به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب ابراهیم جهانشاهی جواران

  • حسین اخوتی، سید عبدالرضا گنجعلیخان نسب*، ابراهیم جهانشاهی جواران

    در پژوهش حاضر، آنالیز انرژی و اگزرژی یک سیستم ترکیبی شامل ماژول فتوولتاییک متمرکز کننده حرارتی، سیکل رانکین آالی، سرمایش جذبی تک اثره آب/ لیتیم - بروماید و آب شیرین کن تقطیر غشایی در حالت گذرا انجام می پذیرد. تحلیل های انرژی و اگزرژی سیستم ترکیبی توسط برنامه رایانه ای نوشته شده در نرم افزار EES صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که توان الکتریکی تولیدی سالانه ماژول های فتوولتاییک متمرکز کننده حرارتی و سیکل رانکین آلی به ترتیبMWh 74/81 و MWh 84/13 می باشند. علاوه بر این، توان سرمایش سیکل تبرید  MWh  91/32 و آب شیرین کن تقطیر غشایی با نرخ kg/s.m2  3025/0 آب شیرین تولید می کند. میزان اگزرژی تخریب شده سیستم فتوولتاییک متمرکز کننده و سیکل رانکین آلی به ترتیب MWh 36/35 و MWh  43/11 می باشند. مقدار بازده اگزرژی سیکل سرمایش جذبی 57/17 % می باشد. همچنین، در آب شیرین کن تقطیر غشایی میزان اگزرژی تخریب شده کل MWh 32/6 می باشد. ضمنا، نتایج بدست آمده، راندمان حرارتی و راندمان اگزرژی برای سیستم ترکیبی را معادل 75 % و 93/72% پیش بینی می نماید.

    کلید واژگان: فتوولتائیک متمرکز کننده حرارتی, رانکین آلی, تبرید جذبی, تقطیر غشایی, اگزرژی}
    Hossein Okhovati, Seyed Abdolreza Ganjalikhani Nasab*, Ebrahim Jahanshahi Javaran

    In the present study, energy and exergy analysis of a hybrid system including concentrating photovoltaic thermal module, organic Rankine cycle, single-effect water / lithium-bromide adsorption cooling and membrane distillation desalination at transient conditions is performed. The combined energy and exergy analyzes of the system were performed by a computer program written in EES software. The results showed that the annual electrical power generated by concentrating photovoltaic thermal modules and organic Rankine cycle are 81.74 MWh and 13.84 MWh, respectively. In addition, the cooling capacity of the refrigeration cycle is 32.91 MWh and the membrane distillation desalination plant produces fresh water at a rate of 0.3025 kg/s.m2. The degraded exergy of the concentrating photovoltaic system and organic Rankin cycle is 35.36 MWh and 11.43 MWh, respectively. The exergy efficiency of the absorption cooling cycle is 17.57%. Also, in membrane distillation desalination, the total degradation rate is 6.32 MWh. In addition, the obtained results prdedicts thermal efficiency and exergy efficiency of 75% and 72.93% for the combined system, respectively.

    Keywords: Concentrating photovoltaic thermal, organic Rankine, absorption cooling, membrane distillation, exergy}
  • محمداحسان کاظمیان، سید عبدالرضا گنجعلیخان نسب*، ابراهیم جهانشاهی جواران

    در این مقاله با کمک مدلسازی ترمودینامیکی سیکل رانکین آلی، تاثیر برخی پارامترها بر راندمان حرارتی و حرارت ورودی سیکل با استفاده از روش طرح ریزی آزمایش ها مورد بررسی قرار می گیرد. بابهره گیری از این تکنیک و ترکیب آن با مدل حذف رگرسیون پس گرد مقدار راندمان حرارتی و حرارت ورودی سیکل به صورت توابعی از پارامترهای موثر معرفی می شوند. در این راستا ابتدا با مقایسه دو روش پاسخ سطح و انتخاب رویه طراحی مرکب مرکزی، مقادیر توابع پاسخ بر اساس متغیرهای ورودی مشخص شده اند. مقادیر عددی حاصل از توابع منتج از روش پاسخ سطح مرکب مرکزی همخوانی خوبی با سایر مقالات معتبر دارد. نتایج نشان می دهند که از میان پارامترهای موثر، مقادیر دمای ورودی توربین، راندمان آیزنتروپیک توربین و نسبت دبی های جرمی سیال عامل به آب خنک کننده کندانسور بیشترین تاثیر را بر راندمان حرارتی دارند و همچنین برای حرارت ورودی به سیکل نیز بیشترین تاثیر پذیری در تغییر دبی سیال عامل، اختلاف دمای کندانسور و دمای ورودی به توربین سیکل رانکین آلی مشاهده می شود. نتایج بهینه سازی عددی بر مبنای تابع مطلوبیت و رویه پاسخ مرکب مرکزی نیز نشان دهنده حصول راندمانی معادل با 36% به ازای حرارت ورودی kW130 می باشد.

    کلید واژگان: سیکل رانکین آلی, بهینه سازی, پارامترهای طراحی, راندمان حرارتی, روش پاسخ سطح}
    M. E. Kazemian, Seyyed A. Gandjalikhan Nassab *, E. Jahanshahi Javaran

    In this paper, with the aid of thermodynamic modeling of Organic Rankin Cycle (ORC), the effect of some parameters on the thermal efficiency and input heat of ORC is examined using design of experiment method. By this technique, along with the Backward Elimination Regression model, the values of thermal efficiency and input heat of ORC are introduced as a function of effective parameters. For this purpose, first, by comparing the two methods of surface response and selecting the central composite design procedure, the values of response functions were computed based on the input variables. The numerical values derived from these functions resulting from RSM central composite design are in good agreement with published theoretical results in literatures. The results show that among the effective parameters, turbine inlet temperature values, turbine isentropic efficiency , and mass flow ratio have most significant effect on thermal efficiency and also for input heat to ORC the most effective parameters are flow rate of working fluid, condenser temperature and input temperature of ORC's turbine. In order to numerical optimization according to the operating conditions of real cycles based on the desirability function and the central composite design procedure, it was revealed that the thermal efficiency is close to 36% for the heat input of 130 kW.

    Keywords: Organic Rankin Cycle, Optimization, Design parameters, thermal efficiency, Response Surface Methodology (RSM)}
  • آرش آرامش، ابراهیم جهانشاهی جواران*، مهران عامری، اقبال بنی اسد عسکری

    در این تحقیق، تحلیل ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی سیستم ترکیبی مبدل حرارتی جذبی، چرخه رانکین آلی و آب شیرین کن اسمز معکوس با هدف تولید الکتریسیته و آب شیرین از منابع دما پایین انجام شده است. کلیه آنالیز ها براساس قوانین ترمودینامیک و ترمواکونومیک می باشد که توسط برنامه نویسی در نرم افزار EES انجام پذیرفته است. نتایج نشان می دهند که در سیستم مبدل حرارتی جذبی با دستیابی به ضریب عملکرد 4372/0 مقدار 7/494 کیلووات انرژی حرارتی در ابزوربر حاصل می شود که دمای آن تا 105 درجه سلسیوس افزایش می یابد. با انتقال این مقدار حرارت به سیستم رانکین آلی، مقدار 18/63 کیلووات الکتریسیته تولید می شود. با مصرف این مقدار الکتریسیته در سیستم اسمزمعکوس، 2/216 مترمکعب در روز آب شیرین تولید می گردد که هزینه این مقدار آب تولید شده 217/2 دلار به ازای هرمترمکعب به دست می آید. همچنین در تحلیل ترمواکونومیک مقدار هزینه برواحد اگزرژی تمام نقاط سیستم و هزینه الکتریسیته و آب تولید شده محاسبه شد. در ادامه مقدار هزینه تراز شده الکتریسیته در نرخ های حرارت اتلافی مختلف مورد بررسی قرار گرفته، براساس نتایج با افزایش مقدار نرخ حرارت، هزینه تراز شده الکتریسیته کاهش می یابد. همچنین تاثیر تغییرات هزینه سرمایه گذاری هر سیستم و نرخ بهره واقعی برروی هزینه آب شیرین تولید شده مورد مطالعه قرار گرفته است.

    کلید واژگان: مبدل حرارتی جذبی, چرخه رانکین آلی, آب شیرین کن اسمز معکوس}
    Arash Aramesh, Ebrahim Jahanshahi Javaran *, Mehran Ameri, Ighball Baniasad Askari

    In this study, the thermodynamic and thermoeconomic analysis of an Absorption Heat Transformer (AHT), Organic Rankine Cycle (ORC) and Reverse Osmosis (RO) desalination combined system was performed. The performance of the system was examined with the objective of generating electricity and fresh water from low temperature heat sources. All analyses are carried out based on the thermodynamic and thermoeconomic laws by programming in the EES software. The results have shown that the AHT with increase temperature to 105°C, is produced 494.7 kW thermal energy in absorber, having the Coefficient of Performance (COP) of 0.4372. By applying the AHT produced thermal energy; it is possible to produce 63.15 kW of electricity in the ORC. By using this amount of electricity in the reverse osmosis system, 216.2 m3/day of freshwater are produced where the cost of this amount of water produced achieved 2.374 $/m3. Also, in thermoeconomic analysis, the unit cost of the exergy for all points of the system and the unit cost of the electricity and fresh water were calculated. The levelized cost of electricity at different heat rates was determined, according to the results, the levelized cost of electricity is reduced when the heat rate increases. Also the effects of interest and inflation rate changes on the unit cost of the fresh water were studied.

    Keywords: Absorption Heat Transformer, Organic Rankine Cycle, Reverse Osmosis}
  • مرتضی زمزم، امین نامجو، ابراهیم جهانشاهی جواران*

    در نیروگاه های گازی انرژی زیادی به صورت حرارت بیش از انرژی الکتریکی تولیدی اتلاف می گردد. در این پژوهش تلاش بر این است علاوه بر توان تولیدی توسط توربین گاز پالایشگاه NGL جزیره سیری ایران از سیکل رانکین ارگانیک برای بازیابی حرارت اتلافی توربین گاز جهت تولید توان مجدد استفاده شود. در واقع انتخاب تکنولوژی مناسب برای سیستم ترکیبی تولید همزمان توان، آب شیرین و سرمایش بر اساس آنالیز انرژی و اقتصادی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان دادند که برای تولید آب شیرین با ظرفیت بالا از سیستم MED[1] با قیمت آب شیرین تقریبا 1 دلار به ازای هر مترمکعب باید استفاده کرد و برای دستیابی به قیمت آب شیرین مناسب سیستم [2]RO با اولویت استفاده از برق سیکل [3]ORC و سپس GT[4] پیشنهاد می شود. بر اساس قیمت فروش برق محاسبه شده، فروش برق توربین گاز تقریبا برابر 1/0 دلار به ازای هر کیلووات ساعت می باشد و نتایج نشان داد که هزینه ی تولید برق در ORC تقریبا نصف هزینه های برق توربین گاز می باشد. در خصوص سیستم های سرمایشی نیز نتایج نشان دادند که سیستم جذبی دارای هزینه اولیه کمتر و تولید بار سرمایشی بیشتری نسبت به سیستم تراکمی می باشد و در صورت نیاز تنها برای دستیابی به دماهای خیلی پایین می توان از سیستم سرمایشی تراکمی استفاده نمود.

    کلید واژگان: توربین گاز, سیکل ارگانیک رانکین, آب شیرین کن, سرمایش, آنالیز اقتصادی}
    Morteza Zamzam, Amin Namjoo, Ebrahim Jahanshahi-Javaran*

    In gas power plants, a lot of energy is lost in the form of heat more than the electricity produced. In the present research, techno-economic evaluation of combined power, desalination and cooling systems running by the exhaust flue gases of a gas turbine in Iran is performed. In addition to using power generated by the gas turbine, attempts were made to use Organic Rankine Cycle to recover the heat dissipated from gas turbine in order to reproduce power. In fact, choosing the appropriate technology for the combined system of simultaneous production of power, fresh water and cooling based on energy and economic analysis is investigated. Results showed that multiple-effect distillation system with fresh water price of 1 $ per m3 should be used in order to produce high tonnage fresh water, and to achieve the proper price of fresh water, Reverse Osmosis by giving priority to ORC power, and then, GT application is suggested. According to the calculated price of power sale, the sale of gas turbine power is approximately 0.1 $ per kW/h. Regarding cooling systems, the results showed that the absorption system has a lower initial cost and produces a greater cooling load than the compression system, and if necessary, the compression cooling system can be used only to achieve very low temperatures.

    Keywords: Gas turbine, Organic Rankine Cycle, desalination, Cooling, Economic analysis}
  • سامان امیری دوگاهه، ابراهیم جهانشاهی جواران*، مرتضی عبدل زاده دشتخاکی، صابر صادقی

    در این مطالعه، مقایسه فنی-اقتصادی نیروگاه های فتوولتاییک مونوکریستال و متمرکزکننده برای چند شهر منتخب در استان کرمان انجام شد. پس از مدل سازی سیستم های فتوولتاییک مورد نظر و اعتبارسنجی نتایج مدل سازی نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال با داده های اندازه گیری شده یک نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال 5کیلوواتی نصب شده در دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، تحلیل تولید انرژی الکتریکی روزانه و سالانه برای هر دو نیروگاه ارایه شد. سپس، راندمان و فاکتورهای عملکرد شامل ضریب ظرفیت، عملکرد نهایی، عملکرد مرجع و نسبت کارآیی تعیین شده اند. نتایج آنالیز اقتصادی نشان داد که شهرهای شمالی استان کرمان دارای شاخص های اقتصادی مطلوب تری بود؛ به طوری که نرخ بازده داخلی، هزینه ترازشده الکتریسیته، ارزش خالص فعلی و نسبت منافع به مخارج این شاخص ها برای نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال به ترتیب، 21 تا 22/1%، 3/13 تا 9/13 دلار به ازای هر کیلووات، 2 تا 4/2 هزار دلار و 1/04 تا 1/09 و برای نیروگاه فتوولتاییک متمرکزکننده به ترتیب، 24/9 تا 28/6%، 8/8 تا 10/2 دلار به ازای هر کیلووات، 17/1 تا 30/5 هزار دلار و 1/24 تا 1/43 بودند. در نهایت، مقایسه جامعی بین سیستم های فتوولتاییک مرسوم و سیستم فتوولتاییک متمرکزکننده در دو سناریوی هزینه سرمایه گذاری یکسان و توان نامی نصب شده یکسان انجام شد. نتایج نشان داد که در هر دو سناریو، سیستم های فتوولتاییک متمرکزکننده نسبت به سیستم فتوولتاییک مونوکریستال ارجحیت دارد، به نحوی که شهر کرمان و جیرفت به عنوان بهترین شهرها به ترتیب دارای ارزش خالص فعلی 30/5 هزار دلار و 21 هزار دلار بودند.

    کلید واژگان: فتوولتاییک متمرکزکننده حرارتی, مونوکریستال, الکتریسیته, اقتصادی}
    S. Amiri Dogahe, E. Jahanshahi Javaran*, M. Abdolzadeh Dashtkhaki, S. Sadeghi

    In this study, techno-economic comparison of monocrystalline and concentrating photovoltaic power plants for the selected cities of Kerman province was carried out. After modeling the implied photovoltaic systems and validating the modeling results of the monocrystslline photovoltaic system with the measured data of an installed 5kW monocrystalline photovoltaic power plant at the Graduate University of Advanced Technology, daily and yearly electrical energies production analysis for both plants was presented. Then, the electrical efficiency and the performance factors, including capacity factor, final yield, reference yield and the performance ratio were determined. The economic analysis results showed that the northern cities of Kerman province had more favorable economic indicators, so internal rate of return, balanced cost of electricity, net present value, and benefit-cost ratio for the monocrystal photovoltaic plant were 21-22.1%, 13.3-13.9 dollars per kilowatt, 2-4.2 thousand dollars, and 1.04-1.09, respectively and for the concentrating photovoltaic plant were 24.9-28.6%, 8.8-10.2 dollars per kilowatt, 17.1-30.5 thousand dollars, and 1.24-1.43, respectively. Finally, a comprehensive comparison was made between the conventional PV systems and the CPV system for two scenarios: the same capital investment cost and the same nominal installed power. Results showed that at both scenarios, the concentrating photovoltaic is superior to the monocrystalline PV plant, in a way that Kerman and Jiroft cities, as the best cities, had the net present value of 30.5 thousand dollars and 21 thousand dollars, respectively.

    Keywords: Concentrating Photovoltaic Thermal, Monocrystalline, Electricity, Economic}
  • راضیه صفا، عطالله سلطانی گوهرریزی*، سعید جعفری، ابراهیم جهانشاهی جواران

    در مطالعه حاضر ترکیب روش شبکه بولتزمن با روش نمایه هموار غلظتی برای شبیه سازی انحلال ذرات جامد دایره ای بین صفحات موازی که خلاف جهت همدیگر در حرکت هستند به کار برده شد. شبیه سازی هیدرودینامیکی سیال بر پایه روش شبکه بولتزمن تک زمانه انجام گرفت و از معادله جابجایی- نفوذ برای تعیین غلظت جسم حل شده درون فاز مایع استفاده شد. علاوه بر این روش نمایه هموار برای محاسبه شرط مرزی عدم لغزش در سطح تماس ذره- سیال و همچنین نیروهای غلظتی به کار برده شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایه شده، نتایج شبیه سازی با داده های تجربی موجود در منابع مورد مقایسه قرار گرفت. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی برای عدد شروود در عدد پکلت متفاوت کمتر از 2% بود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که کمترین زمان انحلال در سیستم های با درصد حجمی های متفاوت مربوط به سیستمی با کمترین درصد حجمی است. با افزایش درصد حجمی درون سیستم، نیرومحرکه انتقال جرم درون سیستم کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزایش عدد رینولدز از 0/05 تا 0/38، زمان مورد نیاز برای رسیدن کسر حجمی نرمالیزه شده به 5% مقدار اولیه از0/36ثانیه به 0/17ثانیه کاهش یافت. همچنین با افزایش عدد پکلت از 5/5 تا 115، عدد شروود از1/74 تا4/06 افزایش یافت. علاوه بر این افزایش عدد اشمیت در سیستم منجر به کندتر شدن زمان انحلال می شود. سرانجام رفتار سیستم های با توزیع متفاوت اندازه ذرات در ورودی بررسی شد.

    کلید واژگان: انحلال, ذرات, غلظت, نرخ برشی, روش نمایه هموار}
    R. Safa, A. Soltani Goharrizi*, S. Jafari, E. Jahanshahi Javaran

    In the present study, the combination of concentration lattice Boltzmann method with a smoothed profile method was used to simulate the dissolution of solid circular particles between parallel plates that are moving in opposite directions. The hydrodynamic simulation was performed based on the single relaxation time lattice Boltzmann method and the convection-diffusion equation was used to determine the concentration of the solute in the liquid phase. Additionally, the smoothed profile method was used to calculate the no-slip boundary condition at the liquid-solid interface and concentration forces. To evaluate the accuracy of the proposed model, the simulation results were compared with the empirical data in the literature. The difference between the simulation results and the empirical data for the Sherwood number at different Peclet numbers was less than 2%. The results show that the smallest dissolution time in systems with different volume fractions is in a system with the least volume fraction. As the volume fraction increases, the solid-liquid mass transfer driving force is decreased in the system. The simulation results showed that by increasing the Reynolds number from 0.05 to 0.38, the time required to reach the normalized volume fraction to 0.05 of its initial value reduced from 0.36 s to 0.17 s. Also, by increasing the Peclet number from 5.5 to 115, the Sherwood number increased from 1.74 to 4.06. In addition, the increase in the Schmidt number in the system leads to a slower dissolution time. Finally, the polydispersity in the system was studied.

    Keywords: Dissolution, Particle, Concentration, Shear Rate, Smoothed Profile Method}
  • نرگس صحراییان، سیدمحمدحجت محمدی*، ابراهیم جهانشاهی جواران

    کاربرد انرژی خورشید به منظور تامین سرمایش فضاها در ایران و سایر کشورها در دو دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش دو سیستم سرمایش ترکیبی کمک خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفته است. در یک سیستم ترکیبی از چیلر جذبی لیتیم برمایدی و کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت و در سیستم دیگر ترکیب چیلر تراکمی و پنل فتوولتائیک حرارتی در نظر گرفته شده است. به این منظور 32% از مساحت پشت بام ساختمان توسط 105 کلکتور صفحه تخت خورشیدی هر یک به مساحت 1/591 مترمربع یا 288 پنل فتوولتائیک حرارتی هر یک به مساحت 0/556 مترمربع پوشانده شده است. هر دو سیستم از نظر انرژی، اگزرژی و اقتصادی با یکدیگر مقایسه شده اند. این مقایسه برای تامین 70 کیلووات بار سرمایشی مورد نیاز یک ساختمان اداری با مساحت 500مترمربع انجام گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که در دمای اواپراتور C°5 و دمای محیط C°27، ضریب عملکرد چیلر تراکمی 3/5 و ضریب عملکرد چیلر جذبی برابر 0/71 است. همچنین راندمان انرژی کل و راندمان اگزرژی کل به ترتیب در سیستم ترکیبی چیلر تراکمی و پنل های فتوولتائیک حرارتی برابر 7/43% و 8/25% و در سیستم ترکیبی چیلر جذبی و کلکتورهای صفحه تخت برابر 9/16% و 6/66% است. در تحلیل اقتصادی، متوسط هزینه سالانه سیستم ترکیبی چیلر تراکمی و پنل های فتوولتائیک حرارتی برابر 9710 دلار و این هزینه برای سیستم ترکیبی چیلر جذبی و کلکتورهای صفحه تخت برابر 7649 دلار برآورد شده است.

    کلید واژگان: سیستم سرمایش کمک خورشیدی, کلکتور خورشیدی صفحه تخت, فتوولتائیک حرارتی, بررسی فنی و اقتصادی}
    N. Sahraiyan, S.M.H. Mohammadi*, E. Jahanshahi Javaran

    The application of solar energy for space cooling has been increasingly considered in Iran and other countries in the last two decades. In this study, two different configurations of a solar assisted refrigeration system have been studied. The first system is the combination of a lithium bromide vapor absorption refrigeration system and flat plate collectors. The other system is consisted of a compression refrigeration system and thermal photovoltaic panels. For this purpose, 32% of the roof area of the building has been covered with 105 flat plate collectors, each with a total area of 1.591 m2, or 288 photovoltaic panels each with an area of 0.556 m2. Both systems have been compared in terms of energy, exergy, and economic viewpoints. This comparison has been conducted for providing the 70 kW cooling capacity system required for an office building with an area of 500 m2. The results of this study showed that at an evaporator temperature of 5°C and the ambient temperature of 27°C, the coefficient of performance of the compression chiller is 3.5 and the absorption chiller is 0.71. Also, the total energy efficiency and the total exergy efficiency in the compression chiller system combined with thermal photovoltaic panels are 7.43% and 8.25% respectively. Those two parameters for the absorption chiller combined with flat plate collectors are 9.16% and 6.66%, respectively. In the economic analysis, the annual life cycle cost for the compression chiller system combined with thermal photovoltaic collectors is 9710 $ and this cost for the absorption chiller system combined with flat plate collectors is estimated 7649 $.

    Keywords: Solar Assisted Cooling System, Solar Flat Plate Collector, Thermal Photovoltaic, Techno-Economic Analysis}
  • محمد امین طالبی زاده، ابراهیم جهانشاهی جواران*، محمد رهنما
    متمرکز کننده با نقطه کانونی ثابت شفلر در نقاط مختلف جهان در کاربرد های خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. این متمرکز کننده دارای قاب بیضوی شکلی است و بنوعی طراحی شده است که میتواند با چرخش مناسب در طول سال، نقطه ی کانونی ثابتی داشته باشد. در این پژوهش، اصول طراحی و ساخت متمرکز کننده ایستاده شفلر به مساحت 2/7 مترمربع ارائه می شود. بدین منظور، متمرکز کننده و دریافت کننده ی آن به کمک نرم افزار سالیدورکز طراحی شدند. متمرکز کننده ساخته شده در روزهای مختلف و تحت شرایط متفاوت، مورد آزمایش قرارگرفت و راندمان حرارتی آن محاسبه گردید. نتایج نشان داد که متمرکز کننده با مساحت 2/7مترمربعی قادر خواهد بود که تا 9/82برابر تابش دریافتی در سطح افق را در نقطه ی کانونی، تابش فراهم کند. علاوه بر این، نتایج آزمایشات نشانگر آن هستند که متمرکز کننده قادر خواهد بود 12لیتر آب را در مدتزمان کمتر از 2ساعت در حالتی که دریافت کننده از رنگ مشکی و پوشش شیشه ای برخوردار است به نقطه ی جوش برساند. در این حالت راندمان حرارتی % 37می باشد. در نهایت، از متمرکز کننده ایستاده جهت تامین گرمایش 100لیتر آب نیز استفاده گردید و توانست دمای این مقدار آب را به 60درجه سلسیوس برساند.
    کلید واژگان: انرژی خورشیدی, متمرکز کننده شفلر, دریافت کننده, تعقیب کننده, نقطه ی کانونی ثابت}
    M. A. Talebizadeh, E. Jahanshahi Javaran *, M. Rahnama
    Scheffler fixed focus concentrator is used for domestic and industrial applications in various parts of the world. This concentrator has an elliptical frame and designed in such a way that can provide fixed focus during a year with proper rotation. In this research, design and manufacturing principles of a Scheffler standing concentrator with an area of 2.7 m2 is presented. To this end, concentrator and its receivers were designed using Solidworks software.. Thermal efficiency of a manufactured concentrator was obtained from its operation for many days with different conditions. The results show that a concentrator with an area of 2.7 m2 can provide incident radiation up to 9.82 times that on the horizontal surface at the focal point. In addition, results of the experiment show that this concentrator can provide enough heat for boiling of 12 liters of water in less than 2 hours. A thermal efficiency of 37% was obtained for a receiver with surface of black color and glass cover. Finally, the standing concentrator was used to heat 100 lit of water resulting in an increase of water temperature to 60 °C.
    Keywords: Solar Energy, Scheffler concentrator, Receiver, Tracker, Fixed focal point}
  • محمد حبیب الهی، حسن حسن زاده *، محمد رهنما، سیدعلی میربزرگی، ابراهیم جهانشاهی جواران
    پیلهای سوختی پلیمری به دلیل دمایکار پایین، چگالی انرژی بالا در آیندهای نزدیک به طور چشمگیر مورد استفاده قرار میگیرند. مدیریت آب یکی از چالش های اصلی جهت توسعه و تجاری سازی پیلهای سوختی پلیمری است، که تاثیر قابل ملاحظهای بر عملکرد آنها دارد. از این رو درک چگونگی رفتار آب در پیل سوختی بسیار با اهمیت است. در این مقاله رفتار آب مایع در داخل لایه نفوذی گاز کاتد پیل سوختی پلیمری در مقیاس حفره مورد بررسی قرار گرفته است. محیط متخلخل مورد نظر )لایه نفوذی گاز کاتد( توسط دوایری با قطرهای مختلف و بصورت تصادفی ساخته شده است. از روش لتیس بولتزمن، مدل شبه پتانسیل شان و چن جهت شبیه سازی جریان دوفازی استفاده شده است. کد نوشته شده در سه حالت اعتبار سنجی شده و پس از آن تاثیر سه پارامتر اندازه منفذها، ضریب تخلخل و آبگریزی لایه نفوذی گاز بر انتقال آب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این شبیه سازی نشان میدهند که اولا با گذشت زمان مقدار اشباع در لایه نفوذی گاز افزایش یافته و نهایتا به مقدار ثابتی میرسد. ثانیا با کاهش قطر منفذها، مقدار اشباع و تعداد میانگذرهای انتقال آب کاهش یافته شده و این باعث افزایش نفوذ اکسیژن میشود. از طرفی مقدار اشباع محلی در فصل مشترک کاتالیست و لایه نفوذی گاز بسمت یک میل میکند این نشان دهنده این است که در این نواحی مولکولهای اکسیژن بایستی در آب حل شده و سپس به کاتالیست برسند. همچنین مقدار آب مایع در داخل لایه متخلخل با افزایش آبگریزی کاهش می یابد.
    کلید واژگان: پیل سوختی پلیمری, روش شبکه بولتزمن, لایه نفوذ گاز کاتد, جریان دو فازی}
    Mohammad Habibolahi, Hassan Hassanzadeh *, Mohhammad Rahnama, Seyed Ali Mirbozorgi
    Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs) has been widely used in recent decades due to operating at low temperature with high energy density. Water management is one of the main challenges for the development and commercialization of PEMFCs, which has a significant impact on their performance. The behavior of liquid water in the PEMFCs is very important. In this study a pore scale model is used to investigate liquid water transport in the gas diffusion layer (GDL) of PEMFCs. The GDL layer generated by randomly placing circular solid particles. The pseudo-potential lattice Boltzmann (LB) proposed by shan and chen is used to simulate two phase flow. The code was validated in three modes and is verified correctly then, the effect of three pore size particles, porosity coefficient and hydrophobicity of the GDL on the water transfer has been investigated. The results show that, over time, the amount of saturation in the GDL increases and ultimately reaches a constant value. In addition to by reducing the diameter of the particles, the amount of saturation and the number of breakthrough sites decreased, which increases the oxygen penetration.Also, the amount of local water saturation in the catalyst layer (CL) interface and the GDL tends toward one, indicating that oxygen molecules in these regions should be dissolved in water and then fed to the CL. In addition to, the amount of liquid water inside the porous layer decreases with increasing hydrophobicity
    Keywords: Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Lattice Boltzmann Method, Gas Diffusion Layer, Two Phase Flow}
  • سید امیر حسینی مقدم، مسعود ایرانمنش*، ابراهیم جهانشاهی جواران، عابد زاده گل
    در این تحقیق، با استفاده از مدل جنبشی سرعت ثابت آنتروپیک که اخیرا معرفی شده و با بکارگیری مدل شبه-پتانسیل شان-چن، جریان دوفازی، سیال های تراکم ناپذیر و مخلوط نشدنی در بستر متخلخل مورد مطالعه قرار می گیرد. در یک دهه ی گذشته، استفاده از مدل های جنبشی آنتروپیک برای شبیه سازی جریان های چند فازی و چند جزئی مورد توجه فراوان قرار گرفته است. عدم وجود تابع آنتروپی برای یک مدل جنبشی به معنی آن است که نمی توان وجود یک حالت تعادلی مشخص و معین را تحت تمامی شرایط جریان، در تمامی نقاط و در همه ی زمان ها، برای سیال مورد نظر تضمین نمود. از این رو شبیه سازی جریان های چند فازی با اختلاف دانسیته ی بالا، با استفاده از مدل های جنبشی متعارف (که قانون دوم ترمودینامیک را ارضا نمی نمایند) می تواند دچار ناپایداری های عددی گردد. در این تحقیق، دقت و پایداری مدل آنتروپیک سرعت ثابت جدید در مقایسه با مدل های شبکه بولتزمن متعارف با بررسی مسائلی همچون قانون لاپلاس، گستره زاویه تماس و شبیه سازی جریان در کانال دو بعدی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین جریان دو فازی در بستر متخلخل شبیه سازی و نتایج مربوط به ضریب نفوذپذیری نسبی برای ترشوندگی های مختلف ارائه شده است. نتایج بدست آمده با دقت بسیار خوبی منطبق بر نتایج ارایه شده توسط سایر محققین می باشد
    کلید واژگان: جریان چندفازی, مدل جنبشی آنتروپیک, روش شان-چن, بستر متخلخل, ضریب نفوذپذیری نسبی}
    Seyed Amir Hosseini Moghaddam, Masoud Iranmanesh *, Ebrahim Jahanshahi Javaran, Abed Zadehgol
    In this research work, using the recently introduced entropic constant speed kinetic model and employing the Pseudo-Potential model of Shan and Chen (SC), two phase flow of incompressible and immiscible fluids through porous media is studied. Applications of the entropic kinetic models in simulating multi-phase and multi-component flows have been thoroughly investigated, during the past decade. Lack of an entropy function, in a kinetics based model, implies that the existence of a unique equilibrium state, under all flow conditions and for all positions and times, cannot be guaranteed by the model. Hence, simulation of two multi-phase flows with high density ratios, using the conventional kinetic models (which do not satisfy the second law of thermodynamics) may not yield proper results, due to numerical instabilities. In this research, performing numerical simulations, the accuracy and stability of the recently introduced constant speed kinetic model and the conventional lattice Boltzmann models have been compared with each other. The present simulations include the verification of the Laplace Law and the contact angles and two phase flow through simple channels. In addition to the above, two phase flow in porous media has been simulated and the relative permeability vs wettability has been reported. The obtained results are in excellent agreement with previous results reported by others researchers.
    Keywords: Multiphase flow, Entropic kinetic model, Shan-Chen method, Porous media, Relative permeability coefficient}
  • آناهیتا اسدی، محمد رهنما، ابراهیم جهانشاهی جواران*، حسام بازرگان هرندی
    در این مطالعه، یک واحد شیرین سازی تقطیر چند مرحله ای با متراک مکننده ی حرارتی بخار با چیدمان سری -موازی در نرم افزار متلب شبی هسازی شده است. اولین گام تعیین پارامترهای موثر بر عملکرد سیستم شامل دبی جرمی بخار محرک، دماها و ابعاد سیستم می باشد. مقایسه نتایج شبیه سازی مطالعه حاضر با داده های واقعی یک سیستم شیری نسازی واقعی، سازگاری خوبی نشان می دهد. سپس تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل تعداد مراحل، نسبت اختلاط، دمای بخار گر مکننده و دمای بخار مرحل هی اول بر پارامترهای طراحی سیستم بررسی می گردد. نتایج نشان می دهد که افزایش دمای بخار گرم کننده، دمای بخار مرحله اول و نسبت اختلاط موجب کاهش ضریب عملکرد می گردد. در ادامه عملکرد سیستم در دو حالت مختلف دریافت بخار ثانویه از مرحله آخر و دریافت این بخار از تمام مراحل مورد بررسی قرار م یگیرد و مشاهده می شود که با تامین بخار ثانویه از آخرین اواپراتور، ضریب عملکرد و سطح مخصوص انتقال حرارت افزایش بیشتری دارد. در نهایت، بهینه سازی این سیستم با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام می شود و بر اساس آن مناسب ترین پارامترهای ورودی )دمای آب تغذیه، دمای بخارآب خروجی از اجکتور، دمای اولین و آخرین اواپراتور( برای داشتن بالاترین ضریب عملکرد ممکن و کم ترین مصرف حرارت مخصوص تعیین می گردد. نتایج بهینه سازی نشان می دهد که می توان برای سیستم شیرین سازی با 10 مرحله، شامل 10 اواپراتور که تبخیر آب شور درون آنها صورت می گیرد، به ضریب عملکردی بالاتر از 17 و مصرف حرارت مخصوص کمتر از 107kJ/kg دست یافت.
    کلید واژگان: تقطیر چند مرحله ای, الگوریتم ژنتیک, ضریب عملکرد, تابع هدف, تراکم بخار حرارتی}
    A. Asadi, M. Rahnama, E. Jahanshahi Javaran *, H. Bazargan Harandi
    In the present study, a MATLAB computer code has been prepared for the simulation of a multi-effect desalination unit with thermal vapor compression. The first step is to obtain the parameters’ effect on the performance, including motive steam flow rate, temperatures, and dimensions of the system. Comparison of the present simulation results with the data reported for an actual desalination system shows a good consistency. System performance in two different cases of extracted secondary vapor from the last effect and all effects is investigated. It is observed that a higher performance ratio and specific heat transfer area are obtained by receiving secondary vapor from the last effect. Finally, the genetic algorithm is used to maximize the performance ratio of the system which is considered as the fitness function. Optimization results show that one can achieve a performance ratio higher than 17 and specific heat consumption less than 107 kJ/kg for a system with 10 effects.
    Keywords: Multi-effect distillation, Genetic algorithm, Performance ratio, Fitness function, Thermal vapor compression}
  • هدی شعبانی نژاد، سید عبدالرضا گنجعلیخان نسب، ابراهیم جهانشاهی جواران*
    در مقاله حاضر، شبیه سازی فرآیند احتراق و انتقال حرارت در یک مشعل متخلخل تابشی مستطیلی به صورت عددی به انجام رسیده است. واکنش چند مرحله ای هوا/ متان با جزئیات سینتیک شیمیایی برای مدلسازی فرآیند احتراق داخل محیط متخلخل در نظر گرفته شده است. با فرض عدم تعادل حرارتی بین فاز گاز و فاز جامد، معادله های انرژی جداگانه ای برای این دو فاز لحاظ گردید. محیط متخلخل محیطی خاکستری در نظر گرفته شده که قادر به جذب، پخش و صدور انرژی تابشی است ولی فاز گاز نسبت به تابش شفاف در نظر گرفته شده است. معادله های حاکم شامل معادله انرژی فاز گاز، معادله انرژی فاز جامد، معادله بقای ذرات شیمیایی و معادله انتقال حرارت تابشی بوده که بایستی به صورت همزمان حل عددی گردند. روش جهت های مجزا برای حل معادله انتقال تابشی به منظور محاسبه جمله مربوط به تابش در معادله انرژی فاز جامد استفاده شده است. نتایج شبیه سازی شامل میدان های دما برای فاز گاز و فاز جامد، توزیع نسبت جرمی ذرات و توزیع شارهای تابشی در طول مشعل می باشند. نهایتا، اثر پارامترهای مختلف مانند ضخامت اپتیکی، نسبت پخش، نسبت هوای اضافی و ضریب تخلخل بر عملکرد مشعل مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلید واژگان: مشعل متخلخل تابشی, احتراق, واکنش چند مرحله ای, بازده تابشی}
    Hoda Shabani Nejad, Seyed Abdolreza Gandjalikhan Nassab, Ebrahim Jahanshahi Javaran*
    In the present study, combustion phenomenon and heat transfer in a 3-D rectangular porous radiant burner (PRB) are numerically studied. Methane- air mixture with detailed chemical kinetics is considered to model the combustion process inside the porous matrix. Assuming the non-local thermal equilibrium between solid and gas phases, separate energy equations are considered for two phases. Porous medium is assumed as a gray medium that can absorb, scatter, and emit thermal radiation, where the gas phase is considered to be transparent. The governing equations including gas and porous energy equations, the chemical species transport equation and the radiative transfer equation are simultaneously and numerically solved. Discrete ordinates method is used to solve the radiative transfer equation in order to calculate the radiative term in the solid energy equation. The simulation results include temperature fields for the gas and solid phase, species mass fraction distributions, and radiative heat flux profiles along the burner. Finally, the effect of different parameters such as optical thickness, scattering albedo, excess air ratio (EAR) and porosity on the performance of burner are explored.
  • Seyad Kazem Mousavi, Seyed Mohammad Hojjat Mohammadi *, Ebrahim Jahanshahi Javaranehran, Mehran Ameri
    Small-scale cogeneration systems, by using the micro-turbines, have provided required electricity and heat in Hotels and residential complexes over the years. Hotels with CCHP system has higher energy efficiency compared to other energy systems, since usescogeneration waste heat for heating and cooling applications. The main advantages of cogeneration systems are reduction in fuel consumption, lower greenhouse gas emissions and environmental pollutions. In this study, it was tried to further introduce these systems, their function and economic analysis at the national level, in order to extend their usage in different places such as office, industrial, commercial and residential complexes. One method is to use solar radiation to provide part of energy required for water heating. Energy consumption pattern in a large hotel over the years was considered and economic analysis was performed for different energy consumption scenarios. Payback period were computed of each scenario, in order to make a positive attitude towards the use of cogeneration systems utilizing solar energy.
    Keywords: Co-generation, Micro-turbine, Flat plate collector, Economic analysis}
  • بهنام خلیلی، محمد رهنما*، سعید جعفری، ابراهیم جهانشاهی جواران
    بررسی بر هم کنش میان ذرات جامد و سیال به عنوان مقدمه ای بر شبیه سازی بسیاری از مسائل مهندسی مانند بسترهای سیالی، ته نشینی ذرات و جوهر کاتالیست در سلول های سوختی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از روش های مناسب برای انجام این گونه شبیه سازی ها، ترکیب دو روش شبکه بولتزمن و نمایه هموار می باشد که دارای یک الگوریتم مناسب برای اجرا شدن به صورت موازی می باشند. روش نمایه هموار همانند روش شبکه بولتزمن از یک شبکه ثابت برای شبیه سازی ذرات جامد در سیال استفاده می کند و از این رو یک روش کارامد برای پردازش موازی به کمک کارت گرافیک می باشد. در کار حاضر، پیاده سازی یک الگوریتم مناسب برای موازی سازی ترکیب دو روش نمایه هموار و شبکه بولتزمن روی کارت گرافیک ارائه می شود. به منظور بررسی صحت نتایج، ابتدا جریان سیال درون کانال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج زمانی حاکی از آن بود که زمان حل می تواند تا 80 برابر بوسیله کارت گرافیک کاهش یابد. در ادامه نیروی پسای وارد بر یک کره در جریان سیال و همچنین شبیه سازی سقوط یک ذره در سیال ساکن بر اثر نیروی وزن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده بر روی کارت گرافیک، نشان دهنده افزایش توان محاسباتی تا 6.5 میلیون گره محاسباتی در واحد زمان را نشان می دهد.
    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, روش نمایه هموار, پردازش موازی, برهم کنش جامد, سیال}
    Behnam Khalili, Mohammad Rahnama *, Saeed Jafari, Ebrahim Jahanshahi Javaran
    Investigation of fluid-solid interaction has been studied as an introduction to simulate a wide range of engineering problems such as fluidized beds, sediment transportation and catalyst inks in fuel cells. An efficient method for performing such simulations is a combination of Lattice Boltzmann method (LBM) and Smoothed Profile Method (SPM). In addition, the operations in the SPM are local; it can be easily programmed for parallel processing. In this approach, the flow is computed on fixed Eulerian grids which are also used for the particles. Owing to the use of the same grids for simulation of fluid flow and particles, this method is highly efficient for purpose of parallel processing by means of GPU. In this study, a combination of Lattice Boltzmann method (LBM) and Smoothed Profile method has been implemented in parallel processing on GPU. For validation purpose, the fluid flow within a channel was investigated. Results suggest that computational time can be reduced up to 80 times by means of GPU.Then, drag force exerted on a sphere in fluid flow and the sedimentation of one sphere in a quiescent fluid were studied. Results show that performance of GPU can be increased up to 6.5 million fluid nods per second by using this method.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Smoothed Profile method, Parallel processing, Fluid, solid interaction}
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال