انجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477517420160220Numerical analysis of air flow specification in solar chimneys with vegetation layerتحلیل عددی خصوصیات جریان هوا در دودکش خورشیدی با حضور لایه گیاهی62222954FAآرشمیرعبدالله لواسانیاستادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزیمهردادمحمدیدانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزیرامینمهدیپوراستادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تفرشJournal Article20140811Nowadays, the ever increasing demand to provide energy and the constant decrease of fossil fuels resources has made the usage of renewable energy resources vital. Solar chimneys are considered a significant approach to supply electricity. They are of particular interest due to the high absorption level of solar energy and also because of the advantages of using air as an absorber. However, these systems do not provide enough economic efficiency. Plant breeding in the collector’s section of a solar chimney was presented in this study as a mean to overcome the economical obstacles. Also possible geometrical and physical effects on air flow parameters were investigated by means of numerical simulation. Our simulation results were validated with comparison to the experimental model in Manzanares, Spain. Velocity as well as the temperature gradient at collector’s outlet was calculated. Our results showed excellent affinity to those of Spanish prototype as the error percentage was lesser than 5%. Vegetation layer was modeled as a porous media at the bottom of the collector and its possible effects was investigated on the air flow parameters at Ra = 1010. It was observed that due to the vegetation layer the velocity and temperature gradient at collector’s outlet were decreased 2.5% and 2%, respectively. These slight reductions show that plant breeding in large areas of collector’s bottom could be served as an outstanding idea to enhance the costefficiency challenges of solar chimneys while producing only negligible negative effects on air flow parameters.امروزه افزایش تقاضا برای انرژی از یک سو و کاهش منابع فسیلی از سوی دیگر اهمیت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را بیش از پیش نمایان میکند. دودکش خورشیدی بهعنوان یکی از راههای استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید برق است. این ایده به دلیل بالا بودن سطح جذب انرژی خورشیدی و همچنین مزایای استفاده از هوا به عنوان جاذب، توجه محققین را به خود جذب نموده است. ولی این سیستم در حال حاضر صرفه اقتصادی پایینی دارد. در این مطالعه برای حل این مشکل، پرورش گیاه در کلکتور به منظور افزایش بهرهوری اقتصادی پیشنهاد و شبیهسازی عددی شد و اثرات هندسی و فیزیکی گیاه بر جریان هوا مورد بررسی قرار گرفت. تاکنون کشت گیاه در کلکتور برای رفع مشکل صرفه اقتصادی پایین به صورت دقیق مورد بررسی قرار نگرفته است. برای اعتبار سنجی مدل ابتدا مدل آزمایشی ساخته شده در مانزانارس اسپانیا مدلسازی و سرعت و اختلاف دمای ایجاد شده در جریان هوا بین ورودی و خروجی کلکتور محاسبه شد. نتایج بدست آمده از حل عددی مطابقت بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی را نشان داد و خطا کمتر از 5 درصد بود. در ادامه لایه گیاهی بهصورت محیط متخلخل در کف کلکتور مدلسازی و تاثیر آن بر سرعت جریان و اختلاف دمای ایجاد شدهدر عدد رایلی Ra=10^11 بررسی شد. مشاهده شد که در خروجی کلکتور سرعت چریان تقریبا 2.5 درصد کاهش و اختلاف دما تقریبا 2 درصد افزایش یافت . بنابراین میتوان ادعا کرد که با کشت سطح وسیعی از زمین کلکتور با یک گیاه با صرفه اقتصادی بالا میتوان مشکل اقتصادی سیستم دودکش خورشیدی را برطرف نمود بدون اینکه تاثیر منفی چشمگیری بر خصوصیات جریان داشته باشد.https://jmep.isme.ir/article_22954_739465804a0e17d2a47c9bc9c805d60a.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477517420160220Estimation of fouling profile in a heat exchanger pipe applying the conjugate gradient method based on the inverse algorithmتخمین پروفیل رسوب در لوله یک مبدل حرارتی با استفاده از روش انتقال حرارت معکوس گرادیان مزدوج با مساله الحاقی234522955FAکورشگودرزیدانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوجامینموسائیاستادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوجعلیرضانامداریدانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوجJournal Article20140811One of the factors reducing the efficiency of the heat exchanger during its operation is fouling. Fouling takes place as a layer on one side or both sides of surface heat transfer and the resistances of the heat transfer that it shows cause the decrease in heat transfer through the surface. The measuring scale of fouling is most important. Because accurate measurement of fouling and to ensure that the limit is higher, fouling removal and cleaning operations is essential. A conjugate gradient method (CGM) based on the inverse algorithm is used to estimate the unknown fouling-layer profile on the inner wall of a pipe system using simulated temperature measurements taken within the pipe wall. It is assumed that no prior information is available about the functional form of the unknown profile. Therefore, the procedure is classified as the function estimation in inverse calculation. The temperature data obtained from the direct problem are used to simulate the temperature measurements. The accuracy of the inverse analysis is examined using the simulated exact and inexact temperature measurements. The results show that the excellent estimation of the fouling-layer profile can be obtained for the test case considered in this study. The technique presented in this study can be used in a warning system to call for pipe maintenance when the thickness of fouling exceeds a predefined criterion.یکی از عوامل مؤثر در کاهش راندمان مبدل حرارتی در طول دوره کارکرد رسوب است. رسوب به صورت یک لایه بر روی یک طرف یا هر دو طرف سطح انتقال حرارت قرار میگیرد و در اثر مقاومت حرارتی که از خود نشان میدهد باعث کاهش انتقال حرارت عبوری از سطح میشود. در نتیجه راندمان مبدل حرارتی را کاهش میدهد. بر همین اساس اندازهگیری رسوب از اهمیت فوق العادهای برخوردار است. با اندازهگیری دقیق رسوب و اطمینان از این که رسوب از حد مجاز خود فراتر رفته است یا نه می توان عملیات رسوبزدایی و پاکسازی را انجام داد. در این تحقیق از روش گرادیان مزدوج با مسأله الحاقی CGM جهت تخمین پروفیل لایهی رسوب نامشخص بر روی دیواره درونی لوله، استفاده شده است. نتایج نشان میدهد که برای 2 نوع پروفیل رسوب خطی و زیگزاگ که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته، تخمین به بهترین صورت ممکن صورت گرفته است و نتایج بسیار خوبی بدست آمده است. تکنیکی که در این تحقیق ارائه شده میتواند زمانی که ضخامت رسوب از حد مجاز عبور کرده باشد، به عنوان یک سیستم هشداری جهت تمیزکاری لوله مبدل حرارتی مورد استفاده قرار گیرد.<br /> https://jmep.isme.ir/article_22955_8132c4bd0e503a33e9f5139f216d4c82.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477517420160220Numerical study of non-uniform axial magnetic field effect on bubble growth in a boiling flow of nano ferro fluid in a microchannelمطالعه عددی تاثیر میدان مغناطیسی غیر یکنواخت محوری بر رشد حباب در جریان جوششی نانو سیال مغناطیس شونده داخل یک میکروکانال466822956FAموسیمحمدپورفرددانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید مدنی آذربایجانمهدیقربانی فیروزسالاریکارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک،دانشگاه شهید مدنی آذربایجانJournal Article20150119In this research, growth of a vapor bubble in the nucleate boiling process in pure water and ferrofluids (water and 4 vol.% Fe3O4) was investigated numerically using VOF model and control volume technique. After verifying the results, effects of applying non-uniform axial magnetic fields on growth of the bubble in the boiling of magnetic nanofluids was investigated. Two positive and negative magnetic field gradients have been examined. Based on the obtained results, in the presence of magnetic field with a positive gradient pumping of heat from the side walls is increased and consequently it leads to reduce growth of the bubble unlike the magnetic field with negative gradient. It is concluded that using magnetic fields with positive gradients can increase the cooling efficiency of the micro-systems.در این پژوهش، چگونگی رشد حباب در فرآیندد جوشش هستهای آب خالص و فروسیال (سیال حاوی نانوذرات اکسید آهن) بصورت عددی و با استفاده از روش حجم محدود و مدل VOF مورد بررسی قرار گرفته است. پس از اعتبار سنجی نتایج بدس آمده با نتایج موجود در ادبیات فن، تاثیر اعمال میدانهای مغناطیسی غیریکنواخت محوری بر رشد یک حباب در فرآیند جوشش نانوسیال مغناطیس شونده بررسی شده است. با توجه به نتایح بدست آمده، در حضور میدان مغناطیسی با گرادیانهای مثبت، انتقال حرارت از دیوارهها بیشتر شده و گرمای دیوارهها بهتر انتقال مییابد و این موضوع سبب کاهش رشد حباب میشدود در حالیکه میدان با گرادیان منفی، باعث افزایش رشد حباب میشود. در واقع استفاده لز میدانهای مغناطیسی با گرادیان مثبت سبب افدزایش بازدهی میکروسیستمهای خنک کننده میشود.https://jmep.isme.ir/article_22956_792b03526ac93a8ffe1f24e1e146a804.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477517420160220Experimental study of effects of windbreaker walls for increasing flow rate of Heller cooling towerبررسی تجربی استفاده از دیوارهای بادشکن برای افزایش دبی ورودی برج هلر تحت وزش باد698422957FAمحمدعلیاردکانیدانشیار، پژوهشکده مهندسی مکانیک، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایرانمحسنمزیدیدانشجوی دکتری، پژوهشکده مهندسی مکانیک، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایرانفوادفرهانیاستادیار پژوهشکده مهندسی مکانیک، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایرانJournal Article20150413Cross winds adversely affect the thermal performance of Heller dry cooling towers. In this experimental study, an isothermal model of Heller tower was used in wind tunnel to investigate the effect of windbreakers for increasing flow rate through the model under wind conditions. Windbreakers of various dimensions were installed at different angles around the model, and their effectiveness was studied under various wind directions. Results showed that use of windbreakers improved the flow rate by 30%. Moreover, with increase in wind velocity, effect of windbreaker length on the performance of the model was more pronounced. Results also indicated that for up to 30 degrees change in wind direction with respect to the diameter perpendicular to wind, there is no appreciable effect on the flow rate through the model.وزش باد، یکی از عوامل محیطی نامطلوب بر عملکرد حرارتی برجهای هلر میباشد. در این مطالعه تجربی، با استفاده از یک مدل همدمای برج هلر در تونل باد، تاثیر وجود دیوارهای بادشکن در بهبود دبی ورودی به برج در شرایط وزش باد بررسی گردیده است. دیوارهای بادشکن در ابعاد و زوایای مختلف در اطراف مدل نصب و کارایی آنها در چندین زاویه وزش باد مطالعه شده است. بر اساس نتایج، استفاده از دیوارهای بادشکن، تا 30 % دبی ورودی به برج را افزایش میدهد. همچنین با زیاد شدن سرعت باد، تاثیر طول دیوار بادشکن بر دبی ورودی افزایش مییابد. علاوه بر این، تاثیر زاویه وزش باد بر عملکرد دیوارهای بادشکن تا 30 درجه نسبت به قطر عمود بر باد، محسوس نیست.https://jmep.isme.ir/article_22957_dd4d38d52cd729b4d6250d161683244e.pdfانجمن مهندسان مکانیک ایراننشریه مهندسی مکانیک ایران2538-477517420160220Theoretical an experimental study of nucleate pool boiling heat transfer on copper hydrophobicity surfaceمطالعه تحلیلی و تجربی انتقال حرارت جوشش هستهای استخری بر روی سطوح مسی آب دوست8510422958FAسید سیناارشدیکارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنتعت ایرانحمیدصفاریدانشیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایرانامیرمیرزاقیطاقیدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20150608In this paper, the effects of surface hydrophilicity on nucleate pool boiling of water under atmospheric pressure were theoretically modeled and experimentally examined. The proposed analytical model consider change of contact angle in bubble growing period Comparisons of the pool boiling curve based on the modified model with existing experimental data and previous model show the better agreement. Moreover, hydrophilic surfaces (with contact angles of 34, 22, ˂10) are made by immersing the copper in an aqueous solution of sodium hydroxide and potassium persulphate for different length of times (30, 60, 180 min, respectively) and the boiling experiment on these surfaces is compared with prediction of model. According to experimental results, the surface treating method applied in this research is an effective means to promote the surface wettability of a copper, and the more hydrophilicity of treated surfaces tend to yield a greater pool boiling heat transfer coefficient than the untreated surface.در این مقاله، تاثیر میزان آبدوستی سطح بر جوشش هستهای استخری آب تحت فشار اتمسفر به صورت تحلیلی مدل گردیده و به صورت تجربی مورد صحتسنجی قرار میگیرد. مدل تحلیلی ارائه شده بر خلاف مدل های قبلی، تغییرات زاویه تماس سیال با سطح را در حین رشد حباب درنظر میگیرد. مقایسه منحنی جوشش استخری پیشبینی شده توسط مدل بهبودیافته با نتایج آزمایشگاهی دیگران و مدل پیشین، تطابق بهتر نتایج را نشان داد. علاوه بر این، سطوح آبدوست (با زوایای تماس 34، 22 و کمتر از 10) توسط استغراق مس در محلول آبی هیدروکسید سدیم و پرسولفات پتاسیم در زمانهای مختلف (30، 60 و 180 دقیقه) ساخته شده و نتایج آزمون جوشش با پیشبینی مدل مقایسه میگردد. بر اساس نتایج تجربی، عملیات سطحی به کار رفته در این پژوهش به عنوان روشی مؤثر در افزایش ترشوندگی سطح مسی میباشد و آب دوستی بیشتر این سطوح باعث افزایش ضریب انتقال حرارت جوشش استخری نسبت به سطح معمولی میگردد.https://jmep.isme.ir/article_22958_1a88cb4147bc347b7cadbf4b1bf8871e.pdf