فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
سال نهم شماره 4 (پیاپی 33، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رضا پول تنگری* صفحات 1-16

    با کمک مدلسازی یک موتور XU7 تولیدی شرکت ایران خودرو، تاثیر عایق کاری و اصلاح مسیر هوای تنفس موتور، در آب و هوای گرم (49 درجه سانتی گراد) و مرطوب (20.2 درصد رطوبت نسبی) مشابه آب و هوای معمول و عمده فصل تابستان استان خوزستان بررسی گردید. در این راستا با فرض موتورگردانی گرم و تنفس طبیعی، از مدل ترمودینامیکی فرآیندهای یک موتور احتراق جرقه ای، بر پایه مدل احتراق آناند، استفاده شد. در فرآیند مدلسازی، کار بازگشت ناپذیر اصطکاک لزجی ناشی از روانکاری پیستون و رینگها با فرض لزجت ثابت روانکار و همچنین دو عدد رینگ فشاری برای هر پیستون، در نظر گرفته شد. تاثیرات فیزکی وجود رطوبت در هوای ورودی موتور لحاظ شد. با در نظر گرفتن دو رویکرد متفاوت، تاثیر حرارت انتقالی به هوای تنفس موتور اعمال شد، رویکرد اول: رویکرد انتقال حرارت تدریجی در طول مسیر هوای تنفس و رویکرد دوم: رویکرد مکش هوای گرم شده محیط قبل از ورود به مسیر انتقال هوای تنفس(این رویکرد به واقعیت نزدیک تر است). دمای بدنه سیلندر و همچنین نسبت تعادل در فرآیند احتراق در تمام سرعت زاویه ای های خروجی موتور، ثابت در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده با مراجع معتبر راستی آزمایی شد. نتایج بدست آمده نشان داد که کاهش دمای هوای تنفس موتور در شرایط موتورگردانی گرم به واسطه عایق کاری مسیر هوای تنفس، برای هر دو رویکرد فوق الذکر موثر است. اما در رویکرد دوم، این اقدام تاثیر بیشتری از خود به نمایش می گذارد. بر اساس نتایج بدست آمده، تاثیر عایق کاری مسیر هوای تنفس موتور XU7 در شرایط آب و هوایی مذکور می تواند بطور همزمان و در بهترین حالت، منجر به افزایش 12 درصدی توان خروجی موتور (در 6000 دور بر دقیقه) و همچنین افزایش 10.3 درصدی گشتاور خروجی موتور (در دور 1000 دور بر دقیقه) شود.

    کلیدواژگان: مدل سازی، موتور XU7‎، عایق کاری، مسیر هوای تنفس موتور، آب و هوای گرم و مرطوب
  • مصطفی عمران شوبی، حسام الدین سالاریان، علی لهراسبی نیچکوهی* صفحات 17-28

    هدف از این مقاله، ارایه ی روشی نوین، کم هزینه و بدون پیچیدگی، به منظور افزایش توان گرمایشی سیستم های رادیاتور قرنیزی متداول می باشد. در این روش با جدا کردن مسیرهای رفت و برگشت سیال عامل و حذف پل حرارتی رسانشی مابین آنها، طرح جدیدی ارایه گردید. با کمک آزمون های تجربی منطبق با استاندارد ملی ایران INSO 360-2، بهبود توان حرارتی مورد انتظار نشان داده شده است. توان گرمایشی طرح جدید ارایه شده، در مقایسه با دو طرح قبلی، رشد 72 و 48 درصدی داشته است. در این مطالعه نشان داده شد بدون افزایش دمای تغذیه، ارتفاع پروفیل قرنیزی و دبی جرمی سیال عامل می توان به قدرت گرمایشی بیشتری نایل شد که خود منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی و افزایش توان غلبه بر کوران هوای سرد و تامین آسایش حرارتی بیشتر برای ساکنان خواهد شد.گرمای ساطع شونده از طرح جدید با ارتفاع 15 سانتی متر معادل با گرمای ساطع شونده طرح قبلی با ارتفاع معادل 50 سانتی مترمی باشد.

    کلیدواژگان: رادیاتور قرنیزی، صرفه جویی انرژی، افزایش توان گرمایشی
  • فرزین حسینی فرد، مصطفی امیدی بیدگلی* صفحات 29-35

    در این مقاله به توجه به اطلاعات هواشناسی و داده های بدست آمده از نقشه های هواشناسی بررسی انتخاب تجهیزات و سیستم تهویه مطبوع یک ساختمان 5 طبقه در شهر تهران که  با توجه به موقعیت جغرافیایی این ساختمان بار های سرمایش و گرمایشی محاسبه گردیده. محاسبات بار های سرمایشی و گرمایشی هراتاق برای انتخاب رادیاتور هر اتاق صورت گردیده و بخش اول این مقاله محاسبات به صورت دستی صورت گردیده است و بخش دوم با استفاده ار نرم افزار کریر که یک نرم افزار مهم در مبحث تهویه مطبوع می باشد به راستی آزمایی نتایج حاصل از بار های سرمایشی سطحی گردیده است.

    کلیدواژگان: تهویه، بار سرمایش، بار گرمایش، بویلر
  • پدرام احدی، فربد فخرآبادی*، علیرضا پورشقاقی، فرشاد کوثری صفحات 37-57

    ایران با داشتن پتانسیل بالا در انرژی های خورشیدی ، زمینه ی مناسبی برای توسعه این انرژی ها دارد. از این رو برآورد صحیح هزینه های سرمایه گذاری با توجه شرایط اقلیمی و جغرافیایی دارای اهمیت است .در مطالعه ی حاضر براساس جدیدترین مصوبه وزارت نیرو کشور ایران در زمینه خرید تضمینی برق خورشیدی ، آنالیز اقتصادی با در نظر گرفتن ضریب تعدیل در خرید تضمینی برق تجدیدپذیر انجام شده است . سپس، به برآورد هزینه های سرمایه گذاری انرژی های خورشیدی سیستم فتوولتاییک متصل به شبکه در مراکز استان های ایران با استفاده از نرم افزارRETScreen  پرداخته شد و میزان درآمد تجمیعی، میزان کاهش انتشار سالانه کربن، سود خالص درآمد در 20 سال عمر نیروگاه خورشیدی برای هر کدام از مراکز استان ها مورد بررسی اقتصادی قرار گرفتند. شهرهایی که رتبه 1 تا 6 را به خود اختصاص داده اند بهترین مکان ها جهت احداث نیروگاه خورشیدی می باشند در غیر این صورت از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر نمی باشند، برای این مکان ها حداقل قیمت پیشنهادی به ساتبا جهت خرید برق تضمینی طی 20 سال که از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر باشد ارایه گردید.همچنین نرخ حداکثر سقف درصد سود وام بانکی در صورت اخذ وام با توجه به توجیه پذیر بودن اقتصادی آن پروژه برای هر شهر مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، بازگشت سرمایه، سیستم های فتوولتائیک، تحلیل زیست محیطی، نرم افزار RETScreen
  • عبدالکریم افروزه*، رضا یزدان پناه صفحات 59-70

    سواحل دریا وبندرگاه ها می توانند منابع عظیم از انرژی در نظر گرفت که به صورت امواج، جزر و مد و جریان های همیشگی سطحی یا زیر آبی، ناشی ازاختلاف حرارت نقاط گوناگون، دیده میشود. تولید انرژی به این روش آلودگی در بر ندارد. این نیروگاه ها در طول سال می توانند انرژی را تولید کنند. در این مطالعه برای مدل سازی ژنراتوراز روش المان محدود به‏ عنوان یکی از دقیق‏ترین روش های شبیه سازی برای محاسبات مورد نظر استفاده شده است  که می تواند در سواحل و بندرگاه ها و بدنه کشتی ها استفاده شود و حرکات نوسانی امواج آب رابه راحتی تبدیل به انرژی برق کند. در این مقاله مکانیزم این نوع مولد مدل سازی و شبیه سازی گردیده است. نتایج شبیه سازی ها نشان داد پیاده سازی و ساخت این مولد ها دارای بازدهی مناسب و صرفه اقتصادی بالایی است. ابزارهای شبیه سازی قابل اعتماد برای مطالعه عملکرد و زنده ماندن دستگاه های انرژی موج ضروری هستند، چون آزمایش ها هم پرهزینه و هم دشوار هستند. به طور خاص، قابلیت زنده ماندن در امواج غیر خطی، یکی از بزرگ ترین چالش ها برای انرژی موج است، و از آنجا که باره ای موج و دینامیک به طور گسترده وابسته به مدل هستند، هر دستگاه باید به طور جداگانه با ابزارهای تایید شده مورد مطالعه قرار گیرد. در این مطالعه طراحی ژنراتور شامل روتور، استاتور و سیم‏بندی طور کامل بررسی خواهد شد. بدین منظور ابتدا روابط ریاضی مربوط به ژنراتور بیان گردیده و در انتها طراحی تحلیلی یک نمونه ژنراتور مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در این مطالعه، از روش اجزاء محدود به‏ عنوان یکی از دقیق‏ترین روش های شبیه سازی برای محاسبات مورد نظر استفاده شده است.

    کلیدواژگان: انرژی تجدید پذیر، امواج دریا، انرژی موج
  • محمود دهنوی، سید باقر حسینی*، مهناز محمودی زرندی صفحات 71-88

    توسعه مجموعه های مسکونی و افزایش ارتفاع ساختمان ها و افزایش هزینه حامل های انرژی و نیاز به صرفه جویی در مصرف انرژی، سبب ورود ایده ها و تکنولوژی های جدید و خطرآفرین به همراه مصالح  قابل اشتعال و افزایش بار آتش در ساختمان گردیده است. آتش سوزی های عمدی و غیرعمدی سال های اخیر، نشان دهنده نقص تدابیر پیش بینی شده در طراحی این مجموعه ها در تامین امنیت ساکنین و محافظت از اموال و تجارت آنها می باشد. این پژوهش در نظر دارد برای کاهش آسیب پذیری در چالش فوق، با بهره گیری از اصول و معیارهای معماری و به کمک نظرات متخصصین، راه کارهای قابل اطمینانی ارایه نماید. روش تحقیق در این پژوهش تلفیقی از شیوه های کیفی و کمی است که به روش دلفی انجام شده است. نتایج در نرم افزار 26 SPSS تحلیل گردیده و به کمک آزمون KMO و بارتلت کفایت حجم نمونه تایید شده است. به کمک تحلیل عامل Q، نتایج استخراج و تاثیرگذارترین عوامل بر کاهش آسیب پذیری دربرابر حریق در ساختمان های بلند مسکونی مشخص گردیده است. بر اساس نتایج پژوهش مولفه های تاثیرگذار بر کاهش آسیب پذیری ساختمان در برابر حریق عبارتند از: دسترسی پذیری، تخلیه پذیری، مصالح، تفکیک پذیری بنا، فرم ، فضا، عناصر و المان های گسترش دهنده آتش و دود، فرم، فضا، عناصر و المان های انسداد و منحرف کننده آتش و دود و گازهای سمی.

    کلیدواژگان: صرفه جویی در مصرف انرژی، آتش سوزی، ساختمان بلند مسکونی
|
  • Reza Poultangari* Pages 1-16

    In this research, with the help of thermodynamic modeling of an XU7 engine (manufactured by Irankhodro Co.), the effect of insulation and modification of the intake air route (IAR), in a real hot and humid weather case study(49 ° C and 20.2% relative humidity similar to a normal summer day of Khuzestan state climate) is investigated. In this regard, assuming hot engine run-up and naturally aspiration condition, the thermodynamic model of the processes of a spark ignition engine, based on the Anand combustion model, was developed. In the process of modeling the irreversible work of viscous friction caused by lubrication of pistons and rings, assuming the constant viscosity of the lubricant as well as two compression rings for each piston, was considered. The physical effects of the presence of moisture in the engine intake air(EIA) were taken into account. Considering two different cases, the effect of heat transfer to EIA was applied. Case 1: gradual heat transfer approach along IAR and case 2: heated air suction approach before entering IAR (This approach is closer to reality). The cylinder body temperature as well as the equivalence ratio in the combustion process are considered constant at all crank angular velocities. The results were verified by reputable authorities. The results showed that reducing the EIA temperature due to the insulating IAR is effective for each of the above two cases. But in the second case, this action has a greater impact. Based on the results, the effect of insulating IAR of the XU7 engine in the mentioned weather conditions can be simultaneously, Leads to a 12% increase in engine output power (at 6000 rpm) and also a 10.3% increase in engine output torque (at 1000 rpm).

    Keywords: Modeling, XU7 engine, Insulation, Intake air direction, Hot, humid climate
  • Mostafa Omran Shobi, Hesamoddin Salarian, Ali Lohrasbi Nichkoohi* Pages 17-28

    This paper presents a new, low-cost, and unsophisticated method to increase the thermal power of conventional baseboard radiator systems. A new design was achieved by separating the go and return paths of the fluid and eliminating the conductive thermal bridge between them. The experimental tests as per the National Iranian INSO 360-2 standard revealed the expected improvement in thermal power. The comparison of the new design’s thermal power with that of the conventional methods in the industry shows 72% and 42% increases versus the two designs reviewed in the authors’ previous works. This research showed that higher thermal power could be accomplished with no need to increase the feeding temperature, the height of the baseboard profile, and the flow rate of the working fluid, which would result in saving in energy consumption and increasing the capability of coping with cold weather and providing more thermal comfort for residents. This thermal power enhancement will be more important when there are constraints on increasing the length of baseboard radiating systems inside the home space.

    Keywords: radiant baseboard, energy saving, heating
  • Farzin Hoseini Fard, Mostafa Omidibidgoli* Pages 29-35

    In this article, according to the meteorological information and the data obtained from the meteorological maps, the selection of equipment and air conditioning system of a 5-story building in the city of Tehran is investigated, and the cooling and heating loads are calculated according to the geographical location of this building. The heating and cooling of the living room has been done to select the radiator for each room and the first part of this article has been calculated manually, and the second part has been used to verify the results of the loads using Carrier software, which is an important software in the field of air conditioning. Surface cooling is done

    Keywords: Ventilation, cooling load, thermal load, boiler
  • Pedram Ahadi, Farbod Fakhrabadi*, Alireza Pourshaghaghi, Farshad Kowsary Pages 37-57

    Possessing enormous potential, Iran can significantly expand solar photovoltaic energies. Thus, it is so consequential to accurately estimate investment costs according to the climate and geography of Iran. We conducted an economic analysis regarding adjustment factor in guaranteed purchase of renewable electricity based on the recent enactment of the Power Ministry respecting guaranteed purchase of guaranteed solar electricity. Then we evaluated the investment costs of grid-tied photovoltaic solar energies in the centers of provinces of Iran applying RETScreen as well as economically examining the amount of aggregate incomes, the reduction in the amount of carbon emission on an annual basis and net profit income through 20-year lifetime of solar power station for each center of provinces. It is the most qualified to install solar power stations in the six top ranking cities, otherwise it will be economically unjustifiable. Considering minimum prices of economically justifiable guaranteed electricity through 20 years has been suggested to SATBA (The Organization of Renewable Energies and Energy Efficiency). Also, the maximum bank loan interest rates have been estimated to determine that running these projects would be economically justifiable for all these cities.

    Keywords: Renewable Energies, Investment Return, Photovoltaic Systems, Environmental Analysis, RETScreen
  • Abdul Karim Afroozeh*, Reza Yazdanpanah Pages 59-70

    Coasts and harbors can be considered huge sources of energy, which can be seen in the form of waves, tides and constant surface or underwater currents, due to the temperature difference between different points. Energy production in this way does not involve pollution. These power plants can generate energy throughout the year. In this study, finite element method has been used to model the generator as one of the most accurate simulation methods for the desired calculations, which can be used on shores, ports and ship hulls, and the oscillating movements of water waves can be easily converted into energy. Lightning. In this paper, the mechanism of this type of generator is modeled and simulated. The simulation results showed that the implementation and construction of these generators have good efficiency and high economic efficiency. Reliable simulation tools are essential for studying the performance and viability of wave energy devices, as experiments are both costly and difficult. In particular, the ability to survive in nonlinear waves is one of the biggest challenges to wave energy, and since waveforms and dynamics are highly dependent on the model, each device must be studied separately with approved instruments. To take. In this study, the design of the generator including rotor, stator and wiring will be fully investigated. For this purpose, first the mathematical relations related to the generator are stated and at the end, the analytical design of a generator example will be examined. In this study, the finite element method has been used as one of the most accurate simulation methods for the calculations.

    Keywords: Renewable energy, Sea waves, Wave energy
  • Mahmood Dehnavi, Seyed Bagher Hosseini*, Mahnaz Mahmoodi Zarandi Pages 71-88

    The development of residential complexes and the increase in the height of buildings and the increase in the cost of energy carriers and the need to save energy have caused the introduction of new and dangerous ideas and technologies along with flammable materials and increase the fire load in the building. Deliberate and indeliberately fires recent years, It shows the shortcomings of the measures foreseen in the design of these complexes in providing the security of the residents and protecting their property and business. This research intends to provide reliable solutions to reduce the vulnerability in the above challenge by using the principles and criteria of architecture and with the help of experts' opinions. The research method in this research is a combination of qualitative and quantitative methods which was done by Delphi method. The results were analyzed in SPSS 26 software and with the help of KMO and Bartlett test, the adequacy of the sample size has been confirmed. With the help of Q factor analysis, the results have been extracted and the most influential factors on reducing vulnerability to fire in high-rise residential buildings have been determined. Based on the results of the research, the factors influencing the reduction of the building's vulnerability to fire are: Accessibility, drainability, materials, separation of the building, form, space, elements and elements that spread fire and smoke, form, space, elements and elements that block and divert fire, smoke and toxic gases.

    Keywords: Energy Saving, Fire, High-Rise Residential Building