسیاری از رویدادهای طبیعی در کنار انتقال حرارت همواره مباحث نفوذ یا انتقال جرم نیز بررسی می گردد. با پیشرفت دانش و ورود به عرصه های جدید، موضوعات تازه ای در برابر این علم پدیدار می شوند. مباحث استخراج نفت، نانو ساختارها، صنایع شیمیایی و دارویی و... تنها نمونه های کوچکی از وابستگی به پدیده نفوذ می باشد. در این تحقیق به مطالعه سه نوع اصلی نفوذ یعنی، نفوذ مولکولی، نفوذ توده ای و نفوذ جرمی در سیالات پرداخته می شود. در حالت نفوذ ملکولی مباحث نفوذ در اندازه ملکولی و جابجایی های کم که اکثرا بر اساس غلظت هستند بررسی میگردد. در حالت توده ای که در مقیاسی بزرگتر روی میدهد معمولا عوامل متفاوتی مانند فیزیکی و عوامل محیطی موثر است.در نهایت نفوذ جرمی که رایجترین و شناخته شده ترین نوع نفوذ است بررسی میگردد.
کلیدواژگان: سیال، نفوذ، توده جرمی، غلظت. مومنتوم -
صفحات 36-44
در این پژوهش، اثر استفاده از لایه متخلخل روی راندمان آب شیرین کن خورشیدی شیب دار یک طرفه به صورت تجربی مطالعه می شود. بدین منظور، دو آب شیرین کن با ابعاد مشابه که یکی به صورت ساده و دیگری به صورت اصلاح شده با ماده متخلخل ساخته شده و به طور هم زمان مورد آزمایش قرار می گیرند. اسفنج سیاه که دارای ظرفیت حرارتی پایین و خاصیت فیتیله ای می باشد به عنوان ماده متخلخل انتخاب می شود. همه آزمایش ها تحت شرایط آب و هوایی شهر سمنان (در طول جغرافیایی 53 درجه و عرض جغرافیایی 35 درجه) انجام می شوند. نتایج نشان داد که میزان تولید روزانه آب مقطر با قرار دادن اسفنج درون آب شیرین کن افزایش می یابد. آب شیرین کن های ساده و اصلاح شده با ماده متخلخل به ترتیب به میزان 3263 و 3829 سی سی بر متر مربع از مساحت مخزن آب شور، آب مقطر تولید می کنند. بر این اساس، آب شیرین کن اصلاح شده حدود 35/17% آب مقطر بیشتری نسبت به آب شیرین کن ساده در طول یک روز و در شرایطی مشابه تولید می کند. روند تغییرات مشابهی بین راندمان روزانه برای آب شیرین کن از یک سو و میزان تابش خورشید یا دمای محیط از سوی دیگر در طول آزمایش وجود دارد.
کلیدواژگان: آب شیرین کن خورشیدی، اسفنج، راندمان، شیب دار یک طرفه -
صفحات 45-50در جهان امروز امنیت ملی اکثر کشورها به دسترسی مطمین انرژی وابسته بوده، بر این اساس کاربرد بهینه از آن مورد توجه بسیاری از دولتمردان و محققین بوده است. گسترش مصرف در بخش خانگی تجاری و اتلاف انرژی در جامعه شهری از دلایل بارز رشد سریع شدت مصرف انرژی در اقتصاد ملی به شمار می رود. بهمین علت لازم است مصرف انرژی در بخش ساختمان مورد توجه قرار گیرد. در این مقاله پس از شبیه سازی یک ساختمان اداری در شهر گرمسار با نرم افزار دیزاین بیلدر و اعتبار سنجی آن،، تاثیر پارامترهای عایق کاری سقف و دیوار دو جداره در مصرف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد عایق کاری سقف و استفاده از دیوار دو جداره می تواند تاثیر بسزایی در مصرف انرژی ساختمان داشته باشد.کلیدواژگان: مدلسازی، بهینه سازی مصرف انرژی، نرم افزار دیزاین بیلدر، ساختمان اداری
-
صفحات 51-55
گالیوم آرسناید ترکیبی از عنصرهای گروه های III-V جدول تناوبی عناصر است. گالیوم آرسناید در ساختاری بلوری مشهور به zinc blende متبلور می شود. این ساختار به ساختار شبکه ی بلوری الماس بسیار شبیه است. از این نیمرسانای استفاده ی گسترده ای در تکنولوژی و ساخت قطعات نیمرسانا مانند مدارهای مجتمع، دیودهای مادون قرمز، دیودهای لیزری و سلول های خورشیدی می شود از این جهت مطالعه ی خواص آن حایز اهمیت است. در این مقاله رسانندگی الکتریکی نیمرسانای GaAs از نوع p مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه های تحت بررسی که شامل دو نمونه نیمرسانایی GaAs هستند به ترتیب با عناصر Cr وFe آلاییده شده اند. این ناخالصی ها ناهمگنی زیادی را در شبکه ی GaAs به وجود می آورند و از این لحاظ مکانیزم پراکندگی خاصی را برای حاملین بار در GaAs ایجاد می کنند. در این کار تجربی رسانندگی الکتریکی حاملین در گستره ی دمایی (400-100) درجه ی کلوین برای هر دو نمونه مذکور مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژگان: نیمرسانا، رسانندگی الکتریکی، ترابرد الکترونی -
صفحات 56-66هدف از این پژوهش بررسی تاثیر هندسه پلیسه رو بر روی جریان داخلی مواد، پیش بینی عیوب و پارامترهای فرایند فورجینگ سرد است. به همین منظور سه شکل هندسی پلیسه رو های ذوزنقه ای، بیضوی و مربعی بر روی یک قطعه ساده مخروطی شکل مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر هندسی پلیسه رو ها با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس شبیه سازی شد و پس از آن قالب با پلیسه رو بهینه، ساخته شد و فرایند فورجینگ جهت راستی آزمایی نتایج شبیه سازی بر روی یک قطعه از جنس آلیاژ آلومینیوم 3003، انجام گرفت. نتایج حاصل نشان داد، شکل پلیسه رو ذوزنقه ای نسبت به دیگر موارد، شرایط مناسبتری برای جریان مواد ایجاد می کند. براساس نتایج شبیه سازی، بیشینه مقدار کرنش پلاستیک در اطراف پلیسه رو اتفاق افتاد و مقدار آن در قالب با پلیسه رو ذوزنقه ای نسبت به قالب های بیضوی و مربعی بیشتر بود که ناشی از سیلان بیشتر مواد در پلیسه رو ذوزنقه ای بود. توزیع و اعمال فشار مورد نیاز جهت تولید قطعه نهایی بر روی قطعه کار با پلیسه رو مربعی شکل بیشتر از نمونه های دیگر در شبیه سازی پیش بینی شد. بیشینه فشار اعمال شده توسط قالب بر روی قطعه کار در قسمت پلیسه رو بود که برای پلیسه رو مربعی شکل، بیشترین مقدار خود را داشت و در مورد پلیسه رو ذوزنقه ای کمترین مقدار را دارا بود.کلیدواژگان: فورج سرد، آلیاژ آلومینیوم 3003، تاثیر هندسی پلیسه رو، شبیه سازی المان محدود، جریان مواد، شکل گیری عیوب
-
Pages 7-19
Increasing development of industry And keep pace with the rising cost of energy around the world Has meant that engineers are always looking for items The ability have to transfer large amounts of heat in the area of long and low, with a drop in temperature as well as lower power consumption than traditional equipment . Thermosyphon heat pipe type have attracted much attention. The main purpose of this project Evaluate the performance of a particular type of thermosyphon heat pipe with variable conductivity. The heat input to changes in load or temperature evaporation temperature of the evaporator can be fixed. We did this by using the metal balls in the evaporator tube thermosyphon . According to the current situation and said Laboratory equipment was required by the With to provide for measuring The rate of fluid filling tube , We study on heat pipe with variable coefficients The loss and the overall heat transfer coefficient. The results showed that Performance of the heat pipe is different in the thermal load 30, 60, 90, 120 watts per square meter due to changes in the size of the evaporator . The best performance of themosyphon was by comparing the data on the maximum amount of heat load of 120 watts at least during the inactive part of the evaporator between 0 to 1.5 cm.
Keywords: thermosyphon, Variable Conductivity, Heat pipe -
Pages 20-27
In this study, the thermal efficiency of a double-pipe heat exchanger with Fe3O4-water nanofluid in Reynolds numbers between 2000-21000 and volume fractions between (0.1-0.4% v / v) using artificial neural networks and correlation with experimental data has been evaluated and predicted. Iron oxide nanoparticles were about 20 nm in size. SEM photography of nanoparticles is provided to show the stability and homogeneity of suspension. Different Reynolds numbers and volume fractions of iron oxide nanofluid are used as the training data for ANN. A two-layer feed-forward neural network with back-propagation Levenberg-Marquardt learning algorithm (BP-LM) was used for heat transfer pre-parameters. Moreover, 70% of data were used in training set and 15% of data were used in evaluation set and remaining data were used as test data to prevent preprocess of network and to study the final efficacy of the network. In addition, based on the experimental data and the use of artificial neural network, data predicted by the neural network are in good agreement with experimental data measured by the double-pipe heat exchanger. The overall verification by the mean squared error (MSE) and correlation coefficient (R2) for the thermal efficiency of a double-pipe heat exchanger is 0.0001 and 0.996, respectively, indicating that prediction is successful.
Keywords: Double Pipe heat exchangers, heat transfer, Artificial Neural Network -
Pages 28-35
Percolation is one of the most common phenomena in nature. For example water goes to ground or transport salt in reverse osmose. Many natural events or influence in the heat transfer, mass transfer issues have also been analyzed. With the advance of knowledge and enter into new areas, new issues emerge in the face of science. In this paper, the three main types of penetration, diffusion, mass diffusion and diffusion in the fluid will be discuses. The influence of molecular diffusion topics in molecular size and low displacements are often based on the concentration is investigated. The mass that occurs on a larger scale is usually different factors such as physical and environmental factors
Keywords: Fluid, percolation, mass. Density -
Pages 36-44
In this research, the effect of porous layer on the efficiency of a single slope solar still is studied, experimentally. Accordingly, two single slope solar stills with same sizes containing conventional and modified by using porous layer are fabricated and tested, simultaneously. Black sponge rubber with low heat capacity and wick characteristic is selected as porous material. All experiments were performed in Semnan with geographical coordinates of 35° 33' N, 53° 23' E, Iran. Results showed that daily total water productions enhance by using sponge in solar still. Daily total water productions are 3263 and 3829 cc/m2 for conventional and modified stills, respectively. Accordingly, modified still produces 17.35% more distilled water in comparison with conventional one during one day. There is a direct relationship between trends of daily efficiencies of stills and trends of surrounding temperature or solar radiation intensity.
Keywords: Solar still, Sponge, Efficiency, Single slope -
Pages 45-50In today's world, the national security of most countries has depended on secure energy access, and therefore the optimum use of it has been the focus of attention of many statesmen and researchers. Expansion of consumption in the household sector and waste of energy in the urban community are among the obvious reasons for the rapid growth of energy consumption in the national economy. For this reason, energy consumption in the building sector needs to be considered. In this paper, after simulating an office building in Garmsar City with Design-Builder Software and validating it, the effect of the roof insulation and double wall parameters on the energy consumption has been investigated. The results show that the roof insulation and the use of a double wall can have a significant impact on building energy consumption.Keywords: Modeling, Optimization of energy, Design builder software, Office Building
-
Pages 51-55
Gallium arsenide is a compound of the elements gallium and arsenic. It is a III-V direct band gap semiconductor with a zinc blende crystal structure. GaAs is used in the manufacture of devices such as microwave frequency integrated circuits, monolithic microwave integrated circuits, infrared light-emitting diodes, laser diodes, solar cells and optical windows. From this view point, study of the electronic properties of GaAs single crystals is of prime importance. In this experimental work, electrical conductivity of two kinds of p-type GaAs samples each doped with Cr and Fe have been studied in the wide temperature range (100-400) K. Apart from temperature dependency of mobility of charge carriers also different predominant scattering mechanisms occurring in these crystals have been given.
Keywords: semiconductor, Electrical Conductivity, Electronic Transport -
Pages 56-66The aim of this study, is study on the effects of flash gutter geometry on the material flow, predict of defect formation and forging process parameters in cold forging. For this purpose, effects of three flash geometry with trapezoidal, oval and square shapes were investigated on the simple frustum part. The effect of flash gutter geometry simulated using ABAQUS finite element software and then form with the optimized flash gutter was manufactured and forging process to verify the simulation results on a piece of AA3003aluminum alloy, was carried out. The results showed that trapezoidal flash gutter had more appropriate conditions for material flow than other cases. According to the simulation results, the maximum plastic strain was formed around the flash area and its value was maximum in the die with trapezoidal flash gutter, which was due to the greater flow of the material in the trapezoidal flash gutter geometry. According to the simulation results prediction, the distribution and exerted applied pressure to produce the final part on die with square flash gutter was more than others. The maximum applied pressure was on the flash area of die, which was the largest for the square flash gutter, and had the smallest amount of trapezoidal flash gutter geometry.Keywords: Cold Forging, AA3003 aluminum alloy, Effects of flash gutter geometry, Finite element simulation, Material flow