فهرست مطالب

مهندسی مکانیک تبدیل انرژی - پیاپی 2 (پاییز 1389)

نشریه مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
پیاپی 2 (پاییز 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/09/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهدی قناد دزفولی*، محمدرضا برپور، محمدعلی بهرنگ، احسان الله عصاره صفحات 1-10

    در مطالعه حاضر، از الگوریتم ژنتیک برای تخمین پتانسیل انرژی خورشیدی نواحی بیابانی مرکز ایران استفاده شده است. در مدل های بررسی شده، سعی بر آن است تا با استفاده از اطلاعاتی از قبیل موقعیت جغرافیایی، دما، رطوبت نسبی و ساعات آفتابی، تخمین میزان تابش خورشیدی صورت گیرد. شهرهای اصفهان، کرمان، بیرجند، طبس، تهران و خور-بیابانک به عنوان نواحی مرجع در مطالعه ی حاضر، انتخاب شده اند. از میان اطلاعات موجود برای هر شهر، بخشی جهت یافتن مقادیر مطلوب یا تقریبا مطلوب ضرایب مدل های تخمین پتانسیل انرژی خورشیدی و بخشی نیز برای بررسی اعتباریابی مدل ها مورد استفاده قرار گرفته اند. برای نشان دادن توانایی مدل های مورد بررسی در تحقیق حاضر، نتایج بدست آمده از این مدل ها با یکدیگر مقایسه می شوند و بهترین مدل برای تخمین میزان تابش خورشیدی برای نواحی مورد مطالعه، بر اساس کمترین میزان خطا، معرفی می شود.

    کلیدواژگان: خورشیدی، مدل، الگوریتم ژنتیک
  • ایمان کاکادزفولی* صفحات 11-16

    توربین های گازی یکی از مهمترین ماشینهای تولید توان به شمار می آیند با توجه به جایگاه مهم این توربین ها و به کارگیری گسترده آنها در نیروگاه ها همواره تلاشهای زیادی در راستای افزایش راندمان سیکل کاری توربین های گازی صورت پذیرفته است. با توجه به افزایش دمای هوا در ماه های گرم سال چگالی هوا و به دنبال آن قدرت خروجی از توربین های گازی کاهش می یابد. یکی از مهمترین راهکارهای افزایش راندمان توربین های گازی خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور می باشد. از اصلی ترین روش های خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور استفاده از سیستم مه پاشی می باشد. در این مقاله به مدلسازی ترمودینامیکی خنک کاری مه پاشی،  با استفاده از مدل قطره پرداخته شده است. در ابتدا برای محاسبه تبخیر قطرات بوسیله تفاوت غلظت بخار در سطح قطره و هوای محیط کانال ورودی به کمپرسور، مدل می شود، سپس برای محاسبه پارامترهای عملیاتی توربین گاز یک کد کامپیوتری تهیه شده وپس از مقایسه نتایج آن با داده های تجربی، نتایج برای نیروگاه گازی شهید مدحج اهواز بدست آورده شده است.

    کلیدواژگان: توربین گاز، مه پاشی، مدل قطره
  • محمدرضا عصاری*، افشین قنبرزاده، سید سجاد موسوی اصل، احسان طاهری پور صفحات 17-23

    طراحی سیکل تولید همزمان بسیار پیچیده بوده که علت این امر وجود دو سیکل تولید توان متفاوت است که توسط بویلر بازیاب به یکدیگر مرتبطند و هرگونه تغییری در طراحی، مستقیما توان، بازدهی، هزینه ها و بسیاری از متغیرهای دیگر را تحت الشعاع قرار می دهد. محققین همواره در تلاش بوده اند راهی برای بهینه سازی اجزا و بخش های مختلف سیکل های تولید همزمان ارایه نمایند ولی بررسی کامل سیکل به دلیل پیچیدگی های منحصر بفرد خود کمتر مورد توجه بوده است. در این مقاله به مدلسازی کامل سیکل تولید همزمان، ارایه نتایج تحلیل انرژی، اگزرژی تعریف تابع برازش مناسب و سپس بهینه سازی مدل ارایه شده توسط ابزار توانمند الگوریتم ژنتیک میپردازیم همچنین صحت نتایج محاسبه شده توسط مقایسه با نتایج عملی سیکل دانشگاه بیلکنت به اثبات رسیده اند. لازم به ذکر است در این پژوهش برای اولین بار سیکل کامل تولید همزمان توسط الگوریتم ژنتیک بهینه شده است.

    کلیدواژگان: سیکل تولید همزمان، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک، مدلسازی
  • غلامرضا اشعری*، سامان شالباف، امیر ایمانزاده، علیرضا باهری صفحات 24-30

    در این مقاله، تحلیل های انرژی و اگزرژی یک سیستم پیل سوختی PEM در دو حالت ساده و دوگانه (CHP) مورد ارزیابی قرار می گیرد. اجزای اصلی سیستم مورد نظر شامل واحدهای پیل سوختی، مشعل، اصلاح کننده، مبدل حرارتی، باتری و آبگرمکن می باشد. تحلیل ترمودینامیکی سیستم فوق بر اساس تغییرات بازده انرژی، بازده اگزرژی و میزان آنتروپی تولیدی بر حسب دمای ورودی و به ازاء نسبت های مولی مختلف هوا به سوخت انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزایش دمای ورودی به پیل سوختی میزان آنتروپی تولیدی و بازده اگزرژی در هر دو حالت ساده و دوگانه افزایش می یابد. همچنین در سیستم ساده بر خلاف سیستم دوگانه، افزایش دمای هوای ورودی منجر به کاهش بازده انرژی سیستم می شود.

    کلیدواژگان: سیستم ساده، سیستم CHP، آنتروپی تولیدی، بازده انرژی و اگزرژی، نسبت مولی هوا به سوخت، دمای ورودی
  • رضا باهوش کازرونی*، پویان محسنی بهبهانی، حسن داور صفحات 31-39

    در این مقاله انتقال حرارت جابجایی آزاد درون اتاقی تحت تاثیر دیوار ترومب به صورت سه ‏بعدی برای جریان‏های آرام و آشفته توسط مدل عددی فلوینت شبیه‏سازی شد و هندسه بهینه کانال‏های گذر هوا برای رسیدن به دمای مطلوب بدست آمد.  جهت پیش‏بینی اثرات ناشی از تابش منبع مستقیم انرژی خورشید از الگوریتم ‏بارگذاری ردیابی پرتو خورشید، که با استفاده از بردار موقعیت خورشید و پارامترهای تشعشعی مدل‏سازی می‏شود استفاده گردید و پس از بررسی‏های انجام شده بر روی مدل‏های آشفتگی مربوطه و مقایسه با نتایج تجربی، مدل مناسب انتخاب شد. با استفاده از این مدل، هندسه بهینه کانال‏های دیوار ترومب جهت انتقال حرارت بیشینه در گستره اعداد رایلی از 107 تا 1010  به کمک بررسی میانگین عدد ناسلت بدست آمد. نتایج حاصله حاکی از انتخاب مدل انتقال تنش برشی رینولدز پایین به عنوان مدل آشفتگی برتر بود. همچنین مشخص شد مقادیر بهینه کلیه پارامتر‏ها هندسی اعم از فاصله دیوار حرارتی با شیشه، ضخامت دیوار و مساحت هواکش‏های بالایی و پایینی با افزایش عدد رایلی کاهش می‏یابد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، دیوار ترومب، جابجایی آزاد، گرمایش ساختمان
  • حسن داور*، امین رضا نقره آبادی، پویان محسنی بهبهانی صفحات 40-45

    در این پژوهش تاثیر پارامتر سرعت بر افت فشار سیکلون و قطر ذرات بر بازده سیکلون با حدود 1300000 المان بصورت با‏‏ سازمان تهیه شده است. برای ایجاد کوپل میان معادلات پیوستگی و ممنتوم از الگویتم سیمپل استفاده شده است. پروفیل‏های سرعت در جهت‏های y و z جریان در دو مقطع سیکلون با استفاده از مدل‏های آشفتگی RNG k-ε، k-ε استاندارد و k-ε تحقق‏پذیر محاسبه شده‏اند و به‏همراه نتایج تجربی موجود مورد مقایسه قرار گرفتند. همچنین نشان داده شد با افزایش سرعت ورودی، افت فشار سیکلون به علت بیشتر شدن شدت آشفتگی و ایجاد جریان‏های چرخشی قوی افزایش می‏یابد. با توجه به نتایج به‏دست آمده مشخص شد که مدل RNG k-ε مرتبه دوم در پیش‏بینی پروفیل‏های سرعت از دقت بالاتری نسبت به بقیه مدل‏های k-ε برخوردار است.

    کلیدواژگان: سیکلون گازی، RNG k-ε، k-ε استاندارد، افت فشار
  • محمود سبحانی نژاد*، مجتبی یوسفی کیا، افشین قنبرزاده صفحات 46-53

    هدف از انجام این مقاله بررسی اثر پارامترهای طراحی پیل سوختی  بر ولتاژ و توان خروجی پیل سوختی پلیمری در مدل استاتیکی می باشد.درپیلهای سوختی شرایط عامل و متغیر های طراحی نقش مهمی در بهبود عملکرد پیل ها دارند..در این کار ما برروی شبیه سازی عددی اثرات پارامترهای طراحی بویژه درجه حرارت ،فشار،سطح مقطع و ضخامت غشاء پیل سوختی تمرکز کرده ایم.در این مطالعه فشار آند و فشار کاتد را به اختصار فشار پیل سوختی می نامیم.در انجام این مقاله دما بین 298 تا 353 درجه کلوین،فشار بین 1.2تا10 اتمسفر،سطح مقطع سلول بین 0.016تا0.05 مترمربع در نظر گرفته شده است. نمودارهای  ولتاژ-جریان  دراین مقاله در اثر تغییر پارامترهای مختلف طراحی نمایش داده شده اند. نتایج حاصله در این مطالعه با استفاده از نرم افزار MATLAB بدست آمده اند.

    کلیدواژگان: ولتاژ، توان، پیل سوختی، مدل استاتیکی
|
  • Mehdi Ghanad Dezfuoly*, Mohammad Reza Barpoor, Mohamad Behrang, Ehsanolah Assare Pages 1-10

    Solar energy is one of the most promising renewable energy sources. The values of the global solar radiation (GSR) are the most important parameter for the solar energy applications. The main objective of the present study is to apply Genetic Algorithm (GA) to estimate Global Solar Radiation over central arid deserts of Iran. To achieve this, the measured weather data for six stations, spread over the study area, were used to develop comprehensive models to estimate GSR. Monthly maximum, minimum, and mean air temperature, mean relative humidity, total sunshine hours, maximum possible sunshine duration and extra-terrestrial solar radiation were used as inputs variables and the measured global solar radiation (GSR) was used as output. The obtained results confirm the ability of the developed models to predict solar radiation values precisely.

    Keywords: Solar, Model, GA
  • Iman Kakadezfouli* Pages 11-16

    Gas turbines are one of the most important machines for producing power. According to the important place of these turbines and their expanded application in powerhouses, has been done a lot of efforts for increasing work cycle efficiency of gas turbines. According to increased air temprature in hot months of year, so was decreased air density and after that, external power of gas turbine. One of the most important guideline is increasing the efficiency of  gas turbines by cooling entrance air to compressor. One of the most basic methods for cooling entrance air to compressor is using of fogging system. In this article, was discussed about thermodynamical modeling in fogging coolig by using of drop model. At first, for accounting drops evaporation being a model by using of steam density different in drop level and the air of internal canal environment to compressor, then for accounting operational parameters of gas turbine, was provided a computer code and  after comparing their results with experimental data, has been obtained results for gas powerhouse called shahid Modhaj of Ahwaz.

    Keywords: gas turbine, fogging, drop model
  • Mohammadreza Assari*, Afshin Ghanbarzadeh, Sajad Mosaviasl, Ehsan Taheripour Pages 17-23

    Designing synchronic recovery cycle was very complex due to existence two different recovery cycle power which was related to retrievers boiler. And any changes in designing directly were eclipsed power, efficiency, and costs, and many other variables.Researchers always was tied to indicating a way for optimizing properties and different sections (parts) of synchronic recovery cycles, but complete reviewing cycle was less considered due to unique complexities.In this article, we are considered to complete modeling synchronic recovery cycle, indicating the results of energy analysis, exergy of defining appropriate fitness function and then optimizing the model which was indicated by powerful instruments of genetic algorithm.Also, the accuracy of calculated results was proved by comparing with practical cycle results of biklent university. It was necessary to say that in this research, for the first time, has been optimized complete cycle synchronic recovery by genetic algorithm.

    Keywords: synchronic recovery cycle, optimization, genetic algorithm, modeling
  • Gholamreza Ashari*, Saman Shalbaf, Amir Imanzadeh, Alireza Baheri Pages 24-30

    In this paper, energy and exergy analysis of fuel cell systems has been considered in simple and CHP modes. System model consists of following components: fuel cell stacks, burner, reformer, heat exchanger, battery and water heater. Thermodynamic analysis of system has been investigated with consideration of variations of energy efficiency, exergy efficiency and entropy generation versus internal air temperature to the fuel cell for different air stoichiometries. Results show that by increasing of internal air temperature to the fuel cell, entropy generation and exergy efficiency increase in both simple and CHP modes. Also, in simple mode, not in CHP mode, increasing of intenal air temperature leads to decreasing of energy efficiency.

    Keywords: Simple system, CHP system, Entropy generation, Energy, exergy efficiencies, Air stoichiometry, internal air temperature
  • Reza Bahoosh Kazerooni*, Pouyan Mohseni Behbahani, Hasan Davar Pages 31-39

    In this paper, a free heat movement model in a room affected by Trombe wall three-dimensionally for laminar and turbulent flows was simulated by Fluent numerically model and the optimized air channel geometry for optimal temperature was obtained. In order to predict effects resulting from direct radiation, solar ray tracing algorithm, modeled by using solar positioning vector and radiation parameters and  the results were compared with those of experimental models to select the appropriate model. Using this model, the optimized geometry of Trombe wall was selected to transmit maximum heat in a range of Rayleigh values from 107 to1010 with the help of Nusselt values. The result indicate that the low Reynolds shear stress model was a superior model as a turbulence model. Also, they indicated that the geometrical parameters including heat wall distance from glass, wall thickness and upper and lower channels area decrease by Rayleigh number.

    Keywords: Optimization, Trombe wall, Free convection, Building heating, Numerical simulation
  • Hasan Davar*, Aminreza, Pouyan Mohseni Behbahani Pages 40-45

    In this paper, the effects of velocity parameter on pressure drop and particle diameter on cyclone efficiency with 1300000 elements were investigated. In order to form the coupling between continuity and momentum equations simple algorithm was used. Velocity profiles were calculated in Y and Z directions at two cyclone sections using turbulence models of RNG k-ε, Standard k-ε and Realizable k-ε and finally they are compared with the experimental results. The results indicated that as the inflow velocity increases, the cyclone pressure loss is higher due to the increase of turbulence and formation of strong rotating flows. The results were compared with those of experimental models showing that second order RNG k-ε model reduce more accurate predictions in comparison to other k-ε models.

    Keywords: gas cyclone, RNG k-ε, Standard k-ε, pressure drop
  • Mahmood Sobhaninejad*, Mojtaba Yousefikia, Afshin Ghanbarzadeh Pages 46-53

    The aim of this work is to analysis parameters variation effect on PEM static model output voltage .Fuel cells designing parameters play an important role in their operation improvement .This paper has been shown the effects of several numerically simulated parameters such as temperature, pressure, cross section and Membrane thickness on PEM fuel cell operation. In this study we have been abbreviated anode and cathode pressures by fuel cell pressure. Simulation has been done under following conditions: temperature cell 298-353 , pressure 1.2-10 atm, cross section 0.016-0.05 m2 . Voltage current curves have been shown in different cases of parameters variation. MATLAB software has been applied for PEM static model simulation.

    Keywords: Voltage, Fuel cell, Static model