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 نویسنده:

مصطفی کیانی ده کیانی

  • ابوالفضل هدایتی پور، محسن سلیمانی*، مصطفی کیانی ده کیانی

    به منظور بررسی تاثیر طول لوله و همچنین سرعت هوای در ‏حال‏ چرخش بر روی ضریب عملکرد، راندمان سرمایش و دمای هوای خروجی در یک گلخانه مجهز به سامانه زمین گرمایی در اراک، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‏های کامل‏تصادفی با دو عامل طول لوله در سه سطح (17، 34 و 52 متر) و سرعت هوا در دو سطح (5 و 10 متر ‏بر ثانیه)، در سه تکرار انجام شد. انتقال هوا از طریق لوله پی‏وی‏سی به قطر 20 سانتی متر که در عمق سه متری نصب شده بود، انجام می‏شد و نوع چرخش هوا از نوع حلقه‏باز بود. شاخص‏های آزمایش در محدوده ساعات گرم روز و به مدت یک هفته در اواخر تیر اندازه‏گیری شدند. نتایج آزمایش نشان داد بهترین عملکرد سامانه از نظر مقدار کاهش دمای خروجی و شاخص های راندمان و ضریب عملکرد، در طول لوله 34 متر و سرعت هوای 10 متر بر ثانیه به دست آمد. دمای خروجی دمنده، راندمان و ضریب عملکرد در این حالت به ترتیب °C 7/25، 69/0 و 2/3 به‏دست آمد. شاخص‏های عملکردی در دو طول لوله 52 متر و 34 متر مشابه بودند. در دو سرعت آزمون شده، اختلاف معنی‏داری بین شاخص‏های اندازه‏گیری شده مشاهده نشد. با این حال با طول لوله17 متر، بیشترین شاخص‏های عملکردی سامانه در سرعت هوای پنج متر‏بر‏ثانیه مشاهده شد. شاخص‏های عملکردی سامانه در این طول در سرعت پنج متر‏بر‏ثانیه به ترتیب°C27، 54/0 و 7/1 و در سرعت 10 متر بر ثانیه به ترتیب °C30، 34/0 و1/2 بود. در صورتی که طول لوله زیاد باشد (بالای 34 متر) پیشنهاد می‏شود جهت افزایش توان سرمایشی تولید‏شده (ضریب عملکرد سامانه) سرعت هوای دمنده بر روی 10 متر‏بر‏ثانیه تنظیم شود. تغییرات روند 24 ساعته نشان داد بیشترین شاخص‏های عملکردی سامانه، در ساعات گرم روز اتفاق می‏افتد و استفاده از این سامانه در ساعات خنک توصیه نمی‏شود.

    کلید واژگان: انرژی های تجدیدپذیر, مهندسی پایداری, ضریب عملکرد, راندمان, پمپ زمین‏ گرمایی, عملکرد سامانه
    Abolfazl Hedayatipour, Mohsen Soleymani *, Mostafa Kiani Deh Kiani
    Introduction

    In recent years, due to its availability and low environmental pollution, the use of Earth-Air Heat Exchanger (EAHE) has been developed as an efficient energy system in heating and cooling residential buildings and agricultural greenhouses. In this system, air is circulated by a fan through a pipe buried deep in the ground. Depending on the geographical location and soil type, the soil temperature at a depth of 2-3 meters remains unchanged throughout the season. Of course, this depth varies throughout the year and according to climatic changes. The heat exchange between the soil and the air inside the pipe depends on the type of soil and its moisture content, the length and diameter of the air transmission pipe, the depth of burial and the velocity of the air flow (air velocity). Air circulation can be done in an open-loop or closed-loop circuit.

    Materials and Methods

    A factorial experiment was conducted in the form of a completely randomized block design with two factors (pipe length at three levels (34, 17 and 52 meters) and air velocity at two levels (5 and 10 m/s)) in three replications, to investigate the effect of these factors on the coefficient of performance (COP), system efficiency and outlet air temperature. The experiment was conducted in a greenhouse in Arak city, Iran, in Joune 2022. This 150 square meter greenhouse was equipped with geothermal equipment. Air was circulated through a 200 mm diameter PVC pipe buried three meters deep in the ground. Air was circulating through an open loop circuit. Dependent variables were measured during the hot hours of the day (from 12:00 to 18:00) for one week at the end of July. The air temperature at the fan inlet and at 17, 34 and 52 meters along the pipe was measured by a single-channel data logger. Hourly changes in outlet air temperature, COP and efficiency were measured in a 24-hour period and plotted using Excel software.

    Results and Discussion

    The outlet air temperature for the pipe length of 34 and 52 m did not change when the air velocity decreased from 10 m/s to 5 m/s. But for the pipe length of 17 m, the maximum temperature, COP and efficiency were observed at an air velocity of 5 m/s. Regardless the air velocity, the average temperature of the outlet air for the three levels of the pipe length was 28.5, 25.5 and 25.3°C, respectively. The outlet air temperature was almost the same for the 34 and 52 m pipe lengths. In other words, the optimal length of the pipe is about 34 meters. The mean efficiencies for these two pipe length levels were 0.69 and 0.66, but the COP depended on the air velocity. The average COP for air velocity of 5 and 10 m/s was obtained 1.4 and 2.5, respectively. Based on these results, the best performance of the system in terms of output temperature reduction, cooling efficiency and COP is obtained in situation that the length of the pipe is 34 m and the air velocity is 10 m/s. when the length of the pipe is 17 meters, the temperature of the air outlet at two velocities of 10 and 5 m/s was 29.9 and 27 °C, respectively. The cooling efficiency and COP at two velocity of 10 and 5 m/s, were 0.34, 0.54; and 2.1, 1.7 respectively. If the desired temperature is 28-30 °C, pipe length of 17 m and the air velocity of 5 m/s is recommended. The results of hourly performance analysis showed that the highest difference between inlet and outlet air temperatures, is obtained at middle hours of the day. The higher the ambient temperature, the higher the efficiency of the EAHE system.

    Conclusion

    This system successfully met the cooling needs of a model greenhouse in the weather conditions of Markazi Province in June. Based on the results, the optimal pipe length and air velocity were obtained as 34 m and 10 m/s, respectively. The average air outlet temperature and cooling efficiency were 25.5, 0.66 and 2.5 respectively. The higher the ambient temperature, the higher the EAHE efficiency. This is mainly due to the higher temperature difference between the outgoing and incoming air during the hottest hours of the day. As a result, system efficiency and COP increase at the hottest hours of the day.

    Keywords: Renewable energy, Sustainable Engineering, COP, Efficiency, Geothermal Pump, System Performance
  • مریم اسلامی، سجاد رستمی*، بهرام حسین زاده سامانی، رحیم ابراهیمی، مصطفی کیانی ده کیانی
    دلیل خشک کردن، ذخیره سازی طولانی مدت مواد غذایی، حداقل کردن نیازهای انبارداری، بسته بندی و کاهش هزینه های حمل و نقل می باشد. در این پژوهش هدف استفاده از ترکیب خشک کن خورشیدی با سیستم بازیافت حرارتی (MCHP) است که ضمن ذخیره انرژی، کنترل دمایی را نیز امکان پذیر می کند. در تحقیق حاضر، سیستم MCHP (سیستم تولید هم زمان قدرت و حرارت در مقیاس میکرو) از یک موتور دیزل تک سیلندر با توان 5/4 اسب بخار و حداکثر دور موتور 2500 دور بر دقیقه، که با سوخت بیودیزل کار می کند تشکیل شده است. همچنین خشک کن خورشیدی دارای یک کلکتور تخت، که درون آن مبدل حرارتی طراحی و ساخته شد. و از یک مکنده جهت هدایت هوای گرم از کلکتور به محفظه خشک کن استفاده گردید. نتایج نشان داد، با افزایش دریچه گاز (25 %، 50 %، 75 % و 100 %)، دمای گاز خروجی از اگزوز قبل از ورود به مبدل حرارتی افزایش می یابد. مبدل دوم در کلکتور طراحی و ساخته شد. دمای آب خروجی از مبدل کلکتور در حالت های مختلف دریچه گاز (25 %، 50 %، 75 % و 100 %) به ترتیب (5/2 ± 5/37، 3/2 ± 3/43، 2 ± 49 و2 ± 55 درجه سلسیوس) بود. همچنین، زمان خشک شدن محصول زرشک برای دمای (70 درجه سلسیوس و سرعت 5/1 متر بر ثانیه) نسبت به دما و سرعت های دیگر در این تحقیق کمتر بود.
    کلید واژگان: خشک کن خورشیدی, سیستم MCHP, مبدل حرارتی, زمان خشک شدن
    The reason for drying is the long-term storage of food, minimizing the need for storage, packaging and reducing transportation costs. In this research, the aim is to use a combination of solar dryer with heat recovery system (MCHP) which, while storing energy, also makes temperature control possible. In the present study, the MCHP (Micro-scale Simultaneous Power and Heat Generation System) system consists of a single-cylinder diesel engine with a power of 4.5 hp and a maximum engine speed of 2,500 rpm, which runs on biodiesel fuel. The solar dryer also has a flat collector, inside which a heat exchanger is designed and built. A vacuum cleaner was used to direct hot air from the collector to the dryer chamber. The results showed that by increasing the gas valve (25%, 50%, 75% and 100%), the temperature of the exhaust gas before entering the heat exchanger increases. The second converter was designed and built in the collector. Outlet water temperature of the collector converter in different throttle positions (25%, 50%, 75% and 100%) respectively (37.5 ± 2.5, 43.3 ± 2.3, 49 ± 2 and 55 ± 2 ° degrees Celsius) was. Also, the drying time of barberry crop for temperature (70 ° C and a speed of 1.5 m / s) was shorter than the temperature and other velocities in this study.
    Keywords: Solar dryer, MCHP system, Heat exchanger, Drying time
  • مصطفی کیانی ده کیانی*، امین اسدزاده، حمید مرتضی پور، سید محمد صفی الدین اردبیلی

    در این پژوهش عملکرد آب شیرین کن خورشیدی رطوبت زنی-رطوبت زدایی با استفاده از سیکل بسته آب و هوا در شهرستان اهواز مورد بررسی قرار گرفت. این آب شیرین کن شامل کلکتور، چگالنده هوا خنک، مخزن های آب شور و شیرین، دمنده ی هوا و پمپ آب است. ارزیابی این سامانه در سه سطح سرعت هوا (3 ، 4 و 5 متر بر ثانیه) و در سه سطح دبی پمپ (2، 4 و 6 لیتر بر دقیقه) انجام شد. نتایج نشان داد که کمینه ی بازده تبخیر کننده در روز به طور میانگین حدود 56 درصد بود که در سرعت هوا 3 متر بر ثانیه و دبی آب 2 لیتر بر دقیقه بدست آمد و همچنین بیشینه بازده تبخیر کننده در روز حدود 79 درصد بود که در سرعت هوا 5 متر بر ثانیه و دبی آب 6 لیتر بر دقیقه بدست آمد. همچنین بیشینه میانگین روزانه کارایی چگالنده حدود 52/21 درصد بود که در سرعت هوای خروجی 3 متر بر تانیه و دبی آب عبوری 6 لیتر بر دقیقه به دست آمد. کمینه مقدار آب شیرین بدست آمده مربوط به سرعت هوا 5 متر بر ثانیه و دبی 2  لیتر بر دقیقه و بیشینه مقدار آن برای سرعت هوا 3 متر بر تانیه  و دبی 6 لیتر بر دقیقه بدست آمد.

    کلید واژگان: کلکتور, انرژی خورشیدی, رطوبت زنی-رطوبتزدایی, آب شیرین کن
    Mostafa Kiani Deh Kiani*, Amin Asadzadeh, Hamid Mortezapour, Seyed Mohammad Safieddin Ardebili

    In this study, the performance of solar desalination by humidification-dehumidification of closed air and water in Ahvaz city was investigated. This desalination includes a collector, condenser, salty water, freshwater tanks, air blower, and water pump. The evaluation of the system was done at three levels of air velocity (3, 4, and 5 m/s) and at three pump discharge levels (2, 4, and 6 liters/min). The results showed that the lowest daily average of evaporative efficiency was about 56%, which obtained at air velocity of 3 m/s and water discharge of 2 liters/min, and the highest value of that was about 79%, which obtained at air velocity of 5 m/s and water discharge of 6 liters/min. Also, the highest daily average of condenser efficiency was 21.52%, which was obtained at the air velocity of 3 m/s and discharge water of 6 liters/min. The lowest freshwater was obtained at air velocity of 5 m/s and 2 liters/min, and the highest value was obtained at air velocity of 3 m/s and 6 liters/min.

    Keywords: Collector, Solar energy, Humidification-dehumidification, Desalination
  • حسین وکیلی، مصطفی کیانی ده کیانی*، مازیار چنگیزیان

    صنعت طیور یکی از بزرگ ترین و توسعه یافته ترین صنایع موجود در کشور است و بررسی میزان انرژی مصرفی در مرغداری ها یکی از مهم ترین مسائل در پرورش مرغ می باشد. تحقیق حاضر به منظور انتخاب مناسب ترین نوع سالن مرغداری از نظر مصرف انرژی در استان خوزستان در سال 1396 انجام گرفت. ابتدا با طراحی پرسشنامه و قرار دادن آن در اختیار مرغداران شهرهای مختلف استان (نماینده های اقلیم های مختلف)، اطلاعات مورد نیاز نرم افزار کریر به منظور محاسبه بارهای حرارتی و برودتی به دست آمد. سپس تاثیر اجزای مختلف سالن های مرغداری رایج در استان (آجری، بلوکی و پنل مرسوم) بر این بارها مورد بررسی قرار گرفت و اجزا با کمترین بارهای حرارتی و برودتی به عنوان اجزای سالن پیشنهادی معرفی گردید. برای مقایسه مصرف انرژی، ظرفیت همه ی سالن ها یکسان (20000 قطعه) در نظر گرفته شد. در مقایسه بار حرارتی سالن های مورد مطالعه، مشاهده گردید که سالن های بلوکی با 891525 کیلوژول در ساعت بیشترین بار حرارتی و سالن های پیشنهاد شده در این تحقیق با 309068 کیلوژول در ساعت کمترین بار حرارتی را داشتند. همچنین سالن های بلوکی با 1604828 کیلوژول در ساعت بیشترین بار برودتی و سالن های معرفی شده در این تحقیق با 330795 کیلوژول در ساعت کمترین بار برودتی را داشتند. به طور کلی میانگین بارهای حرارتی و برودتی برای سالن پیشنهادی نسبت به نوع بلوکی و آجری به ترتیب 6/29 و 24/18 درصد کمتر بود. تفاوت هزینه ساخت سالن پیشنهادی و آجری (مرسوم ترین سالن در استان) معادل 9/ 28 میلیون تومان بود که با مقایسه تفاوت هزینه انرژی مصرفی در آن ها (726/11 میلیون تومان) این مبلغ پس از 2 سال و 5 ماه جبران شده و از آن به بعد به عنوان سود سرمایه گذاری به حساب می آید.

    کلید واژگان: بار برودتی, بار حرارتی, مصالح ساختمان, مقایسه اقتصادی, نرم افزار کریر
    H. Vakili, M. Kiani Deh Kiani*, M. Changizian
    Introduction

    According to the importance of energy and the impact of this input on the final price of a product, selection of materials and components of poultry saloons is very important.  Poultry saloons are divided into two types: open saloons and closed saloons. In closed saloons, the choice of materials and components of the saloon (door, window, etc.) are more sensitive than the open type. Due to the climatic conditions of Khuzestan province, all of the used saloons in this province are almost closed. Poultry farms in Khuzestan province have a lot of cooling load in the warm seasons. If the materials and components of the saloons are not chosen properly, energy losses increase, and as a result, the price of meat increases. Therefore, investigating of heating and cooling loads of saloons and use of suitable components to prevent energy losses is necessary. Energy modeling of saloons and buildings is done by various software (Plast Energy, Design Builder, Trnsys, etc.). One of the most efficient and precise of this software is Carrier.

    Materials and Methods

    This study was conducted to calculate heating and cooling loads in different climates of Khuzestan province. In this research, the cities of Izeh, Shoosh, Abadan and Andimeshk were selected as corresponding to different climates in the province.Required data  for software was collected in three categories: (a) Weather data (geographic information, location of the saloon, local time zone and local soil specifications), (b) Data  about the physical properties of the building (general specifications of the space, internal sources of heat production (personslabors, poultry, equipment), (c) Specifications of walls, floor, windows and doors, ceiling and lighters, (d) Infiltration of air, (e) Systems, and (f) Information on power and fuel consumption.In this research, a rectangular saloon with dimensions of 85×16 meter was considered for all three types of conventional saloons in the province (block, brick and panel), which are the common dimensions and the capacity of these saloons is 20,000 broiler chickens. In this study, Carrier software was used to calculate heating and cooling loads. The results of software were verified by the amount of fuel and power consumption.

    Results and Discussion

    The sand and soil floors had the highest cooling load by 48828 and 53012 kJ h-1, respectively, while concrete and mosaic floors had lower cooling load than them. The heating load of these two floors (3906 kJ h-1) was less than that in the sand and soil floors. Concrete floor had better conditions to choose because of the less cost than the mosaic floor.Comparison of heating and cooling loads in different types of walls made of various materials showed that the block wall had the highest heating load of 429356 kJ h-1 and the highest cooling load by 658356 kJ h-1, while the sandwich panel wall had the lowest heating load by 116873 kJ h-1 and the lowest cooling load by 123618 kJ h-1.Three types of doors are commonly used in poultry houses: iron, fiberglass and aluminum. The results showed that the iron and fiberglass doors had the highest and lowest heating and cooling loads, respectively. The investigation of the effect of different types of windows on heating and cooling loads showed that iron and plastic windows had the highest and lowest heating and cooling loads, respectively. The results showed that Irannait ceiling had the highest heating and cooling loads by 371416 kJ h-1 and 787535 kJ h-1, respectively, while the ceiling made of sandwich panel had the lowest heating and cooling loads by 72756 kJ h-1 and 72429 kJ h-1, respectively, because of low heat transfer coefficient.Comparison of heating load of the saloons showed that the block saloon had the highest heating load by 891525 kJ h-1 and the suggested saloon in this study had the lowest heating load by 309068 kJ h-1. The block and suggested saloons also had the highest and lowest cooling loads by 1604828 kJ h-1 and 330795 kJ h-1, respectively.

    Conclusions

    The amount of heating and cooling loads for suggested saloon were 29.6% and 18.24% lower than that of brick and block saloons, respectively. The difference in the cost of constructing suggested and brick (the most common saloon in the province) saloons was 28.9 million tomans. By considering the difference in the cost of energy consumption of them (11.726 million tomans), this amount will be compensated after 2 years and 5 months and then will be returned on investment.

    Keywords: Building components, Carrier software, Cooling load, Economic comparison, Heating load
  • محمدجعفر ملک زاده، مصطفی کیانی ده کیانی*، مجید سجادیه

    به دلیل مشکلات زیست محیطی و افزایش تقاضا برای انرژی، استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر مانند بیوگاز به یک ضرورت تبدیل شده است. در این پژوهش، تاثیر درصد کود گاوی در ترکیب با باگاس نیشکر و دمای محیط درون بیوراکتور ها بر حجم بیوگاز تولیدی مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش ها در دو دمای 35 درجه سلسیوس (T1) و 45 درجه سلسیوس (T2) و در چهار ترکیب با نسبت درصد وزنی مختلف از کود به باگاس B5،  B10، B15 و B20 و در سه تکرار در قالب طرح فاکتوریل بر پایه کاملا تصادفی انجام شد. حجم گاز تولید شده بر حسب ارتفاع ستون آب (برحسب سانتی متر) اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که در سطح یک درصد اثر دما و نسبت کود به باگاس بر مقدار بیوگاز تولید شده اختلاف معنی داری داشت. همچنین با افزایش دما از T1 به T2 میزان بیوگاز تولید شده در ترکیبات B5، B10، B15 و  B20 به ترتیب 82/36، 50/22، 80/15 و 80/8 درصد  افزایش یافت. با افرایش درصد کود گاوی از  B5به B20 در دمای T1  و  T2 میزان بیوگاز تولیدی به ترتیب 27/68 و 81/31 درصد افزایش یافت، بطوری که بیشترین میزان بیوگاز تولیدی تجمعی برحسب ماده آلی فرارm3.kg.VS-1 33/0 در تیمار B20T2 بدست آمد.

    کلید واژگان: بیوگاز, باگاس نیشکر, کود گاوی, متان
    M.J. Malekzadeh, M. Kiani Dehkiani *, M. Sajadiyeh

    Introduction:

     The limitation of fossil fuels and environmental pollution by using them have encouraged researchers toward renewable fuels.  The most important renewable fuels are bioethanol, biodiesel and biogas. Biogas is a gas that is produced from biodegradable fermentation, agricultural products and wastes, animal waste and urban waste by anaerobic digestion.  One of the products that has a significant amount of waste is sugar cane. This plant is widely cultivated in Khuzestan Province and annually produces a lot of waste which is currently not useful. One of the most important wastes is bagasse. Bagasse is the solid residues after crushing sugar cane and extracting it. Bagasse is composed of cellulose (45%), humiculus (27%), lignin (21%), extract (5%) and a small amount of inorganic salts (2%). A lot of bagasse is produced in sugar cane production process (about 240 kg with a moisture content of 50% per ton of sugar cane). Every year, a lot of bagasse is wasted. One of the most useful ways is to convert it into biogas and provide the percentage of the required thermal and electrical energy of the plant. Therefore, in this study, the effect of temperature and percentage of cow manure as an additive on biogas production from bagasse sugar cane was investigated.

    Materials and Methods:

     The used bagasse in this research was provided from Farabi industry and Cultivation, located 48 km from Ahwaz, and a cow manure was provided from a livestock farm in Hamidieh, Ahwaz. In order to increasing the production efficiency of biogas, sugar cane bagasse was milled. Batch reactors of 4 liters was used to produce biogas from sugar cane bagasse.  To control and maintain the working temperature, the reactors were placed in a water bath and the temperature of the bath was kept constant by using the thermal element and the thermostat. Cow manure was used to provide source of microorganisms. Cow manure with 5, 10, 15 and 20% weight percentages (B5, B10, B15 and B20) was blended with bagasse (numeric index of B indicates the percentage of cow manure in the blends). Sodium bicarbonate was used to control the pH of the reactors. Stirring was carried out manually in order to homogenize the materials and prevent the formation of hard layer at the top of the reactors. The amount of produced biogas was daily measured by water displacement method. Another measured parameter was the total Solid Index (TS), which represents the percentage of organic and inorganic matter for materials of the reactors. The experiments were carried out by using eight reactors for 30 days and the results were analyzed by completely randomized factorial design.

    Results and Discussion:

     The results of variance analysis of biogas production in terms of bagasse to cow manure ratio and temperature changes showed that they had a significant effect at 1% level on biogas production. Considering the interaction effects of temperature and bagasse to cow manure ratios have a significant effect on the produced biogas at a 1% level. The results showed that with increasing in the percentage of cow manure in the materials, the amount of biogas production increased at both temperatures, so that by increasing the ratio of cow manure in the blends from 5 to 20% at 35 and 45 ° C, the produced biogas increased by 27.78% and 81.83%, respectively. By increasing the percentage of cow manure in the blends, the number of microorganisms in the digestion increased, and as a result of their activity, the amount of produced biogas increased. It was also observed that with increasing the temperature of digestion from 35 ° C to 45 ° C, the biogas production for B5, B10, B15 and B20 blends increased by 19.82%, 22.5%, 15.85% and 80.8%, respectively. The highest amount of cumulative production of biogas was obtained 0.3 m3.kg.VS-1 for 45 ° C and 20% cow manure to bagasse ratio.

    Conclusion:

     In this research, the effect of cow manure in blend of sugar cane bagasse and temperature on produced biogas was investigated. The experiments were carried out at two temperatures of 35 and 45 ° C, and four blends with different weight percentages from cow manure to bagasse (5, 10, 15 and 20 percent). The results showed that with increasing the percentage of cow manure in blends, the amount of biogas production increased. Also, with increasing temperatures from 35 ° C to 45 ° C, the production of biogas in all blends increased.

    Keywords: Biogas, Sugarcane Bagasse, Cow manure, methane
  • مصطفی پارسایی، مصطفی کیانی ده کیانی*، ذبیع الله مهدوی فر
    یکی از راکتورهای که امروزه برای تولید بیوگاز استفاده می شود، راکتور  SGBR می باشد. در این پژوهش پارامترهای اساسی در طراحی یک راکتور SGBR  آزمایشگاهی به حجم کل 6/5 لیتر با 25 درصد محیط گرانولی برای هضم ویناس نیشکر محاسبه گردید. این راکتور برای تولید بیوگاز می بایست حداقل دارای تحمل فشار 48/4 بار باشد.  همچنین به منظور تامین دمای راکتور با استفاده از حمام آب، حداقل به المنت 261 وات نیاز می باشد. همچنین عملکرد این راکتور در در سه زمان ماند هیدرولیکی 2، 3 و4 روز و دمای ترموفیل 55 درجه سلسیوس مورد بررسی قرار گرفت.  نتایج نشان داد که میزان روزانه گاز متان تولید شده در سه زمان ماند هیدرولیکی 2، 3 و4 روز به ترتیب  پس از گذشت 13،  12 و 10 روز به مقدار ثابت 4600، 4800 و 4900 میلی لیتر در روز رسید. همچنین مقدار  متوسط گاز متان تولیدی به ازای مواد جامد فرار ویناس در سه HRT 2، 3 و 4 روز به ترتیب 379 ، 380 و 433  CH4(L)/VS(kg)  بدست آمد. بیشترین میزان گاز متان تولید شده m3/kgCOD 582/0 بوده که در HRT 2 روز بدست آمد و بیشترین میزان درصد کاهش COD در این پژوهش 39 درصد بوده که در HRT 4 روز بدست آمد. به طور کلی نتایج بدست آمده، نشان می دهد که این راکتور برای تولید بیوگاز از ویناس نسبت به دیگر راکتورها عملکرد بهتری دارد، اما از نظر کاهش آلایندگی مناسب نمی باشد.
    کلید واژگان: راکتور, SGBR, طراحی, بیوگاز, ویناس
    Mostafa Parsaee, Mostafa Kiani Deh Kiani *, Zabiollah Mahdavifar
    Introduction
    Anaerobic digestion has progressed rapidly since the late 1960s. With the progress of the anaerobic fermentation process in the world, anaerobic reactors have been developed to digest different types of organic wastes in each country. So various types of reactors have been built, and that they have been in different shapes, dimensions, and operating conditions. One of these reactors is the static granular bed reactor (SGBR). SGBR with its granular bed digests a substrate in less hydraulic retention time (HRT). SGBR is a downstream reactor that consists of active anaerobic granules. The biomass contacts the granular surfaces and does not require the use of mixers, gas, solid, and a separator. The reactor startup is very short since there is no need for some operations, such as extra time to grow microorganisms in the granule. One of the most important residues in the alcohol production plant from molasses is vinesse which has become a major problem in this industry. The conversion of vinasse to biogas and using it to supply the energy of the industry is one of the basic ways to solve this problem. Several studies have been conducted in this field by using various reactors, but there is no research about SGBR. In this study, an SGBR producing biogas from vinasse has been designed and constructed. Also, the performance of the reactor was investigated at three HRTs (2, 3, and 4 days) and the thermophile temperature of 55 °C.
    Materials and Methods
    The best diameter to height ratio (reactor volume) in the SGBR is 1:7. Accordingly, the shape of the reactor is a pipe. Based on the volume of the reactor and the maximum pressure inside it, a 4-inch polyethylene tube with a height of 1 meter was selected to carry out the testes. According to the thermophile temperature (55 °C) and the accuracy of the element (0.9 °C), the maximum temperature of the reactor is 329 K. Therefore, the minimum power for obtaining this temperature is 405.316 watts. The water displacement method was used to measure the amount of biogas. An iron sponge was used for removing hydrogen sulfide gas from biogas. Sodium hydroxide solution was used to remove carbon dioxide from biogas.
    Results and Discussion
    The reactors were loaded daily with organic matter (86002, 28667, and 21500 mgCOD/L.d) for different HRTs (2, 3, and 4 days). For three HRTs, the amount of methane production was high during the first day which is due to the thermal shock caused by the microorganisms in the granule. Methane production in HRT of 2 days had fewer variations than HRT of 3 and 4 days, and after 13 days, it reached a nearly constant value of 4600 ml/day. For HRT of 3 days, the daily rate of methane production reached a constant value of 4800 ml/day after 12 days and for HRT of 4 days, it reached 4,900 ml/day after 10 days. For HRTs of 2 and 3 days, the rate of methane production per unit of volatile solids had less variation and remained constant approximately after 7 days. The average methane production per unit of volatile solids at HRT of 4 is days higher than the other HRTs. The average methane production for HRTs of 2, 3, and 4 was 379, 380, and 433 CH4 (L)/VS (kg), respectively. The maximum value of methane production was 582 m3/kgCOD, which was obtained at HRT of 2 days. In this study, 31 liters of methane were produced per one liter of vinasse at HRT of 4 days, which was more than other studies.
    Conclusion
    In this study, the required heat power and pressure inside the SGBR laboratory have been calculated. The minimum required heat is 261 watts. Also, this reactor should be able to bear at least 4.34 bar for biogas production. The average amount of methane production per unit of volatile solids was 379, 380, and 433 CH4 (L)/VS (kg) at HRTs of 2, 3, and 4 days, respectively. The maximum amount of produced methane was 582 m3/kgCOD, which was achieved at HRT of 2 days, and the maximum percentage of COD reduction was 39%, which was achieved at HRT of 4 days. In general, the results indicated that SGBR produced higher biogas from vinasse than other reactors, but it is not suitable for reducing pollutions.
    Keywords: Reactor, SGBR, Design, Biogas, Vinasse
  • سپیده هارونی، محمد جواد شیخ داودی، مصطفی کیانی ده کیانی
    نیشکر یک گیاه مهم در جهان می باشد که با هدف تولید شکر و تولید انرژی کشت می شود به همین دلیل بررسی شرایط کشت این محصول ضرورت پیدا می کند. در این تحقیق مدل سازی انرژی مصرفی و میزان انتشار گازهای گلخانه ای تولید نیشکر در مزارع پلنت نیشکر انجام شد. اطلاعات لازم برای انجام این مطالعه در غالب پرسشنامه از شرکت کشت و صنعت دعبل خزایی واقع در استان خوزستان به دست آمد. ابتدا میزان انرژی مصرفی و میزان نشر گازهای گلخانه ای به عنوان اصلی ترین عامل آلایندگی برای نیشکر تولیدی در مزارع پلنت مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. در این پژوهش رابطه بین انرژی نهاده های ورودی با عملکرد تخمین زده شد. این منظور از تابع تولید کاب داگلاس و روش شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد نتایج نشان داد که مدل به دست آمده از تابع کاب داگلاس قادر است عملکرد و میزان نشر گازهای گلخانه ای را با ضریب تبیین به ترتیب 89 و 92 درصد برآورد کند. روش بعدی مدل سازی به وسیله شبکه عصبی ضریب تبیین مدل به دست آمده برای عملکرد و گازهای گلخانه ای به ترتیب 96 و 99 درصد و مجموع مربعات خطا 0/0037 و 6-10×4/52 به دست آمدند؛ بنابراین شبکه عصبی مصنوعی در مقایسه با تابع تولید کاب داگلاس می تواند به خوبی عملکرد محصول نیشکر و میزان نشر گازهای گلخانه ای را در مزارع پلنت پیش بینی و مدل سازی کند.
    کلید واژگان: انرژی, پلنت, شبکه عصبی, کاب داگلاس, گازهای گلخانه ای, مدل سازی, نیشکر
    S. Haroni, M. J. Sheykhdavodi, M. Kiani Deh Kiani
    Introduction
    One of the most important sources of the sugar production is sugarcane.Sugar is one of the eight human food sources (wheat, rice, corn, sugar, cattle, sorghum, millet and cassava). Also sugarcane is mainly used for livestock feed, electricity generation, fiber and fertilizer and in many countries sugarcane is a renewable source for the biofuel. The efficient use of inputs in agriculture lead to the sustainable production and help to reduce the fossil fuel consumption and greenhouse gases emission and save financial resources. Furthermore, detecting relationship between the energy consumption and the yield is necessary to approach the sustainable agriculture. It is generally accepted that many countries try to reduce their dependence to agricultural crop productions of other countries. The being Independent on agricultural productions lead to take more attention to modern methods and the objective of all these methods is increasing the performance with the efficient use of inputs or optimizing energy consumptions in agricultural systems. Energy modeling is a modern method for farm management that this model can predict yield with using the different amount of inputs. The objective of this study was to predict sugarcane production yield and (greenhouse gas) GHG emissions on the basis of energy inputs.
    Materials And Methods
    This study was carried out in Khouzestan province of Iran. Data were collected from 55 plant farms in Debel khazai Agro-Industry using face to face questionnaire method. In this study, the energy used in the sugarcane production has considered for the energy analysis without taking into account the environmental sources of the energy such as radiation, wind, rain, etc. Energy consumption in sugarcane production was calculated based on direct and indirect energy sources including human, diesel fuel, chemical fertilizers, pesticides, machinery, irrigation water, electricity and sugarcane stalk. Energy values were calculated by multiplying inputs and outputs per hectare by their coefficients of energy equivalents. Input energy in agricultural systems includes both direct and indirect energy and renewable and non-renewable forms. Direct energies include human labor, diesel fuel, water for irrigation and electricity and indirect energies consisted of machinery, seed (cultivation of sugarcane has been done with cutting of sugarcane instead of seed), chemical fertilizer. Renewable energies include machinery, sugarcane stalk, chemical fertilizer while non-renewable energy consisted of machinery, chemical fertilizer, electricity and diesel fuel. Energy values were calculated by multiplying inputs and outputs per hectare by their coefficients of energy equivalents. The amounts of GHG emissions from inputs in sugarcane production per hectare were calculated by CO2 emissions coefficient of agricultural inputs. Energy modeling is an attractive subject for engineers and scientists who are concerned about the energy management. In the energy area, many different of models have been applied for modeling future energy. An artificial neural network (ANN) is an artificial intelligence that it can applied as a predictive tool for nonlinear multi parametric. Artificial neural network has been applied successfully in structural engineering modeling ANNs are inspired by biological neural networks.
    Results And Discussion
    The total energy used in the farm operations during the sugarcane production and the energy output was 1742883.769 and 111000 MJha_1, respectively. Electricity (52%) and chemical fertilizers (16%) were the most influential factors in the energy consumption. The electricity contribution was the highest due to the low efficiency of energy conversion in electric motors which were used for irrigation in the study area. In some areas, inefficient surface irrigation wastes a lot of water and energy (in forms of electricity). Another reason is that electricity energy equivalent for Iranian electricity production is higher than developed countries because Iran’s electricity grid is highly dependent on fossil fuels, so that 95% of the electrical energy in Iran is generated in thermal power plants using fossil fuels sources. In addition, the electricity transmission system is too old. GHG emissions data analysis indicated that the total GHG emissions was 415337.62 kg ha-1 (CO2eq) kgCO2eq ha-1 in which burning trash with the share of 62% had the highest GHG emission and followed by electricity (32%), respectively. The ANN model with 7-5-15-1 and 5-5-1 structure were the best model for predicting the sugarcane yield and GHG emissions, respectively. The coefficients of determination (R2) of the best topology were 0.98 and 0.99 for the sugarcane yield and GHG emissions, respectively. The values of RMSE for sugarcane production and GHG emission were found to be 0.0037 and 4.52×10-6, respectively.
    Conclusions
    The statistical parameters of R2 and RMSE demonstrated that the proposed artificial neural networks results have best accuracy and can predict the yield and GHG emission. It is generally showed that artificial neural networks have good potential to predict the yield of the sugarcane production.
    Keywords: Artificial neural networks, Energy, GHG emission, Modeling, Plant
  • مصطفی پارسایی، مصطفی کیانی ده کیانی، افشین تکدستان
    در این مطالعه، تولید بیوگاز از ویناس با استفاده از سه راکتور SGBR با حجم یکسان 5/6 لیتر، در سه زمان ماند هیدرولیکی (HRT) 2، 3 و 4 روز، با بارگیری روزانه مواد آلی 86002، 28667 و mgCOD/L. Day 21500 بررسی شد. به منظور تامین دمای 35 میانه راکتور از روش حمام آب، و از محلول NaOH برای بافر استفاده شد. حجم بیوگاز تولیدی با استفاده از روش جابه جایی آب اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که میزان گاز متان تولیدی در زمان ماند هیدرولیکی 4، 3 و 2 روز پس از 11، 13 و 16 روز به مقدار تقریبا ثابتی رسید. میزان گاز متان تولیدی در زمان ماند هیدرولیکی 2، 3 و 4 روز، به ترتیب، 66/6، 16/66 و LSTP/L. day 27/38 به ازای هر لیتر ویناس است. باکتری های متانوژن و اسیدوژن در pH 5/57، در هر سه زمان ماند هیدرولیکی، پس از گذشت 2 روز، به تعادل رسیدند. به طور میانگین، میزان گاز متان تولیدی نسبت به مواد جامد فرار در زمان ماند هیدرولیکی 2، 3 و 4 روز، به ترتیب 244، 345 و LCH4/kgvs 434 به دست آمد.
    کلید واژگان: ویناس, بیوگاز, گاز متان, زمان ماند هیدرولیکی, راکتور بستر گرانولی ثابت
    Mostafa Parsaee, Mostafa Kiani Deh Kiani, Afshin Takdastan
    In this study, the production of biogas from vinasse by using three SGBR reactors with the same volume of 5.6 liters for three hydraulic retention times (2, 3 and 4 days) and organic loading rates of 86002, 28667 and 21500 mgCOD/L.d was investigated. The water bath method was used to provide the temperature of mesophyll reactors at 35, and NaOH solution was used for buffer. The biogas volume was measured using the water displacement method. The results showed that the methane production was almost constant with HRT of 4, 3, and 2 days after 11, 13, and 16 days, respectively. Methane gas production with HRT of 2, 3, and 4 days was 6.66, 16.66 and 27.38 LCH4(STP)/L.day per liter of vinasse, respectively. For three reactors, methanogen and acidogenic bacteria were in the equilibrium state at pH 5.57 after 2 days. The amount of methane gas production per volatile solids with the HRT of 2, 3, and 4 days was 244, 345 and 434 m3CH4/gvs, respectively.
    Keywords: Vinasse, Biogas, Methane Gas, hydraulic retention time, Static Granular Bed Reactor
  • سعید عباسی، هوشنگ بهرامی *، برات قبادیان، مصطفی کیانی ده کیانی
    در راستای استفاده از سوخت های جایگزین با قابلیت تجدیدپذیری، در این تحقیق وضعیت موازنه انرژی در یک موتور دیزل تک سیلندر هواخنک با استفاده از مخلوط های سوختی دیزل- بیودیزل بررسی گردید. بیودیزل تولید شده از روغن پسماند پخت و پز به روش ترانس استریفیکاسیون با درصدهای حجمی صفر، 12، 22، 32 و 42 با دیزل خالص مخلوط شد و در سرعت های 1800 تا 2700 دور در دقیقه (در حالت تمام بار) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد سهم تلفات انرژی از طریق دود اگزوز بیشترین مقدار را در همه درصدهای بیودیزل دارا می باشد (میانگین 51/715 درصد) که بیشترین مقدار مربوط به بیودیزل 42 درصد (55/982 درصد) و کمترین مقدار مربوط به دیزل خالص (46/481 درصد) می باشد. هم چنین مخلوط سوختی 12 درصد بیودیزل به دلیل داشتن بیشترین توان مفید، کمترین تلفات انرژی به صورت دود اگزوز و از طریق خنک کننده به عنوان بهترین مخلوط سوختی تشخیص داده شد.
    کلید واژگان: بیودیزل, تحلیل انرژی, توان مفید, روغن پسماند پخت و پز, موتور دیزل
    S. Abbasi, H. Bahrami *, B. Ghobadian, M. Kiani Deh Kiani
    IntroductionThe extensive use of diesel engines in agricultural activities and transportation, led to the emergence of serious challenges in providing and evaluating alternative fuels from different sources in addition to the chemical properties close to diesel fuel, including properties such as renewable, inexpensive and have fewer emissions.
    Biodiesel is one of the alternative fuels. Many studies have been carried out on the use of biodiesel in pure form or blended with diesel fuel about combustion, performance and emission parameters of engines. One of the parameters that have been less discussed is energy balance.
    In providing alternative fuels, biodiesel from waste cooking oil due to its low cost compared with biodiesel from plant oils, is the promising option. The properties of biodiesel and diesel fuels, in general, show many similarities, and therefore, biodiesel is rated as a realistic fuel as an alternative to diesel. The conversion of waste cooking oil into methyl esters through the transesterification process approximately reduces the molecular weight to one-third, reduces the viscosity by about one-seventh, reduces the flash point slightly and increases the volatility marginally, and reduces pour point considerably (Demirbas, 2009). In this study, effect of different percentages of biodiesel from waste cooking oil were investigated. Energy distribution study identify the energy losses ways in order to find the reduction solutions of them.
    Materials and MethodsRenewable fuel used in this study consists of biodiesel produced from waste cooking oil by transesterification process (Table 1). Five diesel-biodiesel fuel blends with values of 0, 12, 22, 32 and 42 percent of biodiesel that are signs for B0, B12, B22, B32 and B42, respectively.
    The test engine was a diesel engine, single-cylinder, four-stroke, compression ignition and air¬cooled, series 3LD510 in the laboratory of renewable energies of agricultural faculty, Tarbiat Modarres University. The engine is connected to a dynamometer and after reaching steady state conditions data were obtained (Fig. 1).
    In thermal balance study, combustion process merely as a process intended to free up energy fuel and the first law of thermodynamics is used (Koochak et al., 2000). The energy contained in fuel converted to useful and losses energies by combustion. Useful energy measured by dynamometer as brake power and losses energy including exhaust emission, cooling system losses and uncontrollable energy losses.
    Variance analysis of all engine energy balance done by split plot design based on a completely randomized design and the means were compared with each other using Duncan test at 5% probability.
    Results and DiscussionResults showed that, in general, biodiesel use has a significant impact on all components of energy balance. Of total energy from fuel combustion, the share of energy losses to form of exhaust emissions the maximum value in all percentages allocated to biodiesel (Average 51.715 percent) with the maximum and minimum amount of B42 (55.982 percent) and B0 (46.481 percent), respectively (Fig. 2). Also, fuel blend with 12% biodiesel was diagnosed the best blend because of having the most useful power, having the lowest energy losses through the exhaust and cooling system.
    ConclusionsUsing biodiesel produced from waste cooking oil by transesterification process, lead to increase the useful power. The addition of biodiesel to pure diesel cause to significant reduction in the waste energy due to friction. In higher amounts of biodiesel increase energy losses especially through the exhaust and cooling system due to higher viscosity.
    Keywords: Biodiesel, Diesel engine, Energy analysis, Useful power, Waste cooking oil
  • سجاد رستمی، مریم اسلامی، مصطفی کیانی ده کیانی
    در سال های اخیر به منظور کمی ساختن کیفیت، انرژی مفهومی تحت عنوان «اکسرژی» تعریف گردیده و به طور گسترده در طراحی، شبیه سازی و ارزیابی عملکرد سیستم های مختلف حرارتی و شیمیایی-حرارتی به کار برده شده است؛ لذا برای ارزیابی کیفیت موتورهای بنزینی در این تحقیق، قابلیت کاردهی یک موتور بنزینی با استفاده از مخلوط سوخت های بنزین و اتانول مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر دورهای rpm 2500 و rpm 4500 بر تحلیل قانون دوم ترمودینامیک با سوخت های مختلف، بررسی شد. ترم های مورد بررسی در این تحقیق شامل قابلیت کاردهی از طریق انتقال گرما، بازگشت ناپذیری، قابلیت کاردهی کل، قابلیت کاردهی سوخت سوخته شده می باشند. نتایج این تحقیق نشان داد که، پارامترهای قابلیت کاردهی برای بنزین و ترکیب های مختلف اتانول تا مرحله ی احتراق زیاد می شوند؛ سپس با شروع مرحله ی انبساط کاهش می یابند. برای سوخت E85 ، 23/32 درصد از اکسرژی ورودی به اکسرژی کار اندیکاتوری تبدیل می شود. این مقدار برای سوخت های E40 ، E20، E0 و E60 به ترتیب 37/26، 5/28، 3/30 و 8/31 درصد می باشد. با افزایش مقدار اتانول بازده قانون دوم ترمودینامیک بیشتر می شود.بازده قانون دوم در دور rpm4500 برای سوخت های E60، E40 ، E20 ، E0 و E85 به ترتیب 32%، 7/35%، 8/39%، 8/42% و 50% می باشد. همچنین با کاهش دور به rpm2500 بازده برای سوخت های E60، E40، E20، E0 و E85 کاهش و به ترتیب 7/26%، 4/30%، 31%، 34% و 36% شده است.
    کلید واژگان: اکسرژی, اتانول, بنزین, سرعت, قابلیتکاردهی, موتور SI
  • مریم اسلامی، سجاد رستمی، مصطفی کیانی ده کیانی، برات قبادیان
    قانون اول ترمودینامیک بیانگر بقای انرژی در تمام فرایندها است و در آن هیچ محدودیتی برای جهت انتقال انرژی وجود ندارد. همچنین، در سالهای اخیر برای کمی ساختنکیفیت انرژی، مفهومی تحت عنوان «اکسرژی» تعریف شده است و به طور گستردهای در طراحی، شبیه سازی و ارزیابی عملکرد سیستمهای مختلف حرارتی و شیمیایی- حرارتی به کار برده می شود. در این پژوهش تاثیر سوخت و نسبت تراکم بر قابلیت های کاردهی شیمیایی سوخت، ترمومکانیکی و کل یک موتور اشتعال جرقه ای بررسی شد. نتایج نشان داد، با افزایش نسبت تراکم، روند تغییرات نمودار قابلیت کاردهی شیمیایی سوخت تغییر می کند. پارامتر ترمومکانیکی (a_th) در نسبت تراکم 12 برای سوخت های E_0، E_20، E_40، E_60 و E_85 به ترتیب 2/9، 11، 9/10، 9/10 و 9/10درصد در مقایسه با نسبت تراکم 8 افزایش می یابد. همچنین، قابلیت کاردهی کل (a) در نسبت تراکم 12 سریع تر انجام می شود. بازده اکسرژی در نسبت تراکم 12 برای سوخت های E_0، E_60 〖 ،E〗_(40 )،E_20 و E_85 به ترتیب 7/11، 8/13، 3/11، 9/8 و 9/9 درصد در مقایسه با نسبت تراکم 8 افزایش می یابد. لازم به ذکر است، با افزایش مقدار اتانول، ترم های اکسرژی (ترمومکانیکی، شیمیایی سوخت و کل) کاهش می یابند. با افزایش درصد حجمی اتانول بازده قانون دوم ترمودینامیک بیشتر می شود.
    کلید واژگان: سوخت, قابلیت کاردهی, موتور بنزینی, نسبت تراکم
    M. Eslami, S. Rostami, M. Kiani Deh-Kiani, B. Ghobadian
    The first law of thermodynamics expresses the conservation of energy in all processes and does not apply any restriction on the transfer of energy. However¡ in recent years¡ in order to quantify the quality of energy¡ the concept of exergy has been defined widely used in design¡ simulation and evaluation of various thermal and thermochemical systems. In this study¡ the impact of the fuel and compression ratio on fuel chemical availabilities¡ thermomechanical and total availability in a spark ignition engine was examined. The results showed that by increasing the compression ratio¡ the shift process of the fuel chemical availability graph change. The parameter (a_th) at a compression ratio of 12 for the fuels E_0¡ E_20¡ E_40¡ E_60 and E_85increase to 9.2¡ 11¡ 10.9¡ 10.9 and 10.9% respectively¡ in comparison with compression ratio of 8. Also¡ total availability (a) at compression ratio of 12 is faster. exergy efficiency at compression ratio of 12 for fuels E_0¡ E_20 〖 ¡E〗_(40 )¡E_60 and E_85 increase to 11.7¡ 13.8¡ 11.3¡ 8.9 and 9.9% respectively¡ in comparison with compression ratio of 8%. It should be noted¡ that by increasing the amount of ethanol¡ terms exergy (thermo-mechanical¡ chemical fuel¡ and total) reduced. The efficiency of the second law of thermodynamics increased with increasing volume percent of ethanol.
    Keywords: Availability, Compression ratio, Fuel, Gasoline engine
  • سپیده هارونی، محمد جواد شیخ داوودی، مصطفی کیانی ده کیانی
    این بررسی برای تجزیه و تحلیل و مدل سازی انرژی مصرفی و میزان انتشار گازهای گلخانه ای در روند تولید نیشکر در مزارع راتون در استان خوزستان بررسی شد. اطلاعات لازم برای انجام این مطالعه در سال 1394 به شکل 113 پرسش نامه و بررسی حضوری از شرکت کشت و صنعت دعبل خزایی به دست آمد. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد کل انرژی نهاده 7978/145117 مگاژول بر هکتار برآورد شد. بیشترین میزان مصرف نهاده با مقدار 39/79534 مگاژول بر هکتار و سهم 54 درصد به الکتریسیته تعلق داشت. همچنین میزان انتشار گازهای گلخانه ای 3482/17823 کیلوگرم کربن دی اکسید بر هکتار محاسبه شد. بهترین ساختار برای شبکه عصبی جهت عملکرد و انتشار گازهای گلخانه ای به ترتیب 1-19-7-6 و 1-5-5 تخمین زده شد. مدل برای عملکرد محصول نیشکر و میزان نشر گازهای گلخانه ای در مزارع راتون به ترتیب دارای ضریب همبستگی خطا 96 و 99 درصد و میزان و میانگین مربعات خطا به ترتیب دارای مقادیر 17763522 و 528 بوده و بنابراین شبکه عصبی می تواند به خوبی عملکرد محصول نیشکر و میزان نشر گازهای گلخانه ای را در مزارع راتون پیش بینی و مدل سازی کند.
    کلید واژگان: انرژی مصرفی, گازهای گلخانه ای, مزارع راتون, مدل سازی شبکه عصبی, نیشکر
    S. Harooni, M. J. Sheykhdavodi, M. Kiani Deh-Kiani
    This study was carried out in Khouzestan province of Iran. Data were collected from 113 ratoon farms in Debel Khazai Agro-Industry with face to face questionnaire method. The objective of this study was to predict sugarcane production yield and GHG (greenhouse gas) emissions on the basis of energy inputs. Accordingly¡ several ANN (artificial neural network) models were developed and the prediction accuracy of them was evaluated using the quality parameters. The results illustrated that average total input and output energy of sugarcane production were 145117.7978 and 87096.42 MJ.ha-1¡ respectively. Electricity¡ chemical fertilizers and water for irrigation were the most influential factors in energy consumption. The ANN model with 6-7-19-1 and 5-5-1 structure were the best for predicting the sugarcane yield and GHG emissions¡ respectively. The coefficients of determination (R2) of the best topology were 0.96 and 0.99 for sugarcane yield and GHG emissions¡ respectively. The values of RMSE for sugarcane production and GHG emission were found to be 17763522 MJ.ha-1 and 528¡ respectively.
    Keywords: Artificial neural networks, Energy, Ratoon, Sugarcane
  • مصطفی کیانی ده کیانی، فتح الله امی، برات قبادیان، غلامحسن نجفی
    در این مقاله، تاثیر مخلوط سوخت های بیواتانول- بنزین بر آلاینده های یک موتور اشتعال جرقه ای و چهار سیلندر به صورت تجربیمورد بررسی قرار گرفت. ابتدا سوخت بنزین خالص با درصد های مختلف بیواتانول (0، 20، 40، 60 و 85 درصد) مخلوط گردید و آلاینده های HC، CO، CO2 و NOX در سرعت های مختلف و در دو موقعیت دریچه گاز (باز بودن کامل و نیمه باز) اندازه گیری شد. نتایج تجربی نشان داد که با افزایش درصد بیواتانول در مخلوط های سوخت و موقعیت قرارگیری دریچه گاز، آلاینده های CO و HC کاهش، و CO2 و NOX افزایش یافت. همچنین با افزایش سرعت موتور آلاینده های CO2 و HC روند کاهشی، و CO و NOX روند افزایشی را نشان داد. تحلیل آماری داده ها نشان داد که اثر متغیر درصد بیواتانول در مخلوط های سوخت بر آلاینده ها در سطح 5 درصد معنی دار بوده است.
    کلید واژگان: موتور اشتعال جرقه ای, مخلوط های بیواتانول- بنزین, آلاینده های اگزوز
    B. Ghobadian, G. Najafi, F. Ommi, M. Kiani Dehkiani
    In this paper, the effect of bioethanol- gasoline fuel blends on exhaust emissions of a four-cylinder spark ignition (SI) engine was investigated experimentally. Pure gasoline fuel was blended with various percentages of bioethanol (0, 20, 40, 60 and 85%), and the HC, CO, CO2 and NOX exhaust emissions were measured at different engine speeds and two throttle valve positions (full throttle and 50% throttle valve).The experimental results showed that as the ratio of bioethanol fuel is increased in the blend, the CO and HC emissions are decreased but CO2 and NOX are increased at two throttle valve positions. Also when the speed of engine was increased, the HC and CO2 emissions were decreased but CO and NOX emissions were increased. The statistical analysis indicated that the effect of bioethanol percentage in fuel blends on emissions at 5% level was significant.
    Keywords: SI Engine, Bioethanol, Gasoline Blends, Exhaust Emissions
  • مصطفی کیانی ده کیانی، برات قبادیان، فتح الله امی، غلامحسن نجفی
    در این مقاله، الگونمایی برای پیش بینی متغیرهای عملکردی و آلاینده-های یک موتور اشتعال جرقه ای با استفاده روش وراثت ارائه گردیده است. موتوری چهار استوانه با مخلوط های بیواتانول- بنزین برای بدست آوردن داده های لازم در آموزش و ارزیابی روش وراثت استفاده شد. ابتدا سوخت بنزین خالص با مقدار های مختلف بیواتانول (0، 5، 10، 15 و 20%) مخلوط گردید. سپس، توان ترمزی، گشتاور و آلاینده ها (CO، CO2، HC و NOX) در بارها و سرعت های مختلف آن اندازه گیری شد. نتایج تجربی نشان داد که با افزایش مقدار بیواتانول در مخلوط های سوخت، آلاینده های CO و HC کاهش، و توان ترمزی، گشتاور، CO2 و NOX افزایش یافت. بررسی های زیادی با استفاده از الگوی روش وراثت انجام شد و عملکرد معادلات حاصل، ارزیابی شد. براساس متغیرهای آماری ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تشخیص (R2) مناسب ترین معادله انتخاب گردید. نتایج نشان می دهد که با روش وراثت،بخوبی می توان آلاینده های موتور را پیش-بینی نمود.
    کلید واژگان: موتور اشتعال جرقه ای, مخلوط های بیواتانول, بنزین, روش وراثت چندژنی
    M. Kiani Deh Kiani, B. Ghobadian, F. Ommi, G. Najafi
    In this paper، a model is described to predict performance parameters and emissions of a spark ignition (SI) engine using genetic programming (GP). To acquire data for training and testing of proposed GP، a four-cylinder engine was fueled with ethanol-gasoline fuel blends. The pure gasoline fuel was blended with various percentages of bioethanol (0، 5، 10، 15 and 20%)، and the engine brake power، the torque and exhaust emissions (CO، HC، CO2 and NOX) were measured at different engine speeds and loads. Experimental results showed that as the ratio of the ethanol fuel was increased in the blend، CO and HC emissions were decreased but the brake power، the torque، CO2 and NOX were increased. Numerous runs were performed with the GP model and the performance of developed equations was evaluated. Optimum models were selected according to statistical criteria of the root mean square error (RMSE) and the coefficient of determination (R2). Simulation results demonstrated that the GP model was a powerful tool to predict engine pollutant emissions.
    Keywords: SI engine, Bioethanol, gasoline blends, Multi, gene genetic programming
  • مصطفی کیانی ده کیانی، برات قبادیان، هادی رحیمی، غلامحسن نجفی
    افزایش آلودگی های زیست محیطی ناشی از به کارگیری سوخت های فسیلی باعث ترغیب پژوهشگران به تحقیق پیرامون سوخت های تجدیدپذیر و پاک شده است. یکی از مهم ترین این سوخت ها بیواتانول است که در مخلوط با بنزین سوخت مناسبی را تشکیل می دهد. به مخلوط بنزین و بیواتانول در نسبت های پایین گازول گفته می شود. در مقاله حاضر تاثیر گازول که سوختی است پاک بر آلاینده های خروجی اگزوز از قبیل منو اکسید کربن (CO)، دی اکسید کربن(CO2)، هیدروکربن های نسوخته (HC) و اکسیدهای نیتروژنNOx)) در بارهای 25، 50، 75 و 100 درصد بار موتور و سرعت های 2000 و 4000 دور در دقیقه در یک موتور چهار سیلندر اشتعال جرقه ای بررسی شده است. بیواتانول با درصدهای حجمی مختلف (E0، E5، E10، E15 و E20) به بنزین اضافه شد و با استفاده از دستگاه آنالیز دود، آلاینده های اگزوز اندازه گیری شد. نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش درصد بیواتانول در سوخت های ترکیبی، مقدار آلاینده های COو HC کاهش و مقدار CO2 افزایش یافت. هم چنین مقدار NOX در بارهای 25، 50 و 75 درصد کاهش و در بار کامل (100 درصد) افزایش یافت.
    کلید واژگان: ترکیبات بیواتانول, بنزین, گازول, آلاینده های اگزوز, موتور اشتعال جرقه ای
    M. Kiani Deh Kiani, B. Ghobadian, H. Rahimi, G. Najafi
    Increase in environmental pollutions due to application of fossil fuels has encouraged researchers to investigate the renewable and clean fuels. One of the most important renewable fuels is bioethanol which makes a suitable fuel when it has with gasoline. The lower percentage volume of bioetanol blended with gasoline is called gasohol. In the present paper, the effect of gasohol which is a clean fuel on a spark ignition exhaust emissions of: CO, CO2, HC and NOX at 25, 50, 75 and 100% loads and speeds of 2000 and 4000 rpm was investigated. Bioethanol fuel was added to gasoline with different volume percentages (E0, E5, E10, E15 and E20). A gas analyzer was used for measuring exhaust emissions. Results of this study showed that increasing the percentage of bioethanol in gasoline fuel blends decreased CO and HC, while CO2 was increased. Also, for 25, 50 and 75% loads, NOX was decreased, but it was increased in full load conditions.
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