فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
سال دوم شماره 4 (پیاپی 5، پاییز و زمستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/12/11
  • تعداد عناوین: 4
|
  • سعید ریحان پور، علی ارشادی* صفحات 1-10

    هدف اصلی مقاله حاضر کاهش آلاینده های اکسیدهای نیتروژن و دوده در محفظه احتراق با استفاده از تزریق آب به هوای ورودی (رطوبت نسبی هوا)  به محفظه می باشد. در این راستا یک محفظه احتراق متقارن محوری آشفته با سوخت گازی (متان) و غیرپیش مخلوط، برگرفته از تحقیق آزمایشگاهی مرجع [9]، درنظر گرفته شده است. جهت آشفتگی جریان از مدل دومعادله ای k-Ɛ در دو حالت استاندارد و تحقق پذیر و برای محاسبه نرخ انجام واکنش از دو مدل احتراقی اضمحلال گردابه ای (EDM) و تابع چگالی احتمال (PDF) استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل سازی ها نشان داد که دقیق ترین مدل جهت آشفتگی جریان k-Ɛ تحقق پذیر و برای احتراق،PDF است. به هدف کاهش آلاینده ها، میزان رطوبت نسبی هوای ورودی در شش مقدار مختلف از صفر تا 100درصد درنظر گرفته شد. نتایج نشان دادند که با افزایش رطوبت نسبی هوای ورودی کاهش خفیف دما و در نتیجه آن کاهش شدید آلاینده هایی نظیر اکسید نیتروژن و دوده در محفظه دیده می شود. علت کاهش NO و دوده را می توان به ترتیب، کاهش بیشینه دمای محفظه در اثر تبخیر آب تزریق شده و همچنین کاهش کربن موجود در محفظه عنوان نمود. میزان کاهش دما در اثر رطوبت دهی به هوا (از 0 تا 100درصد)، مقدار 1درصد بود درحالی که این مقدار برای NO و دوده به ترتیب 5/67 و 8/71 درصد دیده شد. عدم کاهش راندمان حرارتی و کاهش شدید NO و دوده، نشان از کارآمد بودن روش فوق جهت کاهش آلاینده ها می باشد.

    کلیدواژگان: احتراق غیر پیش آمیخته، رطوبت نسبی، کاهش آلاینده ها، NOx، سوت
  • محمد عبادتی، مهدی علی احیایی* صفحات 11-18

    در این مقاله، مدلسازی و شبیه سازی مصرف انرژی برای یک ساختمان فرضی دو طبقه مجهز به سقف سبز در سه اقلیم مختلف ایران (بندر عباس: گرم و مرطوب، تهران: معتدل و خشک, تبریز: سرد و خشک) صورت گرفته است. هدف از این شبیه سازی تاثیرات سقف سبز بر روی کاهش بارهای حرارتی ساختمان و نیز نقش آن در کاهش شار گرمایی عبوری از سقف ساختمان می باشد. روش کار بدین صورت است که ابتدا این ساختمان در یک نرم افزار مدل سازی مدل شده است سپس این مدل سه بعدی به موتور شبیه ساز انرزی پلاس تحویل داده شده , سپس شبیه سازی برای زمان های مختلف انجام شده است. برای هر یک از سه شهر، یک ساختمان معمولی با سقف آسفالت و یک ساختمان کاملا مشابه که در لایه آخر بام به جای آسفالت دارای پوشش گیاهی است شبیه سازی شده و نتایج خروجی با یکدیگر مقایسه شده است. برای تامین بارهای حرارتی و برودتی ساختمان از پمپ حرارتی استفاده شده است.  نتایج شبیه سازی ها نشان داده است که با به کار گیری سقف سبز , حالت پایه مصرف سالیانه انرژی الکتریسیته در شهرهای تهران، تبریز و بندر عباس به ترتیب 3.16, 5.12 و 23 درصد کاهش پیدا می کند. با توجه به مقادیر بدست آمده, استفاده از سقف سبز در مناطق گرمسیر(بندر عباس) نسبت به مناطق سردسیر (تبریز) کارایی بیشتری دارد. دلیل آن تاثیر سقف سبز به عنوان یک خنک کننده بر عملکرد سیستم سرمایشی ساختمان مورد مطالعه می باشد. شهر بندرعباس به دلیل دارا بودن آب و هوای گرم و خشک نیاز زیادی به انرژی در فصل تابستان برای خنک سازی محیط دارد ولی با توجه به متعادل بودن دما در ماه های سرد سال و نیاز نداشتن به انرژی جهت گرمایش میزان مصرف انرژی در طول سال برای شهر بندرعباس نسبت به دیگر شهرها بسیار پایین تر است. همچنین  آزمون های حساسیت سنجی نشان داده است که مصرف انرژی ساختمان موصوف قویا به تغییرات پارامترهای ضخامت خاک و تراکم گیاهی ساختار سقف سبز وابسته است به طوری که هرچه ضخامت خاک مورد استفاده بیشتر باشد عایق حرارتی بهتری است و هرچقدر تراکم گیاهی بکار رفته بالاتر باشد قدرت بیشتری در ممانعت از تابش اشعه های خورشیدی دارد.

    کلیدواژگان: سقف سبز، کاهش انرژی، انرژی پلاس، بار حرارتی
  • سیده کوثر یزدان پرست*، وحید دبیرپور صفحات 19-26

    در پژوهش حاضر انتقال حرارت همرفت طبیعی در حفره مربعی با حضور دیوار های متخلخل مورد بررسی قرار گرفته است. دیوار های بالایی و پایینی حفره عایق فرض شده اند و دیوار سمت راست دارای شرط دما ثابت و سرد و دیوار سمت چپ نیز دارای شرط دما ثابت و گرم فرض شده است و دیوار های سمت چپ و راست حفره دارای اختلاف دمایی برابر با یک هستند. برای مدل کردن فرآیند انتقال حرارت طبیعی در حفره از روش شبکه لتیس بولتزمن استفاده شده است و برای مدل کردن محیط متخلخل از معادلات برینکمن استفاده شده است. در این مطالعه به بررسی انتقال حرارت طبیعی  برای پرانتل 0.7 و رایلی   در حفره مربعی پرداخته شده است و تاثیر جدا کننده های عمودی متخلخل بر روند انتقال حرارت بررسی شده و نشان داده می شود که با ایجاد دیوار های متخلخل داخلی  می توان میزان انتقال حرارت را کاهش داد و کنترل  کرد. متخلخل در نظر گرفتن جداکننده ها علاوه بر تاثیر کاهش دهنده انتقال حرارت، تغییر کمتری در شکل کلی الگوی جریان نسبت به دیوار های جامد ایجاد می کند. تاثیر فاصله  دیوار متخلخل داخلی از دیوار با شرط دمایی ثابت و ارتفاع دیوار متخلخل مورد بررسی قرار گرفته شده است و نشان داده شده که انتقال حرارت طبیعی در حفره با وجود دیوار های متخلخل عمودی داخلی در چه اندازه ای بیشترین و در چه اندازه ای کمترین خواهد بود.

    کلیدواژگان: انتقال حرارت همرفت طبیعی، محیط متخلخل، حفره مربعی، روش شبکه لتیس بولتزمن
  • مجتبی مهران نیا، محمد قلم باز* صفحات 27-34

    در این مطالعه، با بهره گیری از نتایج آزمایشگاهی و به منظور بررسی جامع رفتار حرارتی نانو سیالات، دو پارامتر بدون بعد جدید، یعنی پارامتر رسانش حرارتی () و پارامتر لزجت دینامیکی () معرفی شدند. با استفاده از پارامترهای بی بعد معرفی شده، تاثیر دمای کارکرد نانو سیال، نوع سیال پایه، جنس و اندازه نانو ذرات بر بهبود حرارتی نانو سیال مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که استفاده از نانو سیال می تواند باعث افزایش یا بعضا کاهش انتقال حرارت شود. از طرفی، کاهش اندازه نانو ذرات موجب بهبود انتقال حرارت می شود.

    کلیدواژگان: رسانش حرارتی، لزجت دینامیک، نانو ذرات، نانو سیال
|
  • Seaid Reihanpour, Ali Ershadi* Pages 1-10

    The main goal of this paper is reducing emissions of nitrogen oxides and soot in the combustion chamber by injecting water in theintake air through a chamber (relative humidity). In this regard, an axially symmetric turbulent combustion chamber with fuel gas (methane) and non-premixed, derived from laboratory studies [9], has been considered. The other two-equation model of turbulence k-Ɛ, in both standard and realizable and to calculate the rate of reaction of combustion the Eddy Dissipation model (EDM) and the probability density function (PDF) were applied. The results of modeling showed that the most accurate model for turbulent flow, k-Ɛ realizable and for combustion, PDF. To reduce emissions, the relative humidity of the intake air in six different values ​​from zero to 100 percent have been examined. Results showed that by increasing the relative humidity, considered mildly reduced inlet air temperature and the resulting sharp decline in pollutants such as nitrogen oxides and soot seen compartment. while this value to NO and soot are respectively 5/67 and 8/71 percent. Failure to reduce thermal efficiency and a drastic reduction of NO and soot, showing the effectiveness of this method is to reduce emissions.

    Keywords: non-premixed combustion, relative humidity, Reducing emissions, NOx, soot
  • Mohammad Ebadati, Mehdi Ali Ehyaei* Pages 11-18

    In the current study, the modeling and simulation of energy consumption for a two-story building with green roof in three different climates of Iran (Bandar Abbas: hot and humid, Tehran: mild and dry, and Tabriz: dry and cold) have been performed. This simulation aimed at investigation of the effects of the green roofs on reduction of thermal loads on the building and its role in reducing heat flux through the roof of the building. As the method, the building has been modeled by a software. This three-dimensional model by Energy Plus simulation software has been done. Simulation has been performed for different times of a year. For each of the three cities, a typical building with asphalt roof and a complete identical building with vegetation on its roof instead of asphalt, on its last layer, have been simulated and the results have been compared. The heat pumps have been used to provide heating and cooling loads on the building. The results of the simulation indicated that by the use of green roof, the annual baseline electricity consumption for heating and cooling loads were reduced up to 16.3%, 12.5% and 23% in Tehran, Tabriz and Bandar Abbas, respectively. According to the results, the use of green roofs in the tropical regions (Bandar Abbas) is more efficient compared to cold regions (Tabriz). The reason behind this phenomenon is the effect of the green roof as a cooler on the performance of the studied building's cooling system. The sensitivity analysis have shown that the energy consumption of described building is strongly dependent on soil thickness and vegetation density on the green roof structure as the more the soil thickness is, the better thermal insulator will be, and the higher the vegetation density is, the more powerful it will be, to prevent radiation from the sun.

    Keywords: Green roof, Energy decrease, Energy Plus, Thermal load
  • Seyedeh Kosar Yazdanparast*, Vahid Dabirpour Pages 19-26

    The aim of present study is to investigate porous domestic vertical walls effects on reducing natural convection heat transfer in square cavity through Lattice Boltzmann methods. It is assumed upper and down cavity walls are thermal insulation and right side had constant temperature and cold, and left side constant and heated temperature. The left and right walls consisted of thermal differentiation as 1. In order to modelling natural heat transfer process in cavity, Lattice Boltzmann method used. And Brinkman equations used to model porous space. The current study attempt to consider natural heat transfer for Prandtl number was 0.7 and Rayleigh number was  , and it showed that porous walls may be reduce heat transfer and control it. The porosity of the separators, in addition to the effect of the heat transfer reducer, creates a smaller change in the overall shape of the flow pattern than the solid walls. Also, effect of porous wall distance from a wall in constant temperature and height considered and revealed that what time natural heat transfer in hole has minimum or maximum extent through domestic vertical porous walls.

    Keywords: natural convection heat transfer, porous medium, square cavity, Lattice Boltzmann method
  • Mojtaba Mehrannia Pages 27-34

    This paper present, Based on the experimental results, two new non-dimensional parameters, namely thermal conductivity ( ) and dynamic viscosity ( ) are introduced. These new non-dimensional parameters indicate the enhancement of thermal conductivity and dynamic viscosity of nanofluids by utilizing nanoparticles, and they facilitates the general survey of convective enhancement of nanofluids. Using the presented non-dimensional parameters, the effect of working temperature of nanofluid, type of base fluid, size and type of nanoparticles have been studied on the heat transfer enhancement of nanofluids. The results show that utilizing nanofluid can lead to deterioration or enhancement of heat transfer. On the other hand, Decrease of the size of nanoparticles can lead to enhancement of heat transfer.

    Keywords: thermal conductivity, dynamic viscosity, nanoparticles, nanofluids