جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "انتروپی تولیدی" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «انتروپی تولیدی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
در سال های اخیر، با رشد روزافزون مصرف گاز طبیعی در ایران، تعداد ایستگاه های تقلیل فشار افزایش چشمگیری داشته است. در شیرهای فشارشکن این ایستگاه ها، افت دمای ناشی از اثر ژول- تامسون موجب هیدراته شدن گاز، یخ زدگی شیرآلات و انسداد مسیر انتقال می گردد. بدین سبب حدود 14000 دستگاه گرمکن حمام آب قبل از ورود گاز پرفشار به این شیرها، وظیفه پیش گرمایش آن را برعهده دارند. شوربختانه، بازدهی با میانگین 30 درصدی این گرمکن ها، سالانه نزدیک به یک میلیارد متر مکعب گاز طبیعی فرآوری شده معادل با ظرفیت نیروگاهی 400 مگاواتی را به هدر می دهد. پژوهش حاضر با هدف بهینه سازی این گرمکن ها، درصدد برقراری مصالحه بین بیشینگی کارآیی و کمینگی اتلاف و هزینه آن هاست. در این مقاله، با مدل سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی گرمکن ها، سه تابع هدف شامل بازده حرارتی، عدد آنتروپی تولیدی و عدد هزینه تلف شده، تعریف و سپس مدل ریاضی مساله در قالب دو سناریو پیشنهاد شده است. آنگاه حل مدل براساس یکی از تکنیک های الگوریتم ژنیتک چندهدفه، با استفاده از روش کمینه سازی آنتروپی تولیدی و بکارگیری هم زمان نرم افزارهای ایز و متلب انجام گرفته و جبهه بهینه پارتوی هر یک از این سناریوها تعیین گردیده است. نتایج حاصل از پیاده سازی مدل با انحراف کمتر از 10 ± درصد نسبت به نتایج یک نمونه واقعی، حکایت از عملکرد قابل قبول آن دارد. بر پایه این نتایج، بهبود بازده حرارتی این گرمکن ها بسته به دبی حجمی گاز در بازه بین 48 تا 55 درصد امکان پذیر و دارای توجیه فنی - اقتصادی است. این نتایج که در قالب روابط، منحنی ها و گروه های بی بعد ارایه شده است، می تواند به عنوان مرجعی برای طراحی بهینه گرمکن های حمام آب مورد استفاده قرارگیرد.
کلید واژگان: ایستگاه تقلیل فشار, مبدل حرارتی, گرمکن غیرمستقیم, بازده حرارتی, آنتروپی تولیدیIn recent years, with the continuous growth of natural gas consumption in Iran, the number of pressure drop stations has increased significantly. In throttling valves of these stations, the temperature drop due to the Joule-Thomson effect causes the gas to hydrate, freeze the valves, and block the transmission path. Hence, about 14,000 indirect-fired water-bath heaters have a duty for preheating high-pressure gas before entering them. Unfortunately, the 30% average efficiency of indirectly fired water-bath heaters wastes nearly one billion cubic meters of processed natural gas every year, equivalent to a 400 MW power plant capacity. In this article, intending to optimize, indirect-fired water-bath heaters were modeled thermodynamically and thermo-economically, and three objective functions including thermal efficiency, entropy generation number, and wasted cost number are defined and the mathematical model was proposed in two scenarios. Then the model was solved based on the multi-objective genetic algorithm, using the entropy generation minimization method, and the Pareto optimal fronts of the scenarios were determined. The model implementation results with a deviation of less than ±10% compared to the results of a real sample indicate its acceptable performance. Based on the techno-economic justified results, it is possible to improve the efficiency of indirectly fired water-bath heaters between 48 and 55% depending on the gas volume flow rate. The relations, curves, and dimensionless groups obtained, can be used as a reference for the optimal design of indirect-fired water-bath heaters.
Keywords: Pressure drop station, heat exchanger, Water-bath heater, Thermal efficiency, Entropy generation -
فرایند نورد یکی از متداول ترین فرایند های ساخت قطعات بوده و نرخ خنک کاری قطعه کار یکی از پارامترهای حائز اهمیت در بهبود خواص محصول تولید شده است. در این مقاله جریان یک نانوسیال روی صفحه تخت در حال کشش غیر خطی به همراه میدان مغناطیسی به عنوان مدل ساده شده ای از فرآیند نورد مورد بررسی قرار گرفته است. سرعت کشش صفحه به صورت یک تابع توانی در نظر گرفته شده است که نسبت به مبدا تغییر می کند. معادلات حاکم شامل معادله پیوستگی، مومنتم و انرژی به روش تشابهی به معادلات دیفرانسیل غیر خطی معمولی تبدیل و با روش رانج-کوتا حل شده اند. نتایج حل تحلیلی معادلات مومنتوم و انرژی با داده های منتشر شده، مقایسه و انطباق مناسب حاصل شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش درصد حجمی نانو ذرات جامد φ و پارامتر غیر خطی کشش n ، انتقال حرارت سیال بترتیب افزایش و کاهش می یابد و افزایش مقدار پارامتر مغناطیسی M، سبب کاهش نرخ خنک کاری می شود. در این مقاله عدد بیژن به عنوان معیاری از نرخ خنک کاری کیفی در فرآیند نورد معرفی شده است. بر اساس نتایج افزایش درصد حجمی نانو ذرات φ، پارامتر غیر خطی کشش n و پارامتر مغناطیسی M به ترتیب باعث افزایش، کاهش و کاهش عدد بیژن می شود. نتایج این تحقیق را می توان برای افزایش نرخ خنک کاری در فرایند نورد فلزات بسط داد.کلید واژگان: حل تشابهی, نرخ خنک کاری, نورد گرم, انتروپی تولیدی, عدد بیژنThe rolling process is one of the most common processes of making the machinery parts and the workpiece cooling rate is one of the most important parameter in the improved of product properties. In this paper, the flow of nanofluids over a nonlinear stretching sheet with a magnetic field is studied as a simplified model of a rolling process. The stretching velocity of the sheet is assumed to vary as a power function of the distance from the origin. The governing equations are including continuity, momentum and energy balances that by using of similarity solution method are transformed to nonlinear ordinary differential equations and are solved. The similarity solution results of momentum and energy equations are compared with published data, and have achieved appropriate compliance. The results show that increasing the solid volume fraction of the nanoparticles φ, the thermal conductivity of the fluid has increases and Increment of the nonlinear stretching parameter n, decreases heat transfer. Also increment of magnetic parameters M, has reduced the cooling rate. In this paper, Bijan number is introduced as a normative for the qualitative cooling rate in the rolling process. Based on the results increase the solid volume fraction of the nanoparticles φ, the nonlinear stretching parameter n and magnetic parameters M, increased, decreased and decreased the number Bijan respectively. The results of this research can be extended for the increasing of the cooling rate in the rolling process of metals.Keywords: Similarity solution, Cooling rate, Hot rolling, Entropy generation, Bejan number
-
گاز طبیعی پر فشار خطوط انتقال پیش از ورود به شیر اختناق ایستگاه های دروازه شهری (CGS)، از گرمکن هایی عبور داده می شود که دمای آن را تا حد جبران افت دمای ناشی از اثر ژول- تامسون افزایش دهد و از بروز پدیده هیدراته شدن گاز، یخ زدگی شیر و انسداد مسیر عبور گاز جلوگیری می نمایند. بهینه سازی این گرمکن ها با توجه به این که در مقیاس وسیع از گاز فرآوری شده شبکه تغذیه می کنند، از اهمیت بسزایی برخوردار است. در مطالعه حاضر هر یک از این گرمکن ها به نوعی ماشین ترمودینامیک مرکب از دو سیستم حرارتی متمایز از هم شبیه سازی شده است. تحلیل ترمودینامیک این دو سیستم با توجه به هندسه مساله و معادلات حاکم، به فرمولاسیون رابطه بین بازده حرارتی آنها و سپس تعریف پارامتری موسوم به ضریب تشابه ترمودینامیک انجامید. آنگاه نتایج حاصل از تحلیل حرارتی و تقریب زدن تابع پیچیده اصلی با دو تابع ساده تر مشخص نمود که همواره بین تفاضل مقادیر تعداد واحدهای تبادل حرارت (NTU) فایرتیوب و هیت کویل با ضریب تشابه ترمودینامیک گرمکن ها، رابطه لگاریتمی ثابت و بین نسبت مقادیر NTU آن دو با این ضریب نیز رابطه توانی ثابتی برقرار است. سرانجام با حل دستگاه معادلات به دست آمده از این دو رابطه، امکان تعیین مقادیر بهینه NTU برای فایرتیوب و هیت کویل به صورت توابعی از ضریب تشابه ترمودینامیک بهینه گرمکن ها و به تبع آن دستیابی به رابطه بین ابعاد هندسی بهینه آن دو در ایده آل ترین وضعیت انتقال حرارت، با بیشینه خطای نسبی حدود 13% فراهم شد.کلید واژگان: بهینه سازی, مدل سازی, بازده حرارتی, بازده اگزرژی, آنتروپی تولیدیPrior to entering to the throttling valve of the City Gate Stations (CGS), high-pressure natural gas flow in pipelines is transmitted through Water Bath Indirect Heaters (WBIH), which is increasing its temperature to compensate for the temperature drop caused by the Joule-Thomson effect and preventing the occurrence of the hydration phenomenon, gas freezing, and subsequent blockage of the gas flow path. Because of feeding of processed gas of the network on a large scale, optimizing the WBIHs has a lot of significance. In the present study, each WBIH is simulated by a type of thermodynamic machine, consisting of two distinct thermal systems. According to the problem geometry and governing equations, the thermodynamic analysis of these two systems results in the formulation of a relationship between their thermal efficiencies together and the definition of a parameter was defined as the Thermodynamic Similarity Coefficient (TSC). Then, the results showed that always, a constant logarithmic relationship exists between of the Number of Heat Transfer Units (NTU) values difference of the fire tube and heat coil of the WBIHs with their TSC as well as a constant power relationship between their NTU values ratio with this coefficient too. Finally, by solving the equation system obtained from these two relations, it was possible to determine the optimal values of NTU for the fire tube and heat coil as functions of TSC of the WBIH and to achieve the relationship between their optimum geometric dimensions together in the most ideal heat transfer state with a maximum relative error of about 13%.Keywords: Optimization, Simulation, Thermal Efficiency, Exergy Efficiency, Entropy Generation
-
بررسی انتروپی تولیدی در جریان دو فازی حلقوی همراه با پلیمر کاهنده ی پسایکی از روش های کاهش تولید انتروپی در جریان های دو فازی حلقوی، استفاده از پلیمر کاهنده ی پسا می باشد. پلیمر کاهنده ی پسا، دارای وزن مولکولی بالا و از خانواده پلی الفا الفین می باشد. در این تحقیق برای اولین بار، رابطه ای صریح جهت محاسبه انتروپی تولیدی در جریان دوفازی حلقوی همراه با پلیمر کاهنده ی پسا ارائه شده است. رابطه مذکور تابعی از قطر لوله و سرعت های ظاهری می باشد. تغییرات انتروپی بر حسب میزان کاهش نیروی پسا و پسماند مایع در قطرهای0127/0، 0254/0و0953/0متر و در سرعت های مختلف ظاهری ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که رابطه تولید انتروپی با افزایش پلیمر کاهنده ی پسا، پسماند مایع و قطر لوله به صورت نزولی بوده است ولی با افزایش سرعت های ظاهری گاز و مایع، میزان انتروپی تولیدی افزایش می یابد. بنابراین در صنایع مرتبط با اضافه کردن پلیمر کاهنده ی پسا و تعیین صحیح پارامترهایی از قبیل قطر لوله و سرعت های ظاهری جریان با استفاده از رابطه ی ارائه شده در این تحقیق، می توان میزان تلفات کاهش و میزان تولید افزایش داده شود.کلید واژگان: انتروپی تولیدی, پلیمر کاهنده پسا, سرعت ظاهری, دوفازیInvestigation of the Entropy Generation in Annular Two-Phase Flow with DragReducing PolymerIt is convenient method to use a drag-reducing polymer to reduce entropy generation in annular two-phase flow. The drag-reducing polymer is a high molecular weight poly-alpha-olefin. In present paper for the first time, the explicit equation has been presented for the prediction the entropy generation in annular flow with drag-reducing polymer. The equation is function of the pipe diameter and superficial velocities. Entropy generation versus drag-reduction and holdup in different pipe's diameter (0.0127, 0.0254 and 0.0953 ) and in different superficial velocities are presented. The results are shown that entropy generation decreases with increasing , and pipe diameter but entropy generation increases with increasing gas and liquid superficial velocities. Therefore by adding drag-reducing polymer and correct determination of pipe diameter and superficial velocities using the presented explicit equation in this research, could be reduced the losses and increased in the production in related industries.Keywords: Entropy generation, Drag-reducing polymer, Superficial velocity, Two-phase
-
در این پژوهش روشی برای پیش بینی امکان کمانش ناشی از جوشکاری پوسته های نازک برمبنای آنتروپی تولیدی به دست آمده است. در این روش با بهره گیری از تحلیل حرارتی سه بعدی و گذرا، کل آنتروپی تولیدی در فرایند جوشکاری تعیین می شود و با استفاده از تحلیل سه بعدی مقادیر ویژه ی کمانش، میزان آنتروپی لازم برای شکل گیری اولین مد کمانش قطعه کار محاسبه می شود. با مقایسه ی این دو آنتروپی می توان احتمال کمانش قطعه کار را بررسی کرد. درستی پیش بینی براساس تحلیل سه بعدی اجزاء محدود جوش (حرارتی مکانیکی) که خود توسط نتایج آزمایشگاهی تایید شده بررسی و تایید شده است. زمان لازم برای اجرای روش پیشنهادی در مقایسه با روش های تحلیلی موجود کم تر است، زیرا در این روش تحلیل مکانیکی جوش حذف شده است.
کلید واژگان: کمانش ناشی از جوشکاری, آنتروپی تولیدی, پوسته های نازک, تحلیل حرارتی سه بعدی, تحلیل مقادیر ویژهWelding has been employed at an increasing rate for its advantage in high joint efficiency, water and air tightness, weight saving, reduction in fabrication cost and design flexibility. However, welded structures are not free from problems. Residual stress and distortion are major difficulties with welded structures. The buckling distortion of welded structures caused by welding stress is seen in relatively thin welded structures. Buckling distortion causes loss of dimensional control, structural integrity and increased fabrication costs. Thus, it is necessary to achieve a predictive analysis technique to determine the susceptibility of a particular design to buckling distortion. This paper presents a predictive buckling distortion method to determine if welded structures buckle during welding or not. In this method, a 3D thermal transient process is coupled to a 3D eigenvalue analysis to determine the total entropy generation due to welding and critical total entropy generation, respectively. In this work, because of the small size of the melted region (weld pool), the heat source model developed by the moving isotherm pool is used. Welding time in this work is calculated by dividing the welder speed obtained from the practical welding characteristics data by the length of the welded region. The temperature dependent thermal properties of material were also incorporated into the model. In this research, temperature distribution producing the minimum value of longitudinal stress to cause the buckling of welded shells is predicted by 3D eigenvalue analysis. This temperature distribution creates negative longitudinal strains in the welded region, causes tensile longitudinal stress in regions close to the weld line and compressive stress in regions away from the weld line. Total entropy generation, due to this temperature distribution, which is named critical entropy (Scri), is calculated. The comparison between total entropy generation due to completely welding shells (SW) and critical entropy is a good criterion to predict the possibility of buckling welded shells. In this method, the computational time is much less than in the previous methods because of omitting the mechanical analysis of welding. The correctness of this predictive method is proved by analytical results.
Keywords: welding buckling, entropy generation, thin shells, eigenvalue analysis, 3D thermal transient analysis -
در این مقاله، تحلیل های انرژی و اگزرژی یک سیستم پیل سوختی PEM در دو حالت ساده و دوگانه (CHP) مورد ارزیابی قرار می گیرد. اجزای اصلی سیستم مورد نظر شامل واحدهای پیل سوختی، مشعل، اصلاح کننده، مبدل حرارتی، باتری و آبگرمکن می باشد. تحلیل ترمودینامیکی سیستم فوق بر اساس تغییرات بازده انرژی، بازده اگزرژی و میزان آنتروپی تولیدی بر حسب دمای ورودی و به ازاء نسبت های مولی مختلف هوا به سوخت انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزایش دمای ورودی به پیل سوختی میزان آنتروپی تولیدی و بازده اگزرژی در هر دو حالت ساده و دوگانه افزایش می یابد. همچنین در سیستم ساده بر خلاف سیستم دوگانه، افزایش دمای هوای ورودی منجر به کاهش بازده انرژی سیستم می شود.
کلید واژگان: سیستم ساده, سیستم CHP, آنتروپی تولیدی, بازده انرژی و اگزرژی, نسبت مولی هوا به سوخت, دمای ورودیIn this paper, energy and exergy analysis of fuel cell systems has been considered in simple and CHP modes. System model consists of following components: fuel cell stacks, burner, reformer, heat exchanger, battery and water heater. Thermodynamic analysis of system has been investigated with consideration of variations of energy efficiency, exergy efficiency and entropy generation versus internal air temperature to the fuel cell for different air stoichiometries. Results show that by increasing of internal air temperature to the fuel cell, entropy generation and exergy efficiency increase in both simple and CHP modes. Also, in simple mode, not in CHP mode, increasing of intenal air temperature leads to decreasing of energy efficiency.
Keywords: Simple system, CHP system, Entropy generation, Energy, exergy efficiencies, Air stoichiometry, internal air temperature
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.