بهبود راندمان کمپرسور سانتریفیوژ و اثرات زیست محیطی آن در تصفیه فاضلاب

Centrifugal compressor efficiency improvement and its environmental impact in waste water treatment

چکیده

1- معرفی

2- سناریوهای مطالعه شده ی بهسازی بازده ی کمپرسورهای سانتریفیوژ

3- وظایف مطالعه شده ی کمپرسور و میزان استفاده از انرژی حاصله برای سناریوهای بهسازی

4- ارزیابی چرخه ی عمر برای سناریوهای مختلف دیفیوژر

5- نتیجه گیری

منابع

چکیده

     هزینه های انرژی معمولاً بر هزینه های چرخه ی عمر کمپرسورهای سانتریفیوژ که در فرآیندهای صنعتی و شهری مختلف کاربرد دارند، سایه انداخته و کمپرسور را به هدفی جذاب برای بهسازی کارآیی تبدیل می سازند. مطالعه ی حاضر، صرفه جویی قابل حصول در انرژی با استفاده از سه نوع دیفیوژر  مختلف در کمپرسور سانتریفیوژ را برای پشتیبانی از فرآیند کاربر نهایی در کارخانه تصفیه فاضلاب مدنظر قرار داده است. و تأثیر بهبود بازده انرژی بر استفاده ی سالانه  از انرژی و تأثیر محیطی آن را با بهره گیری از محاسبات انرژی و ارزیابی چرخه ی عمر و با در نظر گرفتن کار کمپرسور انتخاب شده در هوادهی فاضلاب نشان می دهد. در کنار مزایای صرفه جویی قابل حصول در انرژی در فرآیند هوادهی فاضلاب، مطالعه ی حاضر تأثیر مواد اضافی موردنیاز در تولید دیفیوژر بر مجموع انتشار گازهای گلخانه ای در چرخه ی عمر کمپرسور را نیز آشکار می سازد.  بر اساس محاسبات و نتایج بررسی، انواع دیفیوزر مطالعه شده تأثیر قابل توجهی بر میزان استفاده ی کمپرسور از انرژی و تأثیرات محیطی آن هنگام عملیات کمپرسور در فرآیند هوادهی دارد. صرفه جویی قابل توجه در انرژی سالانه در این مورد در مقایسه با سناریوی مبنا بین %9-4 – 5/2 بود. همچنین تأثیر مواد اضافی و استفاده از انرژی بر تولید دیفیوژر در مقایسه با پتانسیل پرهیز از کاهش گاز گلخانه ای، بی معنا بود.

سناریوهای مطالعه شده ی بهسازی بازده ی کمپرسورهای سانتریفیوژ

     همانطور که اشاره شد، سه نوع اصلیِ دیفیوژر می تواند بر عملکرد کمپرسور سانتریفیوژ تأثیر بگذارد: دیفیوژر بدون پره، دیفیوژر پره دار با استحکام پایین و دیفیوژر پره دار. افزون بر این، دیفیوژر بدون پره  را می توان به منظور بهبود عملکرد با استفاده از گیره اصلاح کرد که به معنای محدود شدن ارتفاع دیفیوژر در مقایسه با ارتفاع تیغه ی ایمپلر است. نمای شماتیک طراحی های مختلف دیفیوژر در شکل 2 به تصویر کشیده شده است.

     طراحی های مطرح شده برای دیفیوژر را می توان از نظر بهسازی کارآیی و الزامات منابع مواد  مطالعه نمود. در این مطالعه، مواد فرض شده برای هر سناریوی دیفیوژر آلومینیوم (AlMg3) است. سناریوهای دیفیوژر به ترتیب زیر طبقه بندی شده اند: دیفیوژر گیره دار  (PND، سناریوی 1)، دیفیوژر دارای استحکام پایین (سناریوی 2)، و دیفیوژر پره دار (سناریوی 3). این سه سناریوی برای دیفیوژر با طراحی مبنا که دیفیوژر بدون پره (سناریوی 0) است مقایسه می شوند.

    سناریوی 1 استفاده از گیره ی متوسط در دیفیوژر را نشان می دهد و در آن ارتفاع عبور دیفیوژر محدودتر از ارتفاع اسمی است. دیفیوژر گیره دار (PND) باعث بهبود کارآیی کمپرسور سانتریفیوژ می شود و در عین حال تقریباً دارای همان پهنای نقشه ی عملیاتیِ دیفیوژر بدون پره است [25]. سناریوی 2 در رابطه با دیفیوژرِ دارای استحکام پایین (LSD) است و در آن به دلیل تعداد کم پره های کوچک هیچ گلوگاه هندسی میان دو پره تعبیه نشده است. LSD کارآیی بالاتری نسبت به دیفیوژر بدون پره دارد و معمولاً پهنای نقشه ی عملیاتی خود به خوبی حفظ می کند [16]. هرچند دیفیوژر پره دار (VND) در سناریوی 3 معمولاً دارای بالاترین سطح بهسازی عملکرد در میان طرح های مختلف دیفیوژر است اما پهنای نقشه ی عملیاتی آن به وضوح محدودتر از دو طراحی قبلی است. دامنه ی عملیاتی محدودتر عمدتاً به دو دلیل است: پره های دیفیوژر به وقوعِ  (بروز) متغیر حساس هستند و یک گلوگاه آئرودینامیکی را تشکیل می دهند که ماکزیمم دبی جرمی  را محدود می کند.  وقوع، پره های LSD را نیز تحت تأثیر قرار می دهد؛ با این حال به جای عامل پراکنده کردن  جریان، عمدتاً هدایت کننده ی آن در نظر گرفته می شوند و بنابراین نسبت به آن حساس نیستند. افزون بر این، پره ها در دیفیوژر دارای استحکام پایین یک گلوگاه آئرودینامیکی را تشکیل نمی دهند؛ از این رو، همانند دیفیوژر بدون پره، ماکزیمم دبی جرمی توسط ایمپلر تعیین می گردد.

طراحی دستگاه رشته پیچی3 محوری قابل حمل با سیستم کنترل ارزان

Design of portable 3-axis filament winding machine with inexpensive control system

چکیده

مقدمه

روش ها و الگو های رشته پیچی

روش شناسی

طراحی و دیاگرام شماتیک

واحد دوران

واحد حمل کننده

واحد کنترل

سیستم کنترل طراحی ارزان

بخش سخت افزار

بخش نرم افزار

نتایج و بحث

نتیجه گیری

توصیه

چکیده

تکنولوژی رشته پیچی به عنوان یکی از اصلی ترین روش های ساخت در زمینه مواد کامپوزیت شناخته می شود که از درجه اتوماسیون بالایی برخورداری است. در این فرآیند، رشته های پیوسته یا الیاف ها بر روی مندرل پیچیده می شود که برای مخازن تحت فشار، لوله ها، میله ها و مجرا ها مناسب است. ماشین های رشته پیچی موجود در شرکت ها یا کارخانه ها گران، سنگین و دارای سیستم ماشین و سیستم کنترل پیچیده هستند. هدف این تحقیق، طراحی یک ماشین رشته پیچی سه محوری با خصوصیات قابل حمل بودن، سبک بودن، ارزان و دارای سیستم کنترل کارا در مقایسه با ماشین های کنونی است. سیستم کنترل موجب ارتباط بخش سخت افزار و بخش نرم افزار می گردد که می تواند اصل حرکت سه محور را برآورده سازد. ماشین رشته پیچی سه محوری نمونه نیز تولید شده است. بُرد آردوینو Uno و مدول شیلد CNC v1 به عنوان بخش سخت افزاری مورد استفاده قرار گرفته اند. کد های Universal G-Code Sender (UGS) و کد های Grbl به عنوان بخش نرم افزاری مورد استفاده قرار گرفته اند. در نتیجه، یک ماشین رشته پیچی سبک، ارزان و قابل حمل سه محوری به طور موفقیت آمیز عرضه شده است که می تواند لوله های کربنی/ اپوکسی رشته پیچ شده را به وسیله یک سیستم کنترل ارزان و مناسب تولید کند. 

مقدمه

فرآیند رشته پیچی به عنوان یک فرآیند تولید کامپوزیت در حال گسترش بر اساس استفاده از فرآیند های تولید مواد سبک به صورت پیشرفته شناخته می شود که موجب افزایش الزامات عملکردی این فرآیند تولید شده است. مواد کامپوزیت تقویت شده الیافی به صورت گسترده در صنایع مختلف درکاربرد های عمرانی نسبتا ساده مورد استفاده قرار گرفته اند. جهت برآورده کردن الزامات تکنولوژی، بسیاری از شرکت های تولید مواد کامپوزیت عملکرد محصولات را به صورت مقرون به صرفه، قابل بازیافت و با کیفیت بالا بهبود بخشیده اند. به طور خلاصه، ماده کامپوزیت دارای مقاومت خوردگی بسیار مطلوب و مقاومت مناسب در برابر تغییرات دمایی در مقایسه با مواد معمولی است. 

نتیجه گیری

در این تحقیق ماشین رشته پیچی سبک، کم هزینه، قابل حمل و خودکار با سه محور عرضه شده است.  اردونیو uno در این سیستم کنترل ارزان و کارا مورد استفاده قرار گرفته است که حرکات در راستای x، y و z را کنترل می کند. این ماشین رشته پیچی می تواند الگو های رشته پیچی مارپیچ و حلقه ای را اجرا کند که باید به وسیله کد های رشته پیچی مناسب نوشته و آپلود شود. می توان فرآورده های کامپوزیت رشته پیچ شده با استفاده از این ماشین طراحی شده جدید ساخت. ماشین رشته پیچی سه محوره به نتایج اصلی مورد انتظار دست یافته است به طوری که قادر به حل مشکلات قبل در مورد هزینه ها و عملیات پیچیده ماشین رشته پیچی است. سیستم کنترل ارزان به عنوان ویژگی دیگر این ماشین محسوب می شود که الزامات فرآیند رشته پیچی را برآورده می سازد. 

Abstract

Filament winding technology is one of the fundamental fabrication methods in composite material fields, which has a high degree of automation. It is the process in which continuous strands or filament of fibres is wound on the mandrel, which is suitable for high-pressure vessels, pipes, shaft and ducts. The present filament winding machines have existed in enterprises or factories, which are high costs, heavy, complex control system and machine structure. The objective of this study is to design a 3-axis filament winding machine, which has portable, lightweight, low costs, high efficient and inexpensive control system features compared to the previous and present machine. The control system relates hardware section and software section, which can meet three axes movement principle. The 3-axis prototype filament winding machine has also been developed. Arduino Uno and CNC v1 shield module are applied as hardware section. Universal G-Code Sender (UGS) and Grbl codes are adopted as software section. In conclusion, a 3-axis portable, lightweight and low-cost filament winding machine have been successfully developed, which can fabricate filament wound carbon/epoxy tubes with a proper inexpensive control system.

INTRODUCTION

Filament winding process is an expanding composite manufacturing process based on the introduction of advanced lightweight mass production items, which has increased the performance requirements of this manufacturing process [1]. Fibre reinforced composite materials have widely used in various industries, from relatively simple civil applications [2]. To meet the technology requirements, many composite material companies have improved the performance of cost-effective, high-grade quality, recyclable products. In short, the composite material has excellent corrosion resistance, good resistance to temperature extremes compared to traditional material [3, 4].

CONCLUSION

The portable, low-cost, lightweight and automated filament winding machine has been effectively developed with 3 axes. Arduino Uno is used in this efficient and inexpensive control system, which controls the x, y and z movements. This filament winding machine can perform hoop and helical winding patterns, which should be written and uploaded proper winding codes. Filament wound composite products can be fabricated from this newly designed machine. The 3-axis filament winding machine has reached the main expected results, which solves the previous problems of filament winding machine costs and complicated operation. The inexpensive control system is another popular characteristic of this machine, which can mostly meet the filament winding process requirements.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طراحی دستگاه رشته پیچی3 محوری قابل حمل با سیستم کنترل ارزان

Design of portable 3-axis filament winding machine with inexpensive control system

طراحی SRM مبتنی بر بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله

SRM Design Based on the Sequence Subspace Multi-objective Optimization

چکیده

1. مقدمه

2. تعیین توپولوژی SRM

3. بهینه سازی چند منظوره SRM

A. ساده سازی توپولوژی روتور SRM

B. تعیین اهداف بهینه سازی

C. بهینه سازی چند منظوره زیرفضای متوالی مربوط به SRM

4. تست نمونه اولیه SRM

5. نتیجه گیری

منابع

چکیده

برای طراحی بهینه موتور رلوکتانسی سنکرون  (SRM)، توپولوژی روتر و انتخاب متغیرهای مختلف طراحی به عنوان چالش مهمی باقی می ماند. به طور کلی روتور SRM تنها در جهت محوری یا شعاعی طراحی می شود و متغیرهای طراحی مبتنی بر تجربه کاهش می یابد؛ با این حال، فرآیند فوق وقت گیر است. در این مقاله با مقایسه عملکردهای SRM با ترکیب های مختلف قطب/ شکاف و تعداد موانع شار، توپولوژی SRM با 4 قطب/ 36 کشاف، سیم پیچ های توزیع شده و مانع شار  سه لایه پیشنهاد داده می شود. سپس روتور همره با موانع شار نامتقارن و ابتدای هموار پذیرفته می شود. علاوه بر این، روش Taguchi، الگوریتم تکامل تفاضلی  (DE) و ارزیابی Pareto با یکدیگر ادغام می شوند تا بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله، روش پیشنهادی طراحی SRM به دست می آید. در نهایت، نمونه اولیه 3kW SRM طراحی می شود و تحلیل عنصر محدود  (FEA) انجام می شود تا مزیت های فنی توپولوژی پیشنهادی SRM و روش های طراحی مورد ارزیابی قرار گیرد. 

1. مقدمه

اخیراً به دلیل نوسان قیمت آهن رباهای دائمی  (PM) و ناپایداری تامین مواد PM، موتور رلوکتانسی نامتقارن (SRM) به طور فزاینده در حوزه های مختلفی به ویژه خودروهای الکتریکی و کاربردهای صنعتی جذاب است. موتور SRM دارای عملکرد خوبی از نظر تضعیف شار و پایداری ساختاری برای اجتناب از به کارگیری PM است. با این حال، همچنان دارای معایبی از جمله ریپل زیاد گشتاور، چگالی پایین گشتاور و ضریب توان پایین است که قطب شدگی و کاربری آن را محدود می کند.

5. نتیجه گیری

به منظور بهبود مشخصات ریپل زیاد گشتاور، تراکم کم گشتاور و ضریب توان پایین SRM، این مقاله در ابتدا توپولوژی مناسب SRM را پیشنهاد می دهد. سپس طراحی SRM با ترکیب روش Taguchi، الگوریتم DE و ارزیابی Pareto برای تحقق بهینه سازی چند منظوره زیرفضای توالی انجام می شود. روش FEA مربوط به یک نمونه اولیه 3 کیلو واتی تایید می کند که توپولوژی پیشنهادی SRM و روش طراحی می توانند با الزامات طراحی چند منظوره سازگار باشند و همچنی دارای ارزش مرجع طراحی و کاربری است.

Abstract

For an optimal design of synchronous reluctance motor (SRM), rotor topology and the choice of numerous design variables remain a significant challenge. Generally, the rotor of SRM is only designed in the axial or radial direction, and the design variables are reduced based on experience; however, the above process is time-consuming. In this paper by comparing performances of SRM with different pole/slot combinations and the numbers of flux barriers, the SRM topology with 4-poles/36-slots combinations, distributed windings, and three-layer flux barrier is first proposed. And then, the step-skewed rotor with asymmetry flux barriers and flat tips are adopted. Further, the Taguchi method, differential evolution (DE) algorithm and Pareto evaluation are integrated to implement the sequence subspace multi-objective optimization, the proposed SRM design scheme is obtained. Finally, a 3kW SRM prototype is designed and its FEA (finite element analysis) is carried out to validate the technical advantages of proposed SRM topology and design methods.

I. INTRODUCTION

Recently, due to the price fluctuation of permanent magnets (PM) and the instability of the supply of PM materials, the synchronous reluctance motor (SRM) has become increasingly attractive in various fields, especially in electric vehicles and industrial applications. The SRM has good flux-weakening performance and structural stability to avoid the use of PM. However, it still has some disadvantages such as large torque ripple, low torque density and low power factor, which restricts its popularization and application.

V. CONCLUSION

To improve characteristics of large torque ripple, low torque density and low power factor of SRM, this paper firstly proposes an appropriate SRM topology. And then, the SRM design is accomplished by combining Taguchi method, DE algorithm and Pareto evaluation to realize the sequence subspace multi-objective optimization. The FEA of a 3kW prototype confirms that the proposed SRM topology and design scheme can meet the multi-target design requirements, which also has the value of design reference and applications.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طراحی SRM مبتنی بر بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله

SRM Design Based on the Sequence Subspace Multi-objective Optimization

هواپیمای بدون سرنشین زیر آب با دوربین پانورامیک برای شناسایی خودکار ماهی بر اساس یادگیری عمیق

Underwater-Drone With Panoramic Camera for Automatic Fish Recognition Based on Deep Learning

چکیده

1- مقدمه

2- طراحی پهباد زیرآبی

الف) ماژول محاسباتی اصلی و گسترش دادن آن

ب) طراحی چارچوب

ج) تولید تصویر پانورامیک 360 درجه

3- شناسایی خودکار ماهی براساس یادگیری عمیق

الف) یادگیری عمیق و ساختار شبکه

ب) مجموعه‌ داده و داده افزایی

4- نتایج تجربی

الف) پهباد و دوربین پانورامیک 360 درجه

ب) نتایج تشخیص ماهی

ج) بحث در مورد پهبادهای دیگر

5- نتیجه‌گیری

چکیده

پیشرفت بالای فن‌آوری پهباد سبب استفاده از پهبادها در گستره‌ی متنوعی از حوزه‌ها شده است. همچنین، از این پهبادها عمدتا به‌عنوان وسیله‌ی حمل‌ونقل هوایی بدون سرنشین استفاده می‌شود. ما اعتقاد داریم که پهبادهای زیرآبی به یک موضوع تحقیقاتی مهم در آینده‌ی نزدیک تبدیل خواهند شد و یک بازار در این زمینه ایجاد می‌گردد. ما یک پهباد زیرآبی با دوربین پانورامیک 360 درجه که به‌عنوان چشم پهباد عمل می‌کند را توسعه دادیم. طراحی براساس سخت‌افزار متن- ‌باز انجام گرفته است که این طراحی به‌عنوان یک متن- ‌باز برای مشارکت جهت تولید نوآوری از جمله در پهباد به اشتراک گذاشته خواهد شد. کارکرد دوربین پانورامیک 360 درجه از طریق اصلاح کردن تصاویر گرفته شده به‌وسیله‌ی دو عدسی چشم ماهی ایجاد شده است. پهباد زیرآبی به‌وسیله‌ی گسترش دادن ماژول محاسباتی Raspberry Pi طراحی شده است، چارچوب آن نیز به‌وسیله‌ی OpenSCAD طراحی گردیده است و صفحه‌ی مدار چاپی نیز با استفاده از MakePro طراحی شده است. ما جهت بررسی عمکلرد پهباد زیرآبی، بر روی تشخیص ماهی متمرکز شده‌ایم تا گونه‌های ماهی را در یک دریاچه‌ی طبیعی جهت کمک به محافظت محیط‌زیست اصیل بررسی نماییم. شناسایی ماهی براساس یادگیری عمیق انجام شده است که امروزه یک موضوع بسیار مهم در زمینه‌ی نحقیق هوش مصنوعی به‌شمار می‌آید. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که عمکلرد پهباد زیرآبی به‌صورت خودکار در غواصی در داخل دریاچه به‌دست می‌آید. تصاویر پانورامیک 360 درجه به‌‌صورت درست تولید شده است. شناسایی ماهی به‌وسیله‌ی یادگیری عمیق، 87% دقت به‌دست می‌آورد. 

5- نتیجه‌گیری

این پژوهش یک پهباد زیرآبی را ارائه داده است که مجهز به عدسی‌های چشم ماهی و کارکرد یک دوربین پانورامیک 360 درجه‌ برای ایجاد کردن تصاویر پانورامیک با استفاده از یک الگوریتم تولید کردن تصویر بوده است. تولید کردن تصویر پانورامیک 360 درجه‌ و پهباد زیرآبی با استفاده از سخت‌افزار متن‌باز توسعه داده شده است؛ ماژول‌های محاسباتی بر روی یک ماژول محاسباتی Raspberry Pi گسترش داده شده‌ است. ما یک پهباد زیرآبی خودکار را پیاده‌سازی کرده‌ایم و نتایج را در یک دریاچه به‌دست آورده‌ایم. تصاویر پانورامیک 360 به‌صورت صحیح تولید شده‌اند. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که تقریبا همه‌ی گونه‌های ماهی با نرخ تشخیص بیش از 85% با استفاده از AlexNet و GoogLeNet (در AlexNet، 87% تشخیص به‌دست آمده است) تشخیص داده شده‌اند. زمان تشخیص برای 115 تصویر، 6 ثانیه طول کشیده است. پس ممکن است AlexNet به دلیل دقت بالا برای کاربرد در زمان واقعی استفاده گردد. ما در آینده قصد داریم جهت بهبود پهباد زیرآبی، از آن در سطح عملی استفاده کنیم.

Abstract

Highly developed drone technology enables the use of drones in a wide variety of areas. However, those drones are mainly used in the unmanned aerial vehicles. We believe that underwater drones will become a big research topic and find a market in the near future. We developed an underwater drone with a 360° panoramic camera acting as the “eye”of the drone. The designs are based on the open-source hardware and will be shared as an open-source for contributing to the innovation of manufacturing including drone. The function of the 360° panoramic camera is generated by correcting the images taken by two fisheye lenses. The underwater drone was designed by extending the Raspberry Pi compute module, the frame was designed by OpenSCAD, and the printed circuit board was designed by MakePro. As for the application of the underwater drone, we focused on fish recognition for investigating fish species in a natural lake to help protect the original environment. Fish recognition is based on deep learning, which is the biggest topic in the artificial intelligence research field today. Experimental results show that the function of the underwater drone achieved at diving in the leak automatically. The 360° panoramic images were generated correctly. Fish recognition achieved 87% accuracy by deep learning.

V- CONCLUSION

This paper presented an underwater drone equipped with fisheye lenses and with the function of a 360-degree panoramic camera for taking panoramic images by using an image generation algorithm. The 360-degree panoramic image generation and the underwater drone were developed with open-source software; the compute modules were extended on a Raspberry Pi compute module. We implemented an automatic underwater drone and conducted experiments in a lake. The 360-degree panoramic images were generated correctly. The experimental results showed that almost all fish species were recognized with a recognition rate higher than 85% with AlexNet and GoogLeNet (AlexNet achieved 87%). The recognition time for 115 images was 6 seconds. Hence, AlexNet may be used in a real-time application with high accuracy. In the future, we aim to improve the underwater drone to a practical level.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

هواپیمای بدون سرنشین زیر آب با دوربین پانورامیک برای شناسایی خودکار ماهی بر اساس یادگیری عمیق

Underwater-Drone With Panoramic Camera for Automatic Fish Recognition Based on Deep Learning

یک سیستم خنک کننده هوشمند و مدل کنترل جهت بهبود مدیریت حرارتی موتور

An intelligent cooling system and control model for improved engine thermal management

نکات برجسته
چکیده
1 مقدمه
2 اجزای سیستم خنک کننده هوشمند
۲.۱ فن الکتریکی
۲.۲ ترموستات
۲.۳ پمپ اب الکتریکی
3 طرح کنترل
۳.۱ تعیین دمای بهینه
۲.۳ طرح کنترل
4 اعتبار سنجی
5 نتایج شبیه سازی
6 نتیجه گیری
تشکر
کلید واژه
منابع

چکیده

مدل کنترلی سیستم خنک کننده موتور برای کاهش مصرف سوخت و انتشار گاز های آلاینده موتور توسعه یافته است. این کار با استفاده از  اجزای خنک کننده موتور قابل کنترل شامل پمپ آب الکتریکی، فن الکتریکی و ترموستات گرمکن دار انجام شده است. این طرح بر اساس خصوصیات گرفته شده از  موتور ۱.۴ لیتری مورد آزمایش می باشد. نتایج شبیه سازی سیستم خنک کننده هوشمند تحت عملکرد چرخه NEDC (استاندارد جدید دوره رانندگی اروپایی) بر اساس استفاده از مدل گرفته شده این موتور با سیستم خنک کننده معمولی مقایسه شده است. نتایج نشانگر کاهش مصرف سوخت به اندازه ۱.۱٪ و کاهش تولید هیدروکربن و کربن مونوکسید به ترتیب به اندازه ۵.۳٪ و ۶.۱٪ می باشد. عملکرد موتور در تمام بخش های چرخه NEDC از جمله گرم کردن و تحت بارگذاری سنگین و سبک، بهبود یافته است. در شرایطی که هنگام شروع به کار کردن موتور، موتور سرد نباشد، استفاده از پمپ آب الکتریکی بسیار سودمند است. به عنوان مثال، اگر دمای اولیه خنک کننده ۸۰ درجه باشد،  انرژي مصرفی پمپ آب الکتریکی از نصف انرژي مصرفی پمپ آب مکانیکی کمتر است. اجزای سیستم های خنک کننده مرسوم در شرایط کاری مختلف موتور کارایی کافی نداشته و انرژی بیشتری نیز مصرف می کنند. این امر باعث افزایش مصرف سوخت و تولید گازهای آلاینده بیشتری می شود. با توجه به پتانسیل سیستم خنک کننده خوشمند در کاهش مصرف سوخت و کاهش گازهای آلاینده، تعویض اجزای مکانیکی مرسوم خنک کننده با اجزای قابل کنترل با قابلیت کنترل مستقیم  مطلوب خواهد بود.

1 مقدمه

افزایش بازده موتور علاوه بر توانایی کاهش مصرف سوخت، می تواند انتشار گاز های گلخانه ای  در محیط را کاهش دهد. به این ترتیب از هر ۲ لحاظ اقتصادی و محیط زیستی مفید است تا تکنولوژی های توسعه و بهبود دهیم که همزمان آلایندگی های محیط زیستی را کاهش داده و بازده موتور را افزایش دهد. تحقیقات مختلف راه حل های متفاوتی برای کاهش آلایندگی هوا بخاطر رفت و آمد های جاده ای  پیشنهاد داده اند [1, 2]. در میان این پیشنهادات، تکنولوژی هایی وجود دارند که بر اصلاح خنک کاری موتور و نیاز های حرارتی خودرو متمرکزند [3].

یک روش محتمل قابل توجه برای کاهش آلایندگی هوا، مدیریت شرایط احتراق در یک بازه دمایی بهینه، وابسته به بارگذاری و سرعت موتور می باشد. در این شرایط نه تنها مصرف سوخت کاهش می یابد بلکه آلایندگی هوا نیز با بهبود شرایط عمل احتراق موتور کاهش می یابد.با کنترل دقیق دمای احتراق می توان آلایندگی های تولیدی از احتراق ناقص را کاهش و حتی از بین برد.

Abstract

A controlling model for the cooling system of an engine was developed in order to reduce fuel consumption and engine emissions through the use of controllable engine cooling components including an electrical water pump, an electrical fan, and a heated thermostat. The model was based on engine characteristics that were derived from experiments on a 1.4 L engine. The results of simulations using the derived engine model showed that fuel consumption is decreased 1.1% and hydrocarbon and carbon monoxide emissions are reduced 5.3% and 6.1%, respectively, for the intelligent cooling system under NEDC cycle operation compared to a conventional cooling system. Engine performance was improved over all parts of the NEDC cycle, including engine warm up and both high and low engine load conditions. In non-cold start situations, the integration of an electrical water pump proved especially beneficial. For instance, if the initial coolant temperature is equal to 80 °C, the energy consumption for an electrical water pump is less than half of that of a mechanical water pump. Considering both the potential fuel savings and emission reductions, it is beneficial to substitute the active controllable components described in this work for conventional mechanical components that provide insufficient cooling during various engine operation conditions while requiring greater energy to both increase fuel efficiency and reduce pollutant emissions.

1 Introduction

Increasing engine efficiency can result not only in fuel savings, but also in the reduction of greenhouse gases and other environmental pollutants emitted into the atmosphere. Thus, it can be both economically and environmentally beneficial to develop and improve technologies that can simultaneously reduce environmental pollutants and increase fuel efficiency in engines. Numerous studies have presented different solutions to decrease air pollutants created by road traffic[1, 2]. Among these technologies are those considering a revision of the engine cooling and the thermal needs on board the vehicle [3].

One potentially significant method for reducing air pollution is maintaining combustion conditions within an optimum temperature range related to load and engine speed. In such a case, not only will fuel consumption be reduced, but pollutant emissions will also be reduced by improving combustion operating conditions. By carefully controlling combustion temperature, pollutants resulting from incomplete combustion can be reduced or eliminated.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک سیستم خنک کننده هوشمند و مدل کنترل جهت بهبود مدیریت حرارتی موتور

An intelligent cooling system and control model for improved engine thermal management

روش های تقویت انتقال حرارت برای بهبود عمر آب بند

Heat-transfer augmentation techniques to improve seal life

طراحی آب بند

شرایط انتقال دما

رینگ های جفت شونده با کانال خنک کننده درونی

رینگ های جفت شونده با دیواره جانبی ترکیبی

رینگ های جفت شونده بایک لوله حرارتی درون ساز

اندازه گیری های تریبولوژیکال

نتیجه گیری

چکیده

این مقاله نگاهی دارد بر چند تکنولوژی تقویت انتقال حرارت که در مرکز ماشینکاری چرخشی دانشگاه ایالت لوئیزیانا اجرا شده است. هدف این مقاله کاهش حرارت دو رویه در آب بندهای مکانیکی است، که شامل طراحی رینگ های آب بند با یک تبادل گر حرارتی دورنی می باشد و همچنین تکنیک های بافت سطح را به منظور افزایش انتقال حرارت و طراحی یک مولد جدید از آب بند با یک لوله حراراتی، در بر می گیرد.

هرساله، در صنعت هزینه های هنگفتی برای تعمیر پمپ صرف می شود. هزینه های تعمیری صرف شده برای آب بندها و بیرینگ ها 80% تخمین زده شده است. مهمترین عامل های تأثیر گذار شناسایی شده مسئول نقص آب بند عبارتند از:

-انحراف دمای انباشته شده و درجه حرارت دو رویه بالا بین رینگ های آّب بند جفت شونده.

-عدم ثبات گرما-کشسانی؛ و

-پوشش ناهمگن وسیع

اندازه گیری های تریبولوژیکال
در بخش قبلی، روش های متفاوتی برای ارتقاء دما در آب بندهای مکانیکی ارائه شدند. این بخش بر آزمایش های آزمایشگاهی به کارگرفته شده به منظور ارزیابی عملکرد تریبولوژیکال تمرکز می کند. به طورخاص، نتایج یک تحقیق جدید توسط زیائو و خوانساری خلاصه شده است (2015). رینگ های آب بند از فولاد ضد زنگ حرارت دیده (17-4PH) با لوله و بدون لوله حرارتی درون ساز سایشی ساخته شدند که در مقابل عنصر دیسکی-شکل چرخشی ساخته شده از همان مواد قرار می گیرد. سطوح سایشی در روغن موتور SAE غوطه ور شدند. سرعت عمل کنندگی از 500 تا 1100 متغیر بود. به طور قابل توجهی، طرح متعارف در سرعت 110 تحت بار 133.5نیوتن شکست خورد. در مقابل، رینگ با پمپ حرارتی درون ساز برای عمل کردن در همان سرعت تا بار 311.5 نیوتن ادامه یافت. در نهایت، این طرح با لوله حرارتی درجه حرارت کمت و توزیع دمای یکسان تری داشت. یک درجه حرارت یکسان تر در فشار و خسارت دمای کمتر، پوشش کمتر و عمر خدماتی طولانی تری را حاصل می کند. بنابراین، ضریب سایش طرح متعارف قبل از تماس مرزی در حدود 0.15 بود، اما برای طرح لوله-حرارتی تا حدود 0.1 کاهش یافت.

Abstract

This article looks at several heat-transfer augmentation technologies that have been developed at Louisiana State University’s Center for Rotating Machinery. Aimed at reducing interfacial heat in mechanical seals, they include the design of seal rings with an internal heat exchanger, surface texturing techniques to improve heat transfer, and the design of a new generation of seals with a heat pipe.  Industry spends huge sums of money on pump repair every year. It is estimated that 80% of the repair costs is dedicated to seals and bearings. The most influential factors identified for being responsible for seal failure are: • high interfacial temperature and associated thermal distortion between the rotating and mating seal rings; • thermo-elastic instability; and • excessive non-uniform wear.

Tribological measurements

In previous sections, different methodologies for improving heat transfer in mechanical seals were presented. This section focuses on laboratory tests used to evaluate tribological performance. In particular, the results of a recent study by Xia & Khonsari (2015) are summarised. The seal rings were made of heat-treated stainless steel (17-4 PH) with and without a built-in heat pipe rubbing against a rotating disk-shaped element made of the same material. The rubbing faces of both disks were polished to 1–2 helium light bands, which is typical in mechanical seals, and tested using a tribometer. The disks were immersed in SAE engine oil for lubrication and the tests involved measuring temperature, the coefficient of friction and wear. The operating speed was varied from 500 rpm to 1100 rpm. Interestingly, the conventional design failed at 1100 rpm under the load of 133.5 N. In contrast, the ring with the built-in heat pump continued to operate at the same speed up to a 311.5 N load. Overall, the design with the heat pipe had a lower temperature and a more uniform temperature distribution. A more uniform temperature field results in less thermal stress and damage, lower wear and longer service life. Furthermore, the coefficient of friction of the conventional design was about 0.15 before boundary contact, but was reduced to about 0.1 for the heat-pipe design.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روش های تقویت انتقال حرارت برای بهبود عمر آب بند

Heat-transfer augmentation techniques to improve seal life

آپدیت کردن در مورد آب بندی محفظه روغن یاتاقان هواپیما

An update on aircraft oil bearing chamber sealing

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آپدیت کردن در مورد آب بندی محفظه روغن یاتاقان هواپیما

An update on aircraft oil bearing chamber sealing

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تجزیه و تحلیل کیفیت اختلاط در یک میکرومیکسر گریز از مرکز منحنی شکل از طریق شبیه سازی عددی

Analyzing mixing quality in a curved centrifugal micromixer through numerical simulation

چکیده

1-مقدمه

2- فرمولاسیون عددی و معادلات حاکمه

2-1- هندسه اصل و طراحی

2-2- شرایط مرزی

2-3- روش عددی

3- نتایج و بحث

3-1- آنالیز حسایت شبکه

3-2- آنالیز اعتبارسنجی

3-3- اثر انحناء

3-4- تاثیر سرعت زاویه ای

3-5- اثر شعاع بازشدگی

4- نتیجه گیری

چکیده

آزمایشگاه روی یک CD (LOCD)، همچنین معروف به میکروسیالهای گریز از مرکز، به پلتفرم پیچیده برای انجام تحقیقات زیست پزشکی به دلیل مینیاوتوری سازی شگفت آور آن و شبیه سازی دقیق واکنش های بیولوژیکی تکامل یافته است. اختلاط سیال در میان کاربردهای متعدد LOCD قرار دارد. در این مقاله یک میکرومیکر مارپیچی گریز از مرکز شبیه سازی شده است و برای عملکرد اختلاط بهتر اصلاح شده است. این میکرومیکسر به صورت انحنادار (منحنی شکل) انتخاب شد زیرا که طراحی منحنی شکل پی برده شد که سه برابر طراحی مستطیلی دارای کارکرد و جمع و جور است و عمل اختلاط را به صورت معقولانه انجام می دهد. دو پارامتر سرعت زاویه ای و شعاع بازشدگی در اصل فرض شدند که عملکرد اختلاط را تحت تاثیر قرار می دهند. تاثیر سرعت زاویه-ای روی یک طیف گسترده با شروع از مقادیر نسبتاً پایین مورد مطالعه قرار گرفت. این پی برده شد که با افزایش سرعت زاویه ای، عملکرد اختلاط در وهله اول کاهش می یابد و به محض رسیدن به میزان کمینه در سرعت زاویه-ای آستانه، به طور پیوسته شروع به افزایش می کند. سرعت زاویه ای آستانه پی برده که نقطه ای است که در آن رژیم اختلاط از پراکنشی به جریان ثانویه تغییر می کندو این نیز محقق شد که افزایش شعاع بازشدگی سبب ارتقاء عملکرد اختلاط تنها به میزان ناچیز می شود به طوری که ابزار عملی برای کارآمدسازی هرچه بیشتر میکرومیکسرها نخواهد بود.

1-مقدمه

آزمایشگاه روی تراشه (LOC) یک پلتفرم مینایتوری سازی ریزسیالی مورد استفاده در بسیاری از تحقیقات شیمیایی، زیست پزشکی و بیولوژیکی است؛ برای مثال آزمون مراقبتی در بالین بیمار (POCT) [1، 2، 3، 4، 5]. به دلیل ابعاد کوچک خود، میزان نمونه مصرفی و معرف نسبت به دیگر پلتفرمهای آزمایشگاهی معروف بسیار کم است؛ برای مثال نانولیتر در برابر میلی لیتر، سبب می شود تا LOC با در نظرگیری هزینه های مادی بسیار کارآمد باشد [6، 7]. چندین ماژول یا واحد عملیاتی می توانند روی LOC برای کاربردهای متعدد در تحقیقات بیولوژیکی همانند اختلاط، شیر تنظیمی و جداسازی بنا شوند [8]. مسئله در ارتباط با LOC این است که هر واحد عملیاتی نیازمند یک میکروپمپ مجزا، اغلب پمپهای سرنگی، به عنوان نیروی محرکه آن جهت فعالیت است. بنا به این دلیل، LOCهای چندمنظوره نسبتا کمیاب هستند از آنجایی که به کارگیری چندین میکروپمپ در یک LOC سبب پیچیدگی طراحی آن می شود و ساخت آن را سخت تر می سازد. جهت غلبه بر محدودیت چندمنظورگی، آزمایشگاه روی یک CD (LOCD) معرفی گردید. 

4- نتیجه گیری

در این مقاله، یک میکرومیکسر مارپیچی گریز از مرکز همراه با تغییراتی که عملکرد اختلاط را افزایش دادند، مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت. طراحی میکرومیکسر منحنی شکل بود از آنجایی این پی برده شد که به دلیل جریان دین قوی ناشی از انحناء، میکرومیکسر منحنی شکل کاملا بهتر از طراحی مستقیم خطی معمول عمل می کند. برای بیان کمی آن، طراحی منحنی شکل به کیفیت اختلاط 90 درصد در طول کانال رو به پایین 10 میلیمتر دست پیدا می کند در حالیکه طراحی مستقیم خطی معادل به این میزان کیفیت اختلاط در طول  30 میلیمتر دست پیدا می کند.این بدین معنی است که طراحی منحنی شکل دارای عملکرد سه برابر بهتر و سه برابر فشرده تر از نقطه نظر طراحی هندسی است. اثر سرعت زاویه ای LOCD روی عملکرد اختلاط به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفت.

Abstract

The Lab On a CD (LOCD), also known as Centrifugal Microfluidics, has evolved into a sophisticated platform for performing biomedical assays due to its marvelous miniaturization and accurate simulation of biological reactions. Among the numerous applications of the LOCD is fluid mixing. In this paper a centrifugal, serpentine micromixer is simulated and reformed toward better mixing performance. The micromixer was chosen to be curved as a curved design was found to be thrice as functional and compact as a rectilinear design, mixing-wise. The two angular velocity and opening radius parameters were originally hypothesized to affect mixing performance. Effect of angular velocity was studied over a broad range starting from quite low values. It was gathered that with increasing angular velocity, mixing performance initially drops and upon reaching a minimum at a threshold angular velocity, begins to continuously increase. The threshold angular velocity was found to be the spot at which the mixing regime changes from diffusion to secondary flow. It was also realized that increasing the opening radius enhances mixing performance only insignificantly, such that it would not be a practical means of making micromixers more efficient.

1- Introduction

The Lab-On-A-Chip (LOC) is a microfluidic miniaturization platform used in many chemical, biological and biomedical assays; e.g. the Point Of Care Testing (POCT) (Figeys and Pinto [1], Haeberle et al. [2], Lee and Choi [3], Chin et al. [4], Ryu et al. [5]). Because of its small dimensions, the amount of the consumed sample and reagent is significantly less than other known experimental platforms; i.e. nanoliters vs. milliliters, making the LOC extremely efficient concerning material expenses (Srinivasan et al. [6], Fair [7]). Several modules or operational units could be erected on the LOC for various applications in biological assays such as mixing, valving and separation (Strohmeier et al. [8]). The problem with the LOC is that each operational unit requires a separate micropump, mostly syringe pumps, as its driving force to operate. For this reason, multifunctional LOCs are rather scarce since employing several micropumps in an LOC complexes its design, making it harder to fabricate. To overcome the limitation on multifunctionality, the Lab-On-A-CD (LOCD) was introduced.

4- Conclusion

In this paper a centrifugal, serpentine micromixer was investigated along with modifications which enhanced mixing performance. The micromixer was given a curved design since it was realized that because of a strong Dean flow induced due to the curvature, the curved micromixer functions quite superiorly to a typical, rectilinear design. To put it quantitatively, the curved design reaches 90% M.Q. within 10 mm of down-channel length, whereas the equivalent rectilinear design reaches it in 30 mm. This means the curved design is three times as functional and compact, from a geometric design perspective. The effect of angular velocity of the LOCD on mixing performance was comprehensively studied.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تجزیه و تحلیل کیفیت اختلاط در یک میکرومیکسر گریز از مرکز منحنی شکل از طریق شبیه سازی عددی

Analyzing mixing quality in a curved centrifugal micromixer through numerical simulation

استفاده از پمپ ها در سیستم های خنک کننده هیدروژنی توربوژنراتور در پالایشگاه توان حرارتی

Use of heat pumps in turbogenerator hydrogen cooling systems at thermal power plant

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاربرد پمپ ها در سیستم های خنک کننده هیدروژنی ترموژنراتور در پالایشگاه توان حرارتی

Use of heat pumps in turbogenerator hydrogen cooling systems at thermal power plant

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

بهبود سرعت براده برداری EDM با استفاده از محرک دیسک هیبریدی مغناطیسی/فیزوالکتریکی

Improvement of EDM Machining Speed by Using Magnetic/Piezoelectric Hybrid Drive Actuator

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ارتقای سرعت ماشینکاری EDM با محرک دیسک هیبریدی مغناطیسی/ اثر فشار برقی

Improvement of EDM Machining Speed by Using Magnetic/Piezoelectric Hybrid Drive Actuator

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.