با همکاری انجمن مهندسان مکانیک ایران
موضوعات = پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی
پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بهینه‌سازی هم‌زنی در هاضم بی هوازی گاز- بالابر لجن فاضلاب شهری

دوره 14، شماره 1، بهار 1403، صفحه 35-47

https://doi.org/10.22067/jam.2023.83626.1182

داود باولی بهمئی، یحیی عجب شیرچی، شمس اله عبداله‌پور، سامان آبدانان مهدی زاده

چکیده این تحقیق با هدف بهینه‌سازی هم‌زنی در هاضم‌های بی‌هوازی گاز-بالابر لجن فاضلاب شهری انجام شد، زیرا هم‌زنی یکنواخت برای ارتباط مؤثر بین باکتری‌های متانوژن و مواد مغذی مهم است. نمونه‌برداری لجن فاضلاب شهری در تصفیه‌خانه غرب اهواز (چنیبه) در تابستان 1401 انجام شد. یک مدل برای شبیه‌سازی، بهینه‌سازی و تایید فرآیند شبیه‌سازی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) توسط نرم افزار ANSYS Fluent 19.0 ارائه شد. سرعت گاز ورودی به هاضم تعیین شد و یک لوله گاز- بالابر و بافل آویزان مخروطی به طرح هاضم اضافه شد. سرعت‌های مختلف گاز ورودی برای بهینه‌سازی اختلاط در هاضم مورد بررسی قرار گرفت و شاخص‌های ارزیابی مانند سرعت ذرات لجن، گرادیان سرعت ذرات لجن، انرژی جنبشی تلاطم و ویسکوزیته گردابی ذرات لجن مورد ارزیابی قرار گرفت. سرعت بهینه گاز ورودی 0.3 ms-1 تعیین شد. نتایج شبیه‌سازی با استفاده از روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) تایید شد و درصد همبستگی کافی بین کانتورهای CFD و PIV وجود داشت (98.8% در محل اتصال دیواره به کف هاضم). نتایج نشان داد که مدل مورداستفاده برای شبیه‌سازی، بهینه‌سازی و تأیید فرآیند شبیه‌سازی موفق بوده است و می‌توان آن را برای هاضم‌های بی‌هوازی گاز- بالابر استوانه‌ای شکل با نسبت ارتفاع به قطر 1.5، نسبت قطر لوله گاز- بالابر به قطر هاضم 0.2، نسبت ارتفاع لوله گاز- بالابر به ارتفاع سیال 0.75، فاصله بافل آویزان مخروطی از سطح سیال 0.125 برابر ارتفاع سیال و قطر بیرونی بافل به قطر هاضم 2/3 توصیه کرد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

ارزیابی اثرات زیست‌محیطی تولید الکتریسیته در نیروگاه بادی (مطالعه موردی: کهک قزوین و آقکند میانه)

دوره 13، شماره 4، زمستان 1402، صفحه 405-426

https://doi.org/10.22067/jam.2022.76180.1102

ماریا نوروزی پور، رضا طباطبایی کلور، علی متولی

چکیده روند رو به رشد جمعیت جهان، افزایش اجتناب‌ناپذیر تقاضای انرژی را به همراه داشته و این امر به غیر از پایان‌پذیر بودن منابع انرژی تجدیدناپذیر می‌تواند مشکلات فراوان زیست‌محیطی را به همراه داشته باشد. با توجه به اهمیت اثرات زیست‌محیطی و توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر، استفاده از باد می‌تواند منبعی بسیار مطمئن برای تولید انرژی الکتریسته باشد. مطالعه حاضر به بررسی اثرات زیست‌محیطی تولید الکتریسیته در طول چرخه حیات نیروگاه‌های بادی (کهک و آقکند) در طول مراحل احداث تا بهره‌برداری این نیروگاه‌ها و شاخص تقاضای اکسرژی تجمعی، پرداخته است. در مطالعه حاضر واحد کارکردی یک کیلووات الکتریسیته انتخاب شد و داده‌ها در نرم‌افزار سیماپرو به روش +IMPACT2002 در قالب 15 شاخص میانی و چهار شاخص نهایی تحلیل شدند. نتایج نشان داد که مرحله مواد اولیه و تولید (از استخراج تا ساخت اجزا) بالاترین تاثیر را در ایجاد شاخص‌های میانی به همراه داشت که دلیل این امر استخراج، ساخت و تولید قطعات ازجمله ریخته‌گری فولاد با استفاده از انواع انرژی‌های تجدید‌ناپذیر و فعالیت‌هایی همچون جوشکاری در دمای بالا می‌باشد. همچنین میزان شاخص کل زیست‌محیطی دو نیروگاه بادی آقکند و کهک به‌ازای 1 کیلووات ساعت الکتریسیته تولیدی به‌ترتیب برابر 5.84 و 4.45 (μPt) بود و از‌ این مقدار به‌ترتیب 3.02 و 2.31 (μPt) مربوط به دسته خسارت سلامت انسان بود. همچنین بررسی شاخص تقاضای اکسرژی تجمعی نشان داد که منابع تجدید‌ناپذیر-فسیلی بیشترین سهم در تقاضای اکسرژی (به میزان 0.153MJ) را به ازای تولید یک کیلووات الکتریسیته از نیروگاه‌های احداث شده به خود اختصاص دادند.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

مطالعه تجربی و مدل‌سازی ریاضی حذف سولفید هیدروژن از بیوگاز با استفاده از بیوفیلتر

دوره 13، شماره 4، زمستان 1402، صفحه 521-533

https://doi.org/10.22067/jam.2023.80432.1142

محسن زارعی، محمدرضا بیاتی، محمدعلی ابراهیمی نیک، بیژن حجازی، عباس روحانی

چکیده بیوگاز خام علاوه بر متان به‌عنوان ترکیب اصلی دارای ترکیب آلاینده دیگری مثل سولفید هیدروژن (H2S) می‌باشد. سولفید هیدروژن بسیار خورنده بوده و یکی از مشکلات عمده در استفاده از بیوگاز را ایجاد می‌کند و باعث خوردگی در موتورها و خطوط لوله می‌شود. در این تحقیق از بیوفیلتر بستر ثابت برای حذف سولفید هیدروژن از جریان بیوگاز استفاده شد. از دو بستر زغال‌زیستی حاصل از پیرولیز و کمپوست به‌عنوان بستر بیوفیلتر بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که به‌ترتیب بازده حذف سولفید هیدروژن برای دو بستر زغال‌زیستی و کمپوست برابر با 94 و 76 درصد شد. به‌ترتیب در دو بستر زغال‌زیستی و کمپوست در ارتفاع 60 سانتی‌متری غلظت سولفید هیدروژن ازppm 185 بهppm 11 و از ppm 70 بهppm 17 کاهش یافت. ضمن این‌که بیوفیلتر کارایی خوبی نسبت به افزایش ناگهانی غلظت سولفید هیدروژن در خوراک بیوگاز نشان داد. مدل‌سازی سینتیکی ساده حذف سولفید هیدروژن برای توصیف عملکرد بیوفیلتر ارائه شد. فرض‌های مدل‌سازی برای ساده‌سازی، شامل صرف‌نظر از تغییرات شعاعی غلظت و نیز استفاده از مدل سینتیکی مونود برای توصیف نرخ حذف سولفید هیدروژن می‌باشد. معادلات دیفرانسیلی معمولی برای شبیه‌سازی به کمک روش رانگه-کوتا حل شد. نتایج مقایسه مدل و داده‌های آزمایشگاهی نشان داد که مدل پیشنهادی به‌خوبی عملکرد حذف سولفید هیدروژن را پیش‌بینی می‌کند (در تمام موارد R2 بزرگتر از 0.90 بود). به کمک نتایج تجربی، مقادیر پارامتر سینتیکی حداکثر نرخ رشد ویژه (µmax) در بستر زغال‌زیستی و کمپوست به‌ترتیب برابر 5-10× 6.5 و  5-10× 0.52 به‌دست آمد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بررسی تجربی عملکرد موتور و انتشار آلاینده‌ها در یک موتور احتراق تراکمی با به‌کارگیری ترکیب سوخت گاز طبیعی فشرده و دیزل

دوره 13، شماره 1، بهار 1402، صفحه 67-83

https://doi.org/10.22067/jam.2023.79199.1127

یاسر نیکنام، داود محمدزمانی، محمد غلامی پرشکوهی

چکیده این مطالعه اثرات سوخت گاز طبیعی فشرده را بر روی یک موتور احتراق تراکمی چهار سیلندر ارائه می‌کند. گاز طبیعی فشرده به‌عنوان سوخت اصلی و سوخت دیزل به‌عنوان آتش‌زنه برای بررسی عملکرد موتور و انتشار گازهای گلخانه‌ای در یک موتور دوگانه‌سوز به‌کار گرفته شد. با توجه به سرعت دورانی و بار موتور، مقدار سوخت دیزل به‌عنوان آتش‌زنه با استفاده از تغییرات مکانیکی در ناظم تنظیم شد، در حالی‌که از هیچ سامانه جرقه‌زنی الکترونیکی استفاده نشد. آزمون‌های تجربی موتور در سرعت‌های دورانی 1200، 1400، 1600، 1800 و 2000 دور در دقیقه با استفاده از سوخت دیزل و دوگانه‌سوز انجام شد. این داده‌ها در مرکز تحقیقات موتور شرکت موتورسازان تبریز جمع‌آوری و آزمون‌ها در سه بار تکرار انجام شد. بیشینه گشتاور موتور در حالت دیزل 360 نیوتن‌متر در سرعت دورانی 1400 دور در دقیقه بود. در مقایسه با حالت دیزل، حالت دوگانه‌سوز بیشینه گشتاور را به میزان 334 نیوتن‌متر در 1600 دور در دقیقه نشان داد که حدود 26 نیوتن‌متر کمتر از گشتاور به‌دست آمده از حالت دیزل بود. با در نظر گرفتن آنالیز آلاینده‌ها در سرعت مشخصه 2000 دور در دقیقه، مشاهده شد که میزان انتشار NOX ،HC ،CO2 و CO در حالت دوگانه‌سوز به‌ترتیب 20، 53، 16 و 86 درصد بیش از سوخت دیزل بوده است. با این حال، O2 و دوده بیشترین کاهش را در 2000 دور در دقیقه برای حالت دوگانه‌سوز به‌ترتیب 51 و 69 درصد نشان دادند. این مطالعه نشان داد که هنگامی که تزریق سوخت دیزل به‌عنوان آتش‌زنه به‌صورت مکانیکی انجام می‌شود، افزایش قابل‌توجهی در انتشار گازهای خروجی وجود دارد. در این راستا، کنترل مقدار و زمان تزریق احتمالا می‌تواند به کنترل بهتر انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند. بنابراین، پژوهش‌های بیشتر در مورد اصلاح سامانه تزریق دیزل به‌عنوان آتش‌زن یا سامانه تزریق CNG به‌منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مورد نیاز است.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

طراحی و ساخت یک خشک‌کن کابینتی برای خشک کردن ضایعات غذایی و ارزیابی سینتیک و مصرف انرژی آن

دوره 12، شماره 4، زمستان 1401، صفحه 467-480

https://doi.org/10.22067/jam.2021.69918.1037

احمد خالو احمدی، امیدرضا روستاپور، علی محمد برقعی

چکیده ارائه راه‌کارهای جدید برای بهبود فرایند و کاهش زمان خشک شدن و همچنین توسعه خشک کردن در مهار زباله‌های تر یکی از مسائل مهم در حفظ سلامت جامعه است. خشک کردن می‌تواند از طریق کاهش رطوبت، ذخیره‌سازی برای آینده، حمل و نقل آسان، بهبود ارزش‌های گرمایی و وابستگی کمتر به سوخت‌های فسیلی، کاهش بوی زباله، کاهش ضایعات و کاهش اثرات زیست‌محیطی را به دنبال داشته باشد. در این راستا جهت مطالعه رفتار خشک شدن ضایعات غذایی یک نمونه خشک‌کن کابینتی طراحی، ساخته و ارزیابی شد. توان حرارتی معادل 2.7kW به‌عنوان منبع گرمایش هوای ورودی تعیین شد. در این راستا طبق محاسبات انجام شده از یک فن گریز از مرکز با حجم هوای 310m3 h-1 ،2800rpm و 110pa برای ایجاد جریان هوا در خشک‌کن استفاده شد. سینی خشک‌کن دارای مجاری هواگذر میانی و جانبی بود. تاثیر سه سطح دمای 50 ،60 و 70 درجه سانتی‌گراد و سه سطح سرعت جریان هوای ورودی 1، 1.5 و  m s-12 بر مدت زمان، شدت خشک شدن و میزان مصرف انرژی خشک کردن ضایعات غذایی با ضخامتcm 3 مورد بررسی قرار گرفت و نمودارهای نسبت رطوبت و شدت خشک شدن استخراج شد. نتایج نشان داد تمام فرایند خشک شدن در دوره نزولی رخ داده است. مصرف انرژی در دمای 70 درجه سانتی‌گراد بیشترین و در دمای  50درجه سانتی‌گراد کمترین مقدار است. مقدار انرژی فعال‌سازی برای توده ضایعات غذایی در سه سطح سرعت، مقدار ثابت  10417.44J mol-1 به‌دست آمد. ضریب نفوذ رطوبت در دماهای 50 و 60 درجه سانتی‌گراد کمتر از دمای 70 درجه سانتی‌گراد بوده است زیرا با افزایش دما مقاومت سلولی کاهش یافته و نفوذ رطوبت افزایش می‌یابد. 

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

شبیه‌سازی عددی عملکرد و آلایندگی موتور دیزل با استفاده از مخلوط سوخت دیزل– بیودیزل

دوره 12، شماره 4، زمستان 1401، صفحه 559-574

https://doi.org/10.22067/jam.2021.69149.1023

سیدرضا موسوی سیدی، سید محمدرضا میری

چکیده در میان سوخت‌های جایگزین، سوخت بیودیزل به‌عنوان یک گزینه مناسب برای موتور دیزل محسوب می‌شود. در این مطالعه، سوخت بیودیزل از روغن‌های پسماند آشپزخانه به روش ترانس‌استریفیکاسیون تولید شد. بیودیزل تولیدی در نسبت‌های 5 و 10 درصد حجمی با سوخت دیزل مخلوط و بر روی موتور دیزل چهار سیلندر چهار زمانه تزریق مستقیم در سرعت‌های rpm 1100 تا rpm 1400 با گام rpm 100 تحت بار کامل در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره) نوشهر آزمایش شد. سپس جنبه آزمایشگاهی با مطالعه شبیه‌سازی انجام شده با استفاده از نرم‌افزار GT-Power اعتبارسنجی شد. نتایج نشان می‌دهد توافق خوبی بین نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی وجود دارد که حداکثر خطا در گشتاور 6.3 درصد، مصرف سوخت ویژه 4.8 درصد و در آلاینده‌های NOx و CO 5.6 درصد یافت شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که با افزایش سرعت موتور و افزایش درصد سوخت بیودیزل مخلوط نسبت به سوخت دیزل خالص برای بیودیزل مخلوط B10، گشتاور موتور به میزان 4.4 درصد افزایش و مصرف سوخت ویژه به میزان 4.45 درصد کاهش یافت. از طرفی در مقایسه با سوخت دیزل، آلاینده NOx، 1.8 درصد افزایش و آلاینده CO، 37.67 درصد کاهش یافت. نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی نشان داد که سوخت B10 عملکرد بهتری را ارائه می‌دهد و نیز میزان آلایندگی موتور را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. همچنین فرایند شبیه‌سازی به دلیل کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت محاسبات می‌تواند نسبت به روش‌های آزمایشگاهی هزینه تحقیق را کاهش دهد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

تحلیل اقتصادی و ارزیابی افت دو نمونه کمباین کاه‌کوب متداول در کشور، مطالعه موردی: شهرستان ازنا (استان لرستان)

دوره 12، شماره 4، زمستان 1401، صفحه 613-626

https://doi.org/10.22067/jam.2021.70758.1045

حسین امیری، عباس عساکره، محسن سلیمانی

چکیده این مطالعه به منظور بررسی اثر سرعت پیشروی کمباین و عملکرد مزارع گندم بر میزان افت کمباین کاه‌کوب و تحلیل اقتصادی استفاده از این نوع کمباین‌ها، در شهرستان ازنا انجام شد. کمباین‌های مورد بررسی، مدل‌های جاندیر 1055 و 1165 بودند. آزمایش‌ها به‌صورت اسپلیت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی و در سه تکرار انجام شدند که عملکرد مزارع گندم به‌عنوان عامل اصلی و دو تیمار مدل کمباین کاه‌کوب و سرعت پیشروی کمباین‌ها به‌صورت فاکتوریل در کرت‏های فرعی قرار گرفتند. ظرفیت کمباین و اختلاف درآمدهای حاصل از برداشت با کمباین کاه‌کوب و معمولی محاسبه گردید. نتایج نشان داد علاوه بر اثرات اصلی، اثر متقابل دوگانه و سه‏گانه تیمارها نیز بر صفات ریزش دماغه، افت‌های بدنه کمباین، انتهای کمباین، واحد کوبنده، واحد تمیزکننده، افت کل کمباین و افت کیفی کمباین کاه‌کوب معنا‏دار می‌باشد. افت کمباین کاه‌کوب به شدت متأثر از سرعت پیشروی و عملکرد مزارع (تغذیه) است. در مجموع، میزان افت کمباین کاه‌کوب حدود 2.22% بیش‌تر از کمباین معمولی به‌دست آمد که بیش‌ترین افت مربوط به افت انتهای کمباین کاه‌کوب بود. بررسی اقتصادی نشان داد که در مناطقی که دامپروری در کنار زراعت رواج دارد و کاه ارزش اقتصادی بالایی دارد، استفاده از کمباین کاه‌کوب اقتصادی‌تر از کمباین معمولی است.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بهینه‌سازی تولید زیست‌گاز در هضم بی‌هوازی پسماندهای آلی جامد شهری با غلظت‌های مختلف تحت پیش‌تیمارهای حرارتی

دوره 12، شماره 3، پاییز 1401، صفحه 409-421

https://doi.org/10.22067/jam.2021.68771.1018

مسعود کمالی، رضا عبدی، عباس روحانی، شمس اله عبداله‌پور، سیروس ابراهیمی

چکیده در چند دهه اخیر منابع تجدیدپذیر انرژی که باعث آلودگی کمتر محیط‌زیست شوند بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این میان استحصال زیست‌گاز از ضایعات آلی جامد شهری برای تولید انرژی به دلیل کنترل گازهای گلخانه‌ای و کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اگرچه هضم بی‌هوازی به‌عنوان یکی از بهترین روش‌های مواجهه با پسماندهای آلی جامد شهری مطرح است، با این حال، این فرآیند دارای محدودیت‌هایی نیز می‌باشد. از این‌رو پیش‌فرآوری‌های مختلفی به‌منظور بهبود فرآیند هضم بی‌هوازی و افزایش تولید زیست‌گاز از هضم پسماندهای آلی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. پیش‌فرآوری حرارتی از موثرترین روش‌ها جهت حذف عوامل بیماری‌زای موجود در مواد زائد آلی است. در همین حال این پیش‌فرآوری می‌تواند تاثیر به‌سزایی در بهبود هضم بی‌هوازی و تسریع هیدرولیز مواد داشته باشد. بنابراین یافتن شرایط بهینه این پیش‌تیمار برای دستیابی به بالاترین مقدار تولید زیست‌گاز حائز اهمیت به‌سزایی است. هدف از این تحقیق دستیابی به بهترین دما و زمان و غلظت در هضم مواد آلی موجود در پسماند شهری است. در این مطالعه، دما و مدت اعمال پیش‌تیمار حرارتی به‌ترتیب در سه سطح 70، 90 و 110 درجه سانتی‌گراد و 30، 90 و 150 دقیقه و غلظت نیز در سطوح 8، 12 و 16 درصد مورد بررسی قرار گرفتند. به این منظور 15 آزمایش به روش سطح پاسخ باکس‌بنکن طراحی شدند. نتایج آزمایش‌ها نشان دادند که اثر متغیرهای دما و زمان در سطح 1 درصد بر تولید زیست‌گاز معنی‌دار هستند در حالی‌که تغییرات غلظت در محدوده مورد مطالعه اثر کمتری در تولید این گاز داشته است. همچنین، بهترین سطوح متغیرهای دما و زمان پیش‌تیمار و غلظت مواد هضم‌شونده برای تولید زیست‌گاز به‌ترتیب 95 درجه سانتی‌گراد، 104 دقیقه و غلظت 12 درصد بوده که پیش‌بینی می‌شود اعمال پیش‌تیمار حرارتی در شرایط بهینه متغیرهای مورد ارزیابی موجب تولید 445 میلی‌لیتر زیست‌گاز به ازای هر گرم ماده آلی جامد فرار موجود در پسماندهای آلی شود که بدین ترتیب با اعمال پیش‌تیمار حرارتی در شرایط بهینه، افزایش 31.17 درصدی تولید زیست‌گاز نسبت به میزان زیست‌گاز ناشی از هضم مواد بدون اعمال پیش‌تیمار (6.18±339.33 میلی‌لیتر) قابل انتظار خواهد بود.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

تحلیل و ارزیابی شاخص‌های انرژی، اقتصادی و اثرات زیست‌محیطی سامانه‌های تولید محصولات باغی و گلخانه‌ای در ایران با استفاده از روش PRISMA

دوره 12، شماره 3، پاییز 1401، صفحه 423-451

https://doi.org/10.22067/jam.2021.67892.1004

مرتضی زنگنه، نرگس بنائیان

چکیده تاکنون مطالعات زیادی در زمینه ارزیابی تأثیر الگوی مصرف نهاده در شاخص‌های انرژی، اقتصادی و اثرات زیست‌محیطی در محصولات باغی و گلخانه‌ای ایران انجام‌شده است. این مطالعات بیشتر جنبه گزارش وضعیت موجود را داشته و اقدامات مداخله‌ای و بررسی اثر آن‌ها در بهبود الگوی مصرف نهاده در میزان پایداری سامانه مدنظر محققان قرار نگرفته است. لذا به‌منظور افزایش اثربخشی و جهت‌دهی مناسب به مطالعات در این زمینه، این مطالعه مروری انجام شد. در این مقاله، سامانه‌های تولید محصولات باغی و گلخانه‌ای ایران از طریق مرور مقالات منتشرشده بین سال‌های 2008 تا 2018، با استفاده از روش پریسما، تعداد 63 مقاله به‌صورت سامانمند انتخاب شد و مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. به‌طورکلی در مقاله حاضر، چالش‌ها و ریسک‌های موجود در روش‌های استفاده‌شده در مطالعات پیشین موردتوجه قرار گرفت. برای ترسیم یک وضعیت کلی از شاخص‌های انرژی و زیست‌محیطی سامانه‌های باغی و گلخانه‌ای ایران، نتایج منتشرشده در مقالات موردبررسی قرار گرفت. برای افزایش اثربخشی تحقیقات در این بخش، این‌گونه مطالعات بهتر است به‌صورت پویا و حداقل دو یا چندساله انجام شود. بررسی مقالات نشان داد که مطالعه تأثیر عوامل اجتماعی در رفتار انواع سامانه‌های تولید مغفول مانده است. ازآن‌جایی‌که الگوی مصرف انرژی در بخش کشاورزی تا حد قابل‌توجهی تابع رفتار بهره‌برداران و مشخصات سامانه‌ها و روش‌های تولید محصول است، به‌نظر می‌رسد توجه به این عامل برای آماده‌سازی و طراحی هرگونه راهکار بهبود فرآیند در سامانه ضروری است. در این مطالعه همچنین برای تکمیل مطالعات مربوط به تحلیل سامانه‌های کشاورزی یک رویه جدید شامل سه مرحله تحلیل، بازطراحی و ارزیابی مطرح‌ شد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

تحلیل اکسرژی سامانه تولید بخار به‌منظور کاوش پتانسیل بهینه‌سازی مصرف انرژی

دوره 12، شماره 2، تابستان 1401، صفحه 119-130

https://doi.org/10.22067/jam.2021.57932.0

ایمان گلپور، پرویز احمدی مقدم، علی محمد نیکبخت

چکیده در این کار تحقیقاتی، تحلیل انرژی و اکسرژی سامانه تولید بخار شرکت آبمیوه پاکدیس ارومیه با چهار دیگ بخار بررسی شد و با استفاده از معادلات تعادل جرم، انرژی و اکسرژی برای هر یک از اجزای سامانه، توابع هدف ترمودینامیکی شامل بازده اکسرژی، نرخ تخریب اکسرژی، نرخ تلفات اکسرژی و نرخ پتانسیل بهبود آن‌ها بر اساس قانون اول و دوم ترمودینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از اکتساب داده‌ها، تحلیل انرژی و اکسرژی این سامانه با حل معادلات مربوطه با کمک روابط خواص ترمودینامیکی همراه با برنامه‌نویسی در نرم‌افزار EES صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که بیشترین بازده اکسرژی 98.44 درصد، مربوط به توزیع‌کننده بخار (O) سامانه با نرخ پتانسیل بهبود 1.51 کیلووات و نرخ تخریب اکسرژی 28.38 کیلووات بود، و همچنین پمپ (M) قبل از دیگ بخار چهارم با بازده اکسرژی 19.69 درصد دارای کمترین مقدار بازده اکسرژی بود به طوری‌که مقادیر 12.55 و 11.93 کیلووات به‌ترتیب برای نرخ تخریب اکسرژی و نرخ پتانسیل بهبود آن حاصل شد. بیشترین نرخ تخریب اکسرژی سامانه را دیگ بخار اول با مقدار 12391.80 کیلووات با بازده 19.55 درصد و نرخ پتانسیل بهبود 10295.26 کیلووات دارا بود. طبق نتایج حاصله، بیشترین و کمترین مقدار نرخ تلفات اکسرژی سامانه با مقادیر 446.90 و 0.47 کیلووات به‌ترتیب برای دیگ بخار سوم (L) و منبع انبساط (F) به‌دست آمد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بررسی هضم مشترک کود مرغی با روده مرغ و محتویات آن و محتویات شکمبه گاوی

دوره 12، شماره 2، تابستان 1401، صفحه 147-157

https://doi.org/10.22067/jam.v12i2.82016

آیسودا میرزایی، محسن سلیمانی، هوشنگ بهرامی، مجتبی نوروزی مصیر

چکیده هدف از این مطالعه، آزمون هضم مشترک کود مرغی با محتویات شکمبه گاوی و روده مرغ و محتویات آن، در هاضم‌های بی‌هوازی ناپیوسته، به هدف افزایش تولید زیست‌گاز و همچنین مطالعه اثر برگرداندن لجن حاصله به چرخه تولید، بر مقدار تولید زیست‌گاز و کاهش مدت زمان انتطار برای تولید گاز بود. آزمایش در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول اثرات هضم مشترک کود مرغی با محتویات شکمبه گاوی و روده مرغ و محتویات آن، هرکدام در سه سطح (10، 20 و 30 درصد وزنی کود مرغی) مورد بررسی قرار گرفت و در مرحله دوم، پس از رسیدن همه تیمارها به پایان زمان ماند هیدرولیکی، قسمت مایع لجن حاصل از تیمارهای مرحله اول، به هاضم‌های مرحله دوم آزمایش وارد شد. در این مرحله نیز سه تیمار (تیمار شاهد (تامین کل آب مورد نیاز با آب خالص)، تامین 50 و 100 درصد از آب مورد نیاز توسط مایع لجن) آزمون شدند. با توجه به نتایج، هضم مشترک محتویات شکمبه گاوی با کود مرغی اثر معنی‌داری بر میزان افزایش تولید زیست‌گاز نداشت اما هضم مشترک روده مرغ و محتویات آن با کود مرغی (حداقل به میزان 10 درصد وزنی) اثر معنی‌داری بر افزایش تولید زیست‌گاز داشته و می‌تواند میزان گاز حاصله را حداقل به میزان دو برابر افزایش دهد. تیمار (کود مرغی +20% روده مرغ و محتویات آن) بیشترین مقدار تولید زیست‌گاز را به میزان تقریبی ml.grVS-1 305 نتیجه داد. اثر برگرداندن لجن حاصله به چرخه هضم، هم بر مقدار تولید گاز و هم بر روی مدت زمان انتظار برای تولید گاز، در سطح 5 درصد معنی‌دار بود؛ اما تفاوت معنی‌داری بین دو تیمارِ تامین 50 درصدی و 100 درصدی آب مورد نیاز توسط آب لجنی از لحاظ تسریع در شروع تولید گاز و همچنین میزان گاز تولید شده دیده نشد. بنابراین استفاده از آب لجنی برای تامین حداقل 50 درصد از آب مورد نیاز هضم، علاوه بر افزایش میزان گاز تولیدی و کم کردن مدت زمان انتظار برای شروع تولید گاز، مصرف آب را نیز حداقل به میزان 50 درصد کاهش می‌دهد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

مطالعه امکان تأمین انرژی تولید تخته نئوپان از باگاس با استفاده از ضایعات نیشکر (مطالعه موردی: کشت و صنعت دعبل خزاعی)

دوره 12، شماره 2، تابستان 1401، صفحه 193-206

https://doi.org/10.22067/jam.v12i2.87600

ابراهیم البوعطیوی، عباس عساکره، حسن ذکی دیزجی، یعقوب منصوری

چکیده در این مطالعه مصرف انرژی مستقیم در تولید تخته نئوپان از باگاس نیشکر و امکان جایگزینی آن با ضایعات کشت و صنعت نیشکر دعبل خزاعی و صنایع جانبی آن بررسی گردید. انرژی مستقیم مصرفی به ازای هر مترمکعب نئوپان تولیدی 5.829 گیگاژول محاسبه شد که گاز طبیعی، برق و سوخت دیزل به‌ترتیب 78.52، 18.87 و 2.61 درصد آن را تشکیل می‌دهند. پیت و خرده چوب‌های حاصل از ضایعات کارخانه نئوپان‌سازی، برگ و پوشال نیشکر، باگاس مازاد و ویناس حاصل از تولید الکل از ملاس نیشکر به‌عنوان ضایعات جهت تولید انرژی در نظر گرفته شدند. خاکستر، رطوبت، ارزش حرارتی خالص (با استفاده از بمب کالری‌متر) و مقدار ضایعات خشبی و همچنین پتانسیل تولید زیست‌گاز از تخمیر بی‌هوازی ویناس اندازه‌گیری و محاسبه شد. نتایج نشان داد با استفاده از پسماند خشبی کارخانه نئوپان‌سازی و کشت و صنعت دعبل خزاعی می‌توان 4.33 برابر کل انرژی گاز مصرفی در کارخانه نئوپان‌سازی انرژی حرارتی با بازده 60 درصد تولید کرد. همچنین با استفاده از ضایعات کارخانه نئوپان‌سازی و باگاس، می‌توان کل گاز و برق مصرفی کارخانه نئوپان‌سازی را جایگزین کرد. بررسی حجم ویناس و پتانسیل تولید زیست‌گاز از آن نشان داد پتانسیل تولید انرژی معادل ‌8824319 مترمکعب گاز طبیعی در سال وجود دارد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

پتانسیل‌سنجی و مدل‌سازی تولید بیوگاز از تفاله‌‌های آب‌میوه‌گیری سیب

دوره 11، شماره 2، 1400، صفحه 305-316

https://doi.org/10.22067/jam.v11i2.80322

مسلم سامی، اسداله اکرم، محمد شریفی

چکیده این مطالعه به‌منظور بررسی پتانسیل‌ تولید بیوگاز از تفاله‌های آب‌میوه‌گیری سیب و مدل‌سازی فرآیند تولید صورت پذیرفته است. بدین منظور تولید بیوگاز از تفاله‌های سیب تحت شرایط مختلف دمایی شامل سایکروفیلیک، مزوفیلیک و ترموفیلیک بررسی گردید. نتایج مطالعه حاکی از پتانسیل تئوری بالای تولید متان بیوشیمیایی تفاله‌های سیب می‌باشد ( ml g-VS-473.17) که تحت شرایط آزمایشگاهی این مطالعه تا 63.9 درصد این پتانسیل (برابر میزان ml g-VS-1 302.70) استحصال گردید. نتایج نشان داد که هر سه مدل سینتیک گومپرتز، لجستیک و ریچاردز به‌خوبی قادر هستند روند تولید متان تجمعی از تفاله‌های سیب را مدل‌سازی کنند هرچند که نتایج مدل لجستیک بهتر و قابل قبول­تر می‌باشد. همچنین این مدل‌ها تحت دمای مزوفیلیک و ترموفیلیک تطابق بیشتری با روند تولید داشتند. نتایج بررسی تاثیرات دما بر روی تولید بیوگاز نشان داد که با افزایش دما میزان تولید افزایش و زمان ماند و زمان پیک تولید کاهش یافت اما میزان تولید تیمارهای 37 و 47 درجه از نظر آماری معنی دار نبوده است.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

اندازه‌گیری برخی از خصوصیات مکانیکی و شبیه‌سازی خزش ساقه نی با استفاده از مدل برگر

دوره 11، شماره 2، 1400، صفحه 385-397

https://doi.org/10.22067/jam.v11i2.80688

مهدا پورابوالقاسم، احمد غضنفری مقدم، فاطمه مظفری غربا

چکیده ساقه نی به‌دلیل سبک و قوی بودن، از دیرباز در امور صنعتی و ساختمانی مورد استفاده بوده است و اخیراً، با توجه به گرایش به مصالح ساختمانی سبز، این محصول از دیدگاه علمی نیز مورد توجه صاحبان صنایع و پژوهشگران زیست‌محیطی قرار گرفته است. در این پژوهش به‌منظور استفاده بهتر و کاربردی‌تر از نی، خصوصیات مکانیکی و خزشی ساقه نی تحت تأثیر رطوبت و تعداد گره اندازه‌گیری شد. آزمایش‌ها بر اساس روش فاکتوریل دو عاملی و هر عامل در سه سطح بر پایه طرح کامل تصادفی انجام شد. بدین منظور ساقه نی در سه دسته دو، چهار و شش گره در سه سطح رطوبتی 30، 40 و 50 درصد دسته‌بندی و خصوصیات مکانیکی آن‌ها شامل مدول الاستیک، چغرمگی و نقطه تسلیم با استفاده از دستگاه اینسترون اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که مدول الاستیک، نقطه تسلیم و چغرمگی تحت تأثیر رطوبت و تعداد گره در سطح 0.01 قرار داشتند. آزمون خزش ساقه‌ها با آویزان کردن وزنه 10 کیلوگرمی روی نمونه‌ها انجام شد. نتایج نشان داد که مقدار خیز و زمان نهایی در سطوح رطوبتی و تعداد گره اثر معنی‌دار دارند ولی دارای اثر متقابل نیستند. داده‌های خزشی (کرنش خمشی-زمان) به مدل برگر با تعداد المان مختلف (سه تا شش المانه) تعمیم داده شد و مشخص گردید که مدل پنج المانه به‌خوبی (R2>0.97) بیانگر رفتار خزشی ساقه نی هست.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

تجزیه ‌و تحلیل شاخص‌های انرژی و اثرات زیست‌محیطی تولید گرمک دیم با رویکرد ارزیابی چرخه زندگی (مطالعه موردی: ایلام)

دوره 11، شماره 2، 1400، صفحه 491-504

https://doi.org/10.22067/jam.v11i2.82119

علی کعب، محمد شریفی، حامد مرادی

چکیده هدف از این مطالعه، ارزیابی نظام تولید گرمک دیم از نظر شاخص‌های انرژی و آلاینده‌های زیست‌محیطی با رویکرد ارزیابی چرخه زندگی بود. داده‌های مورد نیاز برای این مطالعه از طریق تکمیل پرسشنامه و مصاحبه‌ی حضوری با 64 تولیدکننده‌ی محصول گرمک دیم در شهرستان ایوان غرب واقع در استان ایلام به‌دست آمد. نتایج نشان داد کل انرژی ورودی و خروجی در تولید گرمک دیم به‌ترتیب برابر با 39021.59 و 39190.43 مگاژول بر هکتار بوده و سوخت دیزل، ماشین‌های کشاورزی و کود نیتروژن به‌ترتیب با سهم 51، 24 و 14 درصد، پرمصرف‌ترین نهاده‌های انرژی بودند. سهم انرژی مستقیم، غیرمستقیم، تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر به‌ترتیب برابر با 57%، 43%، 7% و 93% درصد بود. شاخص کارایی انرژی و افزوده خالص انرژی در این مطالعه به‌ترتیب مقدار 1.004 و 84.168 مگاژول بر هکتار به‌دست آمد. همچنین نتایج حاصل از اثرات زیست‌محیطی که در گروه‌های اثر (تخلیه مواد غیر آلی، اسیدی شدن، اختناق دریاچه‌ای، پتانسیل گرمایش جهانی، نقصان لایه‌ی ازن، مسمومیت انسان‌ها، مسمومیت آب‌های سطحی، مسمومیت آب‌های آزاد، مسمومیت خاک و اکسیداسیون فتوشیمیایی) نشان داد که سوخت دیزل، کود نیتروژن و ماشین‌های کشاورزی بیشترین تأثیر را از بین نهاده‌های ورودی داشته‌اند. از بین گروه‌های اثر، مسمومیت آب‌های آزاد بیشترین بار زیست‌محیطی را در تولید محصول مورد مطالعه دارد. نتایج شاخص بوم شناخت (EcoX) گرمک دیم تولید شده برابر با 0.23 EcoX به ازای یک تن گرمک تولیدی محاسبه گردید. مدیریت صحیح استفاده از ماشین‌های کشاورزی، تجهیز مزارع با ماشین‌های مناسب و جدید و عدم استفاده از تراکتور و ادوات فرسوده می‌تواند انرژی مصرفی و آلاینده‌های زیست‌محیطی ناشی از تولید را به حداقل برساند. استفاده‌ی کمتر از کودهای شیمیایی (به‌خصوص نیتروژن) و جایگزینی آن با کودهای اکولوژیک نیز می‌تواند در این امر تأثیرگذار باشد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

مقایسه جریان انرژی تولید گندم آبی و تحلیل اقتصاد انرژی در برخی مناطق ایران

دوره 11، شماره 2، 1400، صفحه 505-523

https://doi.org/10.22067/jam.v11i2.81747

عادل واحدی، سعید ظریف نشاط

چکیده با افزایش جمعیت و محدودیت‌های منابع تولید در آینده دسترسی به منابع انرژی به‌مقدار کافی مشکل خواهد بود. ارزیابی بیلان انرژی می‌تواند یک روش علمی برای اندازه‌گیری میزان ثبات و پایداری یک اکوسیستم زراعی باشد. مطالعه حاضر با هدف بررسی الگوی مصرف انرژی و تعیین شاخص‌های انرژی تولید گندم آبی اقلیم‌های مختلف در استان‌های البرز، اصفهان، اردبیل، خراسان‌رضوی، خوزستان، گلستان و همدان انجام شد. اطلاعات مورد نیاز تحقیق از طریق تکمیل 286 پرسشنامه با مصاحبۀ حضوری و مطالعات اسنادی بر پایۀ دو ستانده (دانه گندم و کاه) و هشت نهاده ورودی شامل نیروی انسانی، سوخت فسیلی، ماشین‌ها و ادوات، آبیاری، کود‌ شیمیایی، سموم، الکتریسیته و بذر در سال 1397 جمع‌آوری شد. با استفاده از ضرایب هم‌ارز انرژی، مقدار نهاده‌های مصرفی و ستانده‌های تولید، انرژی ورودی و خروجی و شاخص‌های کارایی انرژی، بهره‌وری انرژی، شدت انرژی و افزوده خالص انرژی بررسی گردید. طبق نتایج میانگین انرژی ورودی، انرژی ستانده، کارایی انرژی، بهره‌وری انرژی و افزوده خالص انرژی در استان‌های مورد مطالعه به‌ترتیب 58308.83 مگاژول بر هکتار، 136092.15 مگاژول بر هکتار، 2.87، 0.212 کیلوگرم بر مگاژول و 77783.31 مگاژول بر هکتار به‌دست آمد. بیشترین سهم انرژی نهاده‌های مصرفی برای استان‌های البرز، اردبیل، خوزستان، گلستان و همدان مربوط به انرژی کودهای شیمیایی و برای استان‌های اصفهان و خراسان‌رضوی انرژی آبیاری بود. کارآیی انرژی برای استان‌های البرز، اصفهان، اردبیل، خراسان‌رضوی، خوزستان، گلستان و همدان به‌ترتیب 3.57، 1.42، 3.48، 1.17، 2.78، 5.12 و 2.54 و بهره‌وری انرژی به‌ترتیب 0.26، 0.11، 0.26، 0.08، 0.21، 0.38، 0.18 کیلوگرم بر مگاژول به‌دست آمد. متوسط هزینه کل انرژی 57.966 میلیون ریال بر هکتار و میانگین مقدار شاخص‌های شدت انرژی، ارزش شدت انرژی، هزینه شدت انرژی و هزینه نسبی انرژی به‌ترتیب برابر 1.29 مگاژول بر هزار ریال، 0.641 مگاژول بر هزار ریال، 10853.05 ریال بر کیلوگرم و 1.21 محاسبه شد. نتایج نشان می‌دهد تولید گندم آبی در مناطق مورد مطالعه به لحاظ بیلان انرژی توجیه‌پذیر بوده و با مدیریت زراعی مناسب می‌توان کارایی و بهره‌وری انرژی تولید گندم آبی را افزایش و نسبت به کاهش سهم استفاده از انرژی نهاده‌های تجدیدناپذیر در تولید گندم آبی اقدام نمود.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بررسی مصرف انرژی و شاخص‌های اقتصادی تولید آلبالو و گیلاس در شمال شرق ایران

دوره 11، شماره 1، 1400، صفحه 97-110

https://doi.org/10.22067/jam.v11i1.83466

رضا وحید بریمانلو، فاطمه نادی

چکیده هدف این تحقیق بررسی مصرف انرژی و هزینه‌های تولید آلبالو و گیلاس در شمال شرق ایران بود. اطلاعات از طریق 75 تولیدکننده گیلاس و 42 تولیدکننده آلبالو جمع‌آوری شدند. انرژی کل نهاده‌ها برای تولید گیلاس و آلبالو به‌ترتیب 37.76 و GJha-1 31.03 تخمین زده شد. در حالی‌که بازده انرژی گیلاس بیشتر از آلبالو بود. در هر دو محصول کود شیمیایی و سوخت دیزل بیشترین مصرف انرژی را داشتند. سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در تولید گیلاس بیشتر از آلبالو بود که نشان می‌دهد تولید گیلاس در این منطقه به منابع تجدیدناپذیر وابسته‌تر است. تحلیل اقتصادی نشان داد که هزینه تولید گیلاس بیشتر از آلبالو بود اما به‌دلیل قیمت بالاتر گیلاس، سود گیلاس بیشتر بود. نتایج مدل‌سازی نشان داد که نیروی انسانی بیشترین تاثیر را روی هزینه تولید هر دو محصول داشت. در نهایت، صرفه‌جویی در مصرف سوخت دیزل و مدیریت کوددهی به‌عنوان راه‌حل‌های اصلی برای حل مسایل اقتصادی و انرژی هر دو محصول توصیه شد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

ارزیابی اقتصادی روش‌های تعویض و تصفیه روغن هیدرولیک دروگرهای نیشکر در کشت و صنعت‌های نیشکری خوزستان

دوره 11، شماره 1، 1400، صفحه 111-122

https://doi.org/10.22067/jam.v11i1.76542

حدیث نعمت پور ملک آباد، محمد جواد شیخ داودی، عیسی حزباوی، افشین مرزبان

چکیده از آنجا که آلودگی روغن هیدرولیک اثرات زیان‌بار خود را در درازمدت نمایان می‌سازد اغلب مورد بی‌توجهی قرار می‌گیرد یا آن‌که علت توقفات پی در پی و خرابی سیستم به عوامل دیگری نسبت داده می‌شود. بنابراین برای جلوگیری از به‌وجود آمدن چنین مشکلاتی دو استراتژی زیر ارائه شده است: با روش تعویض تمامی روغن از سیستم تخلیه و روغن نو جایگزین گردد یا با روش پالایش آفلاین روغن هیدرولیک ذرات از روغن آلوده جدا گردد. در همین راستا، مطالعه حاضر با هدف بررسی وضعیت اقتصادی ماشین‌های برداشت نیشکر با تأکید بر فرآیند فیلتراسیون روغن هیدرولیک در هفت واحد از شرکت‌های توسعه نیشکر و صنایع جانبی استان خوزستان انجام شد. به این منظور، تمام آمار و اطلاعات مربوط به هفت واحد از شرکت‌های توسعه نیشکر و صنایع جانبی در طول سال‌های زراعی 1395-1390 جمع‌آوری و طبقه‌بندی شدند. نتایج نشان می‌دهد صرفه‌جویی انجام شده بر حسب لیتر و همچنین صرفه‌جویی ریالی به‌کارگیری روش پالایش آفلاین روغن هیدرولیک برای کشت و صنعت‌های نیشکر در طی سه سال‌ زراعی 1395-1393 که از این روش استفاده گردیده، به‌ترتیب برای واحد امام خمینی: 25500 لیتر و 2882154363 ریال، امیرکبیر: 49000 لیتر و 5847389466 ریال، حکیم فارابی: 82000 لیتر و 9534396744 ریال، دعبل خزاعی: 73400 لیتر و 6808230362 ریال، دهخدا: 31680 لیتر و 3421979639 ریال، سلمان فارسی: 73500 لیتر و 7606675370 ریال و میرزا کوچک خان: 75934 لیتر و 8083068395 ریال می‌باشد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

مطالعه ترموکمپرسور بخار به‌منظور کاهش مصرف انرژی در خط تولید شکر به روش دینامیک سیالات محاسباتی

دوره 10، شماره 2، 1399، صفحه 241-253

https://doi.org/10.22067/jam.v10i2.76872

عادل رضوانی وند فنائی، علی حسن پور، علی محمد نیکبخت

چکیده ترموکمپرسور به‌وسیله قسمت همگرا- واگرا عمل فشرده‌سازی سیال ثانویه را انجام می‌دهد. سادگی و نداشتن بخش متحرک، از جمله مزیت‌های آن نسبت به کمپرسورهای مکانیکی است. فهم جامع از چگونگی عملکرد در داخل ترموکمپرسور، برای استفاده عملی از آن فوق‌العاده مفید خواهد بود. ویژگی‌های ترمودینامیکی جریان‌های ورودی و تغییرات آن‌ها در خروجی، مانند فشار، دما و سرعت نیازمند انجام شبیه‌سازی عددی می‌باشد. در این مطالعه از دینامیک سیالات محاسباتی و کدهای تجاری انسیس فلوئنت برای نمایش جریان داخل ترموکمپرسور در جهت استفاده در کارخانه تولید شکر استفاده شده است. حلگر بر مبنای چگالی به‌عنوان حلگر جریان انتخاب شد و شرط مرزی نوع "فشار ورودی" برای هر دو جریان اولیه و ثانویه در ورودی و شرط مرزی "فشار خروجی" برای مرز خروجی جریان اختلاطی اعمال گردید. از تابع دیواره‌ی استاندارد در نزدیکی دیواره استفاده شد. نتایج نشان داد که در بخش تخلیه ترموکمپرسور، فشار از 1/0 بار به 32/0 بار تقویت شد و دما افزایشی در حدود 25 درجه نسبت به جریان ثانویه داشت. همچنین عدد ماخ به حدود 15/0 کاهش یافت. برای درک بهتر پدیده اتفاق افتاده در داخل ترموکمپرسور تصاویر گرافیکی آورده شد. در کانتور مربوط به عدد ماخ ابتدا جریان به‌صورت فراصوت ایجاد شد، سپس با گذر از بخش سطح ثابت یک شوک اتفاق افتاد و جریان در دیفیوزر به‌صورت فروصوت درآمد. در انتها، نتیجه‌گیری شد که دینامیک سیالات محاسباتی از پتانسیل خوبی برای پیش‌بینی عملکرد یک ترموکمپرسور به‌منظور استفاده در یک کارخانه تولید شکر برخوردار است.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

اثر خاک‌ورزی بین ردیفی بر عملکرد و کارآیی مصرف آب چغندرقند

دوره 10، شماره 2، 1399، صفحه 313-323

https://doi.org/10.22067/jam.v10i2.76864

احمد حیدری

چکیده تراکم خاک موجب کاهش خلل و فرج خاک و در نتیجه افزایش مقاومت و چگالی ظاهری خاک می‌شود. اگر بعد از کاشت، بین ردیف‌ها مجدداً خاک‌ورزی انجام شود، می‌تواند اثرات مثبتی بر کاهش فشردگی خاک و همچنین بر عملکرد محصول داشته باشد. این تحقیق به مدت دو سال (1396-1395) با هدف خاک‌ورزی بین ردیفی به‌منظور کاهش اثرات منفی تراکم خاک و نیز نرم کردن خاک اطراف ریشه چغندرقند در ایستگاه تحقیقات کشاورزی اکباتان همدان با خاکی لومی و در قالب طرح آزمایشی کرت‌های یک‌بار خرد شده در سه تکرار اجرا شد. آبیاری در دو سطح شامل: 100درصد نیاز آبی گیاه (I1) و 75 درصد نیاز آبی گیاه (I2) به‌عنوان عامل اصلی و خاک‌ورزی بین ردیفی در چهار سطح شامل: کولتیواتور مرکب مجهز به تیغه‌های هلالی و قلمی به عمق 25-20 سانتی‌متر (T1)، کولتیواتور هلالی (T2)، کولتیواتور هلالی+ نیمه‌زیرشکن به عمق 35-30 سانتی‌متر (T3) و ماشین مرکب روتیواتور بین ردیفی مجهز به کولتیواتور دوار و تیغه پنجه‌غازی به عمق 25-20 سانتی‌متر (T4) به‌عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شدند. در حین آزمایش برخی خواص فیزیکی خاک شامل چگالی ظاهری و شاخص مخروط خاک در کف جویچه اندازه‌گیری شدند. در پایان فصل رشد، عملکرد ریشه و عملکرد شکر سفید اندازه‌گیری و محاسبه شدند. نتایج نشان داد که اثر روش‌های خاک‌ورزی بین ردیفی بر شاخص‌های چگالی ظاهری خاک و شاخص مخروط خاک معنی‌دار شدند و تیمار T3 (کولتیواتور هلالی+ نیمه‌زیرشکن به عمق 35-30 سانتی‌متر) نسبت به بقیه تیمارها کمترین مقدار چگالی ظاهری و شاخص مخروط خاک داشتند. اثر روش‌های خاک‌ورزی بین ردیفی و سطوح آبیاری و نیز اثرات متقابل آن‌ها بر عملکرد ریشه و شکر سفید معنی‌دار نبودند. نتایج نشان داد که اثر خاک‌ورزی بین ردیفی بر کارآیی مصرف آب معنی‌دار نبود. اثر نیاز آبی بر کارآیی مصرف آب بر اساس عملکرد شکر و شکر سفید معنی‌دار بود. نیاز آبی 75 درصد نسبت به نیاز آبی 100 درصد، کارآیی مصرف آب بر اساس عمکرد ریشه، شکر و شکر سفید را به‌ترتیب 4، 14 و 7 درصد افزایش داد. بنابراین با هدف کاهش مصرف آب و عدم کاهش معنی‌دار عملکرد، می‌توان پس از استقرار گیاه حدود 25% مصرف آب را کاهش داد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

ارزیابی و انتخاب مدل پیش‌بینی مصرف سوخت تراکتور MF399 (مطالعه موردی: منطقه پارس‌آباد مغان)

دوره 10، شماره 2، 1399، صفحه 337-346

https://doi.org/10.22067/jam.v10i2.73385

سعید عباسی، امن اله شکری، محمد غلامی پرشکوهی، سید محسن سیدان، علیمحمد جعفری

چکیده برنامه‌ریزی در امور زراعی بدون بودجه‌ریزی سالیانه در مورد اقلام مربوط به نهاده‌های مختلف، اثربخش نیست. در میان نهاده‌های مختلف تولید، مصرف انرژی سهم قابل‌توجهی در هزینه‌های تولیدات کشاورزی داشته و پیش‌بینی آن نیازمند ابزار علمی دقیق می‌باشد. این تحقیق با هدف ارزیابی و تعیین مدل پیش‌بینی میزان مصرف سوخت دیزل در تراکتور MF-399 در شهرستان پارس‌آباد مغان بر اساس پارامترهای زراعی و ماشینی در انجام عملیات مکانیزه گندم آبی انجام شد. در این مطالعه، میزان مصرف سوخت دیزل در واحد سطح به‌عنوان متغیر وابسته و اندازه سطح زیرکشت گندم آبی (هکتار) به‌همراه عملکرد زمانی تراکتور در انجام عملیات زراعی به‌عنوان متغیرهای مستقل در ارزیابی مورد استفاده قرار گرفتند. پس از بررسی و آزمون دو مدل کاب داگلاس و متعالی بر اساس معیارهای آماری و اقتصادسنجی، مدل کاب- داگلاس با چهار متغیر مستقل به‌عنوان بهترین مدل به‌منظور پیش‌بینی میزان مصرف سوخت دیزل انتخاب گردید. در این مدل ضریب تبیین تعدیل شده برابر 76/0 و درصد میانگین مطلق خطا برابر 93/0 درصد تخمین زده شده است. در مدل یاد شده متغیر سطح زیرکشت دارای ضریب منفی و برابر با 012/0 بود، که نشان داد به‌ازای افزایش هر یک درصد در سطح زیرکشت، مصرف سوخت به میزان 012/0 درصد کاهش می‌یابد. زمان‌های صرف شده برای عملیات خاک‌ورزی، کاشت و داشت دارای ضریب مثبت در مصرف سوخت بود. این ضرایب نشان داد که در ازای افزایش هر یک درصد در زمان عملیات خاک‌ورزی، کاشت و داشت مصرف سوخت به‌ترتیب به میزان 6/0، 04/0 و 08/0 درصد افزایش می‌یابد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بررسی هزینه ویژه سوخت کاربرد ترکیب سوخت‌های دیزل- بیودیزل- بیواتانول در یک موتور دیزل

دوره 9، شماره 2، 1398، صفحه 385-397

https://doi.org/10.22067/jam.v9i2.64690

گل محمد خوب بخت

چکیده در طی سال‌های اخیر تلاش­های فراوانی را در جهت صرفه‌جویی و مصرف منطقی نفت و گاز، بهینه‌سازی تجهیزات انرژی بر و جایگزینی سوخت‌های فسیلی با منابع انرژی تجدیدپذیر انجام داده‌اند. برای یک سوخت جایگزین سوخت دیزل بسیار مهم است که از نظر فنی و محیطی مورد قبول، از لحاظ اقتصادی، قابل رقابت و به آسانی در دسترس باشد. در این تحقیق به بررسی تاثیر بار و سرعت موتور و همچنین درصدهای مختلف اختلاط سوخت‌های دیزل، بیودیزل و بیواتانول بر روی عملکرد اقتصادی موتور دیزل OM 924 پرداخته شد. طراحی آزمایش‌ها با استفاده از روش آماری سطح پاسخ پایه‌ریزی شد و نقاط بهینه متغیرهای مستقل به‌منظور کمینه و یا بیشینه کردن سطوح پاسخ، به‌دست آمد. مدل‌های درجه دوم به‌دست آمده با استفاده از روش سطح پاسخ به‌منظور پیش‌بینی تاثیر متغیرهای ورودی بر روی سطوح پاسخ از لحاظ آماری (در سطح یک درصد) معنی‌دار بودند. نتایج نشان داد که با افزایش بار اعمالی به موتور هزینه ویژه سوخت در تمام اختلاط‌های سوختی کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش سرعت موتور میزان هزینه ویژه سوخت در بارهای پایین به دلیل افزایش مصرف ویژه سوخت روند صعودی شدیدی دارد و در بارهای بالا و میانه این روند افزایشی، ملایم‌تر شده و در بارهای بالا با افزایش سرعت موتور هزینه ویژه سوخت ابتدا کاهش و سپس افزایش می‌یابد. میزان هزینه ویژه سوخت با افزایش درصد بیواتانول و بیودیزل در سوخت‌های اختلاط‌یافته نسبت به سوخت دیزل افزایش یافت و سوخت دیزل کمترین میزان هزینه ویژه سوخت (580 ریال به‌ازای هر کیلووات ساعت) را در سرعت 2139 دور بر دقیقه و بار کامل (100 درصد) به خود اختصاص داد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

تحلیل اکسرژی حاصل از احتراق سوخت‌های دیزل و بیودیزل در یک موتور دیزل

دوره 9، شماره 1، 1398، صفحه 155-166

https://doi.org/10.22067/jam.v9i1.65150

گل محمد خوب بخت

چکیده شبیه‌سازی مدل موتور احتراق داخلی یک ابزار موفق برای مطالعه عملکرد موتور و کمک به ارزیابی و پیشرفت‌های جدید می‌باشد. مدل‌های ترمودینامیکی چرخه واقعی موتور ابزاری مناسب برای تجزیه و تحلیل کامل عملکرد موتور و حساسیت پارامترهای عملیاتی مختلف می‌باشد. در این تحقیق به تحلیل اکسرژی حاصل از احتراق موتور چهار سیلندر، دیزل OM 924 پرداخته شد و همچنین تاثیر پارامترهای عملکردی موتور بر روی بازده اکسرژی برای اختلاط سوختی دیزل– بیودیزل پرداخته شد. با افزایش بار موتور و میزان بیودیزل در سوخت اختلاطی بازده اکسرژی به‌ترتیب کاهش و افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش سرعت موتور تحت تمام شرایط کاری موتور این دو مشخصه ابتدا افزایش و در سرعت‌های میانی به بیشترین مقدار خود رسیدند و سپس کاهش پیدا کردند. بیشترین مقدار بازده اکسرژی (72/37 درصد) در سرعت دورانی 2036 دور بر دقیقه در بار اعمالی 95 درصد و برای سوخت دیزل خالص (D100B0) رخ داد. نتایج حاصل از تحلیل اکسرژی نشان داد که 65/44 درصد اکسرژی سوخت به‌طور کامل از بین می‌رود و قابل تبدیل به‌کار نیست و بازده اکسرژی برابر با 62/32 درصد می‌باشد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

تحلیل انرژی مصرفی و ارزیابی اثرات زیست‌محیطی تولید انگور در منطقه هزاوه شهرستان اراک

دوره 9، شماره 1، 1398، صفحه 177-193

https://doi.org/10.22067/jam.v9i1.67645

پیام محسنی، علی محمد برقعی، مجید خانعلی

چکیده در این تحقیق به بررسی وضعیت مصرفی انرژی و میزان انتشار آلاینده‌های زیست‌محیطی با استفاده از ارزیابی چرخه حیات تولید انگور در منطقه هزاوه شهرستان اراک پرداخته شده است. داده‌های لازم از طریق پرسش‌نامه و مصاحبه حضوری از 58 تولیدکننده انگور جمع‌آوری شد. انرژی معادل نهاده‌ها و ستانده با استفاده از هم‌ارزهای انرژی نهاده‌ها و ستانده به‌دست آمد و با استفاده از نرم‌افزار سیماپرو4 و مدل سی‌ام‌ال5، ده گروه تأثیر زیست‌محیطی با نام‌های تقلیل منابع غیرآلی، اسیدی شدن، اختناق دریاچه‌ای، گرمایش جهانی، نقصان لایه‌ ازون، پتانسیل مسمومیت انسان‌ها، مسمومیت آب‌های سطحی، مسمومیت آب‌های آزاد، پتانسیل مسمومیت خاک و اکسیداسیون فتوشیمیایی تولید انگور در ابعاد مختلف زمین مطالعه شد. نتایج مطالعه، کل انرژی ورودی مورد نیاز را برای تولید انگور برابر با 1854 مگاژول بر تن نشان داد. نهاده‌های کود پرندگان و کود نیتروژن هریک 26% از سهم کل انرژی ورودی را به‌خود اختصاص دادند. نتایج مقایسه آماری نشان داد که بین انرژی مصرفی برای تولید هر تن انگور در تاکستان‌های بزرگ و متوسط اختلاف معنی‌داری وجود ندارد، درحالی‌که مصرف انرژی برای تولید هر تن انگور در تاکستان‌های کوچک، اختلاف معنی‌داری نسبت به دو نوع متوسط و بزرگ داشت. همچنین نسبت انرژی و بهره‌وری انرژی در تولید انگور به‌ترتیب 75/5 و 48/0 کیلوگرم بر مگاژول محاسبه شد. نتایج ارزیابی چرخه حیات، میزان گرمایش جهانی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مشکلات قرن حاضر ناشی از تولید هر تن انگور را برابر 63/508 کیلوگرم کربن دی‌اکسید معادل نشان داد. همچنین نتایج وزن‌دهی نشان داد اسیدی شدن ناشی از مصرف مسقیم نهاده‌ها در باغ بیش‌ترین بار زیست‌محیطی را در تولید انگور به‌خود اختصاص داده است. در نهایت نتایج نشان داد تاکستان‌ها با ابعاد باغی بزرگ‌تر، با توجه به میزان عمکلرد بالا سازگاری زیست‌محیطی مناسبی داشته‌اند.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

ساخت و ارزیابی یک اجاق زیست‌توده‌ای سیار برای استفاده در مناطق دور از شبکه توزیع گاز طبیعی

دوره 9، شماره 1، 1398، صفحه 209-220

https://doi.org/10.22067/jam.v9i1.66670

محمدعلی ابراهیمی نیک، عباس روحانی

چکیده پخت و پز در روستاها و عشایر محروم معمولاً با روش سنتی سوزاندن هیزم صورت می‌گیرد که همراه با انتشار دود، ذرات معلق و منوکسیدکربن است. قرارگرفتن در معرض این آلاینده‌ها می‌تواند منجر به دامنه وسیعی از بیماری‌ها شود. هدف مطالعه حاضر، ساخت، ارزیابی یک اجاق زیست‌‌توده‌سوز مناسب برای جایگزینی با روش سنتی در مناطق محروم می‌باشد. در این پژوهش، یک اجاق زیست‌توده‌ای سیار طراحی و ساخته شد. ارزیابی کارایی اجاق با آزمون استاندارد جوشاندن آب با استفاده ضایعات خرده چوب، پوست بادام و چوب ذرت صورت گرفت. میزان منوکسیدکربن منتشرشده از اجاق در سه حالت آشپزی در فضای باز، در آشپزخانه بدون هواکش و در آشپزخانه زیر هواکش معمولی اندازه‌گیری و با آتش معمولی در فضای باز مقایسه شد. مشاهدات نشان داد که شعله حاصله از تمامی سوخت‌ها به‌جز در مرحله پایانی (اتمام سوخت) بدون دود و ذرات معلق بود. رنگ شعله زرد و بخشی از آن آبی بود. طولانی‌ترین زمان شعله‌دهی مربوط به پوست بادام (350 گرم) با زمان 51 دقیقه بود. میانگین منوکسیدکربن منتشر شده در ناحیه تنفس کاربر 7/4، 5/7، 2/5 و ppm 430 به‌ترتیب برای آشپزی با اجاق در فضای باز، در فضای بسته بدون هواکش، در فضای بسته با هواکش و آتش معمولی به‌دست آمد. میزان منوکسیدکربن منتشر شده به محیط در محدوده استاندارد بوده و بنابراین این اجاق نسبت به روش سنتی مرسوم، بسیار پاک‌تر و کاراتر بوده و می‌تواند به‌منظور پیشگیری از امراض ریوی ناشی از استنشاق دود در زمان پخت‌وپز، در مناطق فاقد گاز طبیعی ترویج گردد.