Table of content

Iraqi journal of mechanical and material engineering

المجلة العراقية للهندسة الميكانيكية وهندسة المواد

ISSN: 20761819
Publisher: Babylon University
Faculty: Engineering
Language: Arabic and English

This journal is Open Access

About

Iraqi journal for mechanical and material engineering is a refereed scientific journal published quarterly by the engineering college/ university of Babylon. It deals with high quality researches in fields of mechanical and material engineering.

Loading...
Contact info

Journal E-mail:
j.mec_mat_eng@yahoo.com
Babylon university/Babylon/Iraq P.O.Box(4)
Tel:++96430245387.(1155)

Table of content: 2008 volume:8 issue:3

Article
A NUMERICAL ANALYSIS OF ADIABATIC CAPILLARY TUBE PERFORMANCE IN VAPOR COMPRESSION REFRIGERATION SYSTEMS
تحليل عددي لأداء الأنابيب الشعرية الأديباتيه في منظومات التبريد الأنضغاطيه

Authors: Dr. Ali Hussain Tarrad
Pages: 201-218
Loading...
Loading...
Abstract

This paper represents a numerical analysis intended for the selection and geometry design of the capillary tubes used in the vapor compression refrigeration units. This expansion component is usually selected for small home air conditioning units and domestic refrigerators and freezers for their ease integration with the cooling units and cheap prices. The numerical step by step model suggested in this work depends mainly on the idea of the control volume theory for the conservation of mass, energy and linear momentum of fluid refrigerants flowing inside the capillary tube. The flow regime is divided into a number of increments for which the conservation expressions were solved simultaneously for the physical characteristics parameters. These are temperature, pressure, and vapor quality and mixture velocity along the capillary tube from the entrance at the high pressure side to the exit at the low pressure side of the refrigeration unit. The theoretical prediction for the profile of the characteristics parameters showed a good agreement with available experimental data in the literature and the ASHRAE published rating charts of the capillary tubes. يمثل البحث الحالي تحليل عددي مزمع استخدامه لاختيار وتصميم الأنابيب الشعرية المستخدمة في منظومات التبريد الأنضغاطية. وغالباً ما تستخدم هذه الأنابيب لأغراض تخفيض الضغط في منظومات تكييف الهواء المنزلية بالإضافة للثلاجات والمجمدات لسهولة تركيبها و توافقها للعمل مع وحدات التبريد ولرخص سعرها. النموذج المقترح يمثل تحليل عددي بطريقة الخطوة – خطوة يعتمد على مبادئ حفظ الكتلة, الطاقة والزخم الخطي لمائع التثليج أثناء مروره عبر ألأنابيب ألشعرية وتطبيقها لحجم متناهي للمائع. تم تقسيم نظام الجريان للمائع لعدد من الأحجام الصغيرة واتي تم عندها حل معدلات التمثيل لحفظ المتغيرات أعلاه لتحديد المتغيرات ألفيزياوية والتي تحدد ملامح أداء الأنابيب الشعرية. هذه المتغيرات تمثل توزيع درجات الحرارة, الضغط, النسبة المئوية للبخار وسرعة الخليط (البخار والسائل) لمائع التبريد على طول الأنبوب الشعري من نقطة الدخول لجانب الضغط العالي إلى نقطة الخروج لجانب الضغط الواطئ لمنظومة التبريد. التنبؤ النظري لتوزيع المتغيرات أعلاه على طول الأنبوب بينت تطابق جيد مع القيم التجريبية المتوفرة في الأدبيات وكذلك عند مقارنتها مع مخططات الأداء المنشورة في أدبيات منظمة (ASHRAE) للأنابيب الشعرية.


Article
HEAT TRANSFER BY FREE CONVECTION BETWEEN HORIZONTAL CONCENTRIC PIPES

Loading...
Loading...
Abstract

This research deals with the theoretical and experimental study of free convection heat transfer between horizontal concentric pipes of constant inner and outer cylinders temperature, respectively and (Ti>To). The finite elements method was used to solve the numerical relations of momentum and energy equations. The numerical solution has been included the calculation of the temperature and velocity values between the cylinders by using ANSYS program (finite element analysis structural system). Different models of concentric double pipes were created and tested with different diametral ratios. Nusselt number was obtained for a range of temperature difference (ΔT=Ti-To) of (6.01-120.42C0). The results also showed that the average heat transfer coefficient values at the inner and outer radii respectively increased with the increasing of Rayleigh number and the ratio of outer to inner radius. The theoretical and experimental results were compared with some of researches that presented in the literature to achieve the verification of the results obtained from the numerical analysis and experimental modeling for the heat transfer between concentric double pipes. The results are in good agreement.يتناول هذا البحث دراسة نظرية وعملية لانتقال الحرارة بالحمل الحر بين أنبوبين متحدي المركز بوضع أفقي بثبوت درجة الحرارة للأسطوانة الداخلية و الخارجية حيث تكون Ti>To. تم استخدام طريقة العناصر المحددة Finite Elements)) للحل العددي لمعادلات الزخم ومعادلة الطاقة الانتقالية. تضمنت الحلول العددية استخراج كل من توزيع درجات الحرارة, توزيع السرعة بين الأسطوانتين ومعادلات انتقال الحرارة باستخدام برنامج ( Ansys ) نفذ الحل العددي لنماذج متعددة وبنسب قطرية مختلفة. بينت النتائج النظرية العملية بأن عملية انتقال الحرارة قد تمت بالتوصيل (Ra<103) حيث يكون رقم Nu اقل من (1). أما الانتقال بالحمل الحر يحدث عندما يصل رقم Ra لقيمة أعلى من 103 حيث يكون رقم Nu اكبر من (1). تم حساب رقم Nu لمدى معين لفرق درجات الحرارة(ΔT=Ti-To) تبدأ من (6.01-120.42 Co) كذلك بينت النتائج أن قيم متوسط معامل انتقال الحرارة عند القطر الداخلي والخارجي على التوالي تزداد بزيادة رقم Ra ونسبة القطر الخارجي إلى الداخلي.

Keywords


Article
ONE DIMENSIONAL MODEL FOR WATER MANAGEMENT THROUGH THE MEMBRANE OF A HYDROGEN PEM FUEL CELL

Loading...
Loading...
Abstract

This work presents a one dimensional modeling study for water movement through the membrane of a hydrogen fuel cell. The model studies the effect of electro-osmotic drag, pressure gradient and back diffusion on local water concentration through the membrane. It is found that the current density increases the water movement due to electro-osmotic drag while the pressure gradient increases the hydraulic permeation and back diffusion. It is also found that after about 30 seconds both effects are equalized and the water concentration throughout the membrane reaches equilibrium state.تم في هذا البحث تطوير موديل رياضي أحادى البعد لدراسة حركة الماء خلال غشاء خلية وقود الهيدروجين.يتناول الموديل تأثير الحركة الازموزية الكهربائية، انحدار الضغط والانتشار العكسي على التركيز الموقعي للماء خلال الغشاء. لقد أوضحت الدراسة ان زيادة كثافة التيار تزيد من حركة الماء الناتجة بسبب الحركة الازموزية الكهربائية بينما تؤدي زيادة انحدار الضغط إلى زيادة حركة الماء بسبب تيارات الحمل والانتشار العكسي. كذلك أوضحت الدراسة انه بعد 30 ثانية يحصل توازن بين تأثير الحركة الازموزية الكهربائية وتأثير تيارات الحمل والانتشار العكسي ويتساوى تركيز الماء خلال الغشاء أي تحصل حالة التوازن.


Article
NUMERICAL ANALYSIS OF THE THERMAL –STRESSES OF A PETROL ENGINE PISTON WITH DIFFERENT MATERIALS

Loading...
Loading...
Abstract

In this paper a numerical analysis is used to analyze the stresses due to thermal cycle with different aluminum alloy of piston .Finite element method was used to evaluate the coupling field (thermal –stress) on the piston .ANSYS5.4 Finite element code is used to carry out the modeling process to determine the coupling stress .Two models with three dimensions are created .The first is used to evaluate the temperature distribution through the piston volume, and the second is used to evaluate the thermal stress distribution due to heat gradient and the material different. The result show the maximum range of temperatures is 4.3 °C and increases with decreasing of material thermal conductivity .Thermal stress is concentrated on the piston edges and depends on the material types. تم خلال هذا البحث استخدام التحليل العددي للاجهادات الناتجه من دورة الحراره التي يتعرض لها مكبس محرك بنزين مصنع من سبائك مختلفه من الالومنيوم .تم استخدام طريقه العناصرالمحدده لحساب توزيع الاجهادات المرافقه للحراره على المكبس.استخدم نظام التحليل ANSYS5.4 لتنفيذ عملية النمذجه .تم بناء نموذجين ثلاثية الابعاد الاول لحساب توزيع درجة الحرارة خلال المكبس اما الثاني فيستخدم لحساب توزيع الاجهادات الحراريه الناتجه من الانحدار الحراري واختلاف مادة المكبس . اوضحت النتائج ان اقصى مدى للحراره هو (4.3 °C) ويزداد مع نقصان التوصليه الحراريه للماده . الاجهاد الحراري يتركز على حافات المكبس ويعتمد على نوع الماده.

Keywords


Article
STRUCTURAL AND THERMAL ANALYSIS OF HEAT EXCHANGER WITH TUBES OF ELLIPTICAL SHAPE
التحليل التركيبي و الحراري لمبادل حراري ذو أنابيب بيضوية الشكل

Loading...
Loading...
Abstract

An approach to select the tube wall thickness distribution of streamlined tubes intended for use in heat exchangers is developed in this study. The main goal is to retain a streamlined outer profile (resist deformation) and to prevent strain failure due to the applied internal pressure. The effect of the tube wall thickness distribution on shaped tube efficiency is also considered. The strain is calculated as a function of several dimensionless geometric ratios and the ratio of the internal pressure to elastic material modulus. Using the finite element method, a set of dimensionless design curves is created for elliptical tube geometries. From these curves, a range of possible materials and tube geometries can be selected that meet a specific strain limit. To illustrate the approach, structure-satisfied elliptical designs are selected and their thermal performance is evaluated for an automotive charge air cooler made of polymeric material. تتضمن هذه الدراسة تسهيل عملية اختيار توزيع سمك جدار الأنبوب لمنظومة الأنابيب الانسيابية المستخدمة في المبادلات الحرارية. إن الهدف الرئيسي هو الحفاظ على الشكل الانسيابي الخارجي للأنابيب ( أي مقاومة التشوه) ومنع الانهيار الانفعالي نتيجة للضغط المسلط داخل تلك الأنابيب.كما تم دراسة تأثير توزيع سمك جدار الأنبوب على كفاءته (الكفاءة الحرارية).تم حساب الانفعال كدالة لنسب هندسية لا بعديه بالاضافة إلى نسبة الضغط الداخلي إلى معامل المرونة لمادة الأنبوب. تم استخدام طريقة العناصر المحددة لإيجاد مجموعة من منحنيات التصميم اللابعدية الخاصة بالأنابيب البيضوية المقطع. هذه المنحنيات, أعطت مدى لأختيار المادة و الشكل الهندسي المحدد بانفعال معين. و لتوضيح هذه الطريقة تم اختيار مبردة هواء الشحن في السيارة ذات أنابيب بيضوية الشكل مصنعة من مادة لدائنية لتحقيق التصميم البنيوي و تخمين الأداء الحراري لها.


Article
ANALYSIS OF CRACKING OF CELLULAR CONCRETE BLOCK (THERMOSTONE)

Loading...
Loading...
Abstract

This research deals with a problem that exists during manufacturing of thermostone blocks which are produced in a company for insulation building material. Micro and macro cracks are some of those problems which reduce the resistance to fracture under loads, or causing damage to the product during manufacturing processes. The research applies practical -theoretical method to determine the mechanism of fracture, depending on taking two images, one is a stereo microscope with suitable magnification, so that all different phases can be seen as possible, the second one is a video image to show pores and cracks. A numerical solution (finite element method) was applied on the images. Chemical composition and percentage of elements and their effect on fracture behavior have been studied also. هذا البحث يعالج مشكلة تعاني منها مادة كتل الثرمستون المنتجة في احد المعامل المحلية لتصنيع مواد البناء العازلة ، وهي وجود شقوق ظاهرية ومجهريه في المنتج تؤدي إلى انخفاض مقاومة الكسر ،او حدوث تلف داخل المنتج أثناء عملية التصنيع . يتضمن البحث دراسة الاسباب المؤدية الى ذلك وكيفية المعالجة بالاضافة الى استخدام اسلوب عملي - نظري لتحديد الشقوق وميكانيكية الكسر تعتمد على اخذ صورتين احدهما مجهرية (Stereo microscope) بتكبير مناسب يظهر اغلب الاطوار، والاخرى صورة فيديو(Video image) بتكبير يظهر الشقوق والفجوات ،وتطبيق اسلوب حل عددي (finite element) ،مع مراعاة التركيب الكيميائي للمادة ونسب المواد الداخلة فيها وتأثيرها على مقاومة الكسر.


Article
BEHAVIOR OF END-RESTRAINED SHRINKAGE CRACKS OF CEMENT MORTAR WITH DIFFERENT TYPES OF CEMENT
سلوك تشققات الانكماش المقيدة من النهايات لمونة أنواع مختلفة من السمنت

Authors: Abbass Salim Abbass
Pages: 282-291
Loading...
Loading...
Abstract

The aim of study is to understand the behavior of shrinkage cracks of cement mortar, using different types of cement (O.P.C), (S.R.P.C) & (W.P.C) with mix proportion (1:2.5) cement: sand by weight, and water /cement ratio (0.5) for all series. The samples were cast in (I) shape steel moulds and had lateral restraint to resist volume changes (shrinkage & creep) in cement mortar under wetting and drying cycles (moisture content changes), the study consisted also determining compressive strength and modulus of rapture for the cement mortar. Experimental results showed that compressive strength of mortar of ( O.P.C) was greater than of mortar with (S.R.P.C)&( W.P.C)by (23%,17%,16%) ,(35%,29%,28%) at age (3,7,28) days respectively. The modulus of rapture of mortar with (O.P.C)was greater than of mortar with (S.R.P.C)&( W.P.C) at age (28)days by (23%,25%) respectively. The results showed that shrinkage cracks in samples occurred in mortar with (O.P.C), (S.R.P.C) & (W.P.C) at age (21,24,28)days after casting respectively. The crack width development of the sample with (O.P.C) was higher than the crack width development of the sample with (S.R.P.C) until age of (66) days , and after that decreased , but the crack width development of the sample with (W.P.C)stayed lower than the crack width development of the sample with (O.P.C)& (S.R.P.C) at all ages . يتناول البحث سلوك تشققات انكماش الجفاف لمونة سمنت بنوعية سمنت بورتلاندي اعتيادي ومقاوم للأملاح الكبريتية وسمنت ابيض كلا على حدة،وبنسبة خلط (2.5:1) سمنت : رمل على التوالي ونسبة ماء/سمنت ( 0.5)، تم استخدام قوالب حديدية على شكل (I) توفر التقييد اللازم من الجانبين لمقاومة التغيرات الحجمية (الانكماش والزحف) لمونه السمنت عند تغير محتوى الرطوبة فيه نتيجة(الترطيب والتجفيف) ، كذلك معرفة مقاومة الانضغاط ومعاير الكسر لمونة لمختلف أنواع السمنت موضوعة البحث . وتشير النتائج إن مقاومة انضغاط مونه السمنت البورتلاندي الاعتيادي اكبر من مقاومة انضغاط مونه السمنت البورتلاندي المقاوم للأملاح الكبريتية والسمنت الأبيض بـ(23%17%16%) و(23%29%28%)على التوالي وبالأعمار (28،7،3) يوم على التوالي ، كذلك ارتفاع معاير الكسر لنماذج مونه السمنت البورتلاندي الاعتيادي على نماذج مونة السمنت البورتلاندي المقاوم والأبيض بـ(23%،25%) على التوالي بعمر (28يوم) .كما تشير النتائج حدوث تشققات انكماش الجفاف بالأعمار (28،24،21) يوم في نماذج مونة السمنت البورتلاندي الاعتيادي و المقاوم للأملاح الكبريتية والسمنت الأبيض على التوالي.وان تطور عرض التشققات بنماذج مونة السمنت البورتلاندي الاعتيادي كانت اكبر من عرض التشققات لنماذج مونة السمنت البورتلاندي المقاوم للأملاح الكبريتية لحد عمر (66) يوم وبعدها انخفضت ، إما عرض التشققات بنماذج مونة السمنت الأبيض كان الأقل من باقي نماذج مونة السمنت البورتلاندي الاعتيادي والمقاوم للأملاح الكبريتية ولكافة الأعمار .

Table of content: volume: issue: