Table of content

Al-Qadisiyah Journal for Engineering Sciences

مجلة القادسية للعلوم الهندسية

ISSN: 19984456
Publisher: Al-Qadisiyah University
Faculty: Engineering
Language: Arabic and English

This journal is Open Access

About

Al-Qadisiyah Journal for Engineering Sciences (QJES), ISSN: 1998-4456, was established in 2008. The Journal, in its current form, is intended to contribute to the state of the art in all fields of engineering research.
The Journal is a peer-reviewed journal and is published by the Faculty of Engineering, University of Al-Qadisiyah. The journal is now published Quarterly(March, June, September and December).

Loading...
Contact info

College of Engineering - Al-Qadisiyah university - Al-Diwaniya province - Rep. of Iraq box ( 1759 ) - fax (00964 (0) 36 652663) - Tel: +964(780)1432941
E-mail: engjou@qu.edu.iq

Table of content: 2008 volume:1 issue:1

Article
OPTIMAL SELECTION OF HEAT TRANSFER SURFACES FOR PLATE-FIN HEAT EXCHANGERS
الاختيار الأمثل لسطوح انتقال الحرارة لمبادلات صفيحة-زعنفة الحرارية

Loading...
Loading...
Abstract

The surface selection method is the performance evaluation criteria (PEC) to reach an optimum surface selection. The method is not limited to surfaces found in the literature, but will accommodate any type of the heat transfer surfaces. The capability is demonstrated by the surface of selection of gas /gas plate-fin heat exchanger. A general methodology for plate-fin heat exchangers surface selection has been shown and applied for a specific illustration problems. The objective of the present work can be summarized as the selection of the plate-fin surfaces (high performance surfaces) depending on the qualitative and quantitive consideration for low Re.


Article
A Study for Design and Performance of a Cool and Zero Emission Engine Using Liquid Nitrogen as a Working Fluid
دراسة تصميم وأداء محرك بارد وعديم التلوث باستخدام النتروجين السائل كمائع شغل

Loading...
Loading...
Abstract

تم استخدام النتروجين السائل LN2 كمائع شغل لمحرك يعمل على أساس دورة رانكن المفتوحة Open .Rankine Cycle ان هذا المحرك تم تصميمه نظرياً بحيث يحقق اكبر عملية انتقال حرارة خلال شوط التمدد Expansion Stroke باستخدام مبادلات حرارية هوائية، حيث إن هذا المحرك لا يوجد فيه أي احتراق بل تمدد لضغط النتروجين السائل فقط .إذا كانت كمية الحرارة الداخلة خلال شوط التمدد كبيرة , فان هذا المحرك يعوض عن استخدام المحركات الكهربائية من ناحية القدرة الخارجة وكلفة التشغيل في حالة الإنتاج بالجملة. كل هذه التحديات الهندسية تم دراستها في هذا البحث. بالإضافة إلى العديد من الطرق اللازمة للحصول على التمدد الايزوثيرمي Isothermal Expansion Liquid Nitrogen LN2 is used as a working fluid for an engine using an open Rankine cycle. Ambient heat exchangers are used to open power the engine that is configured to maximize heat transfer during the expansion stroke, where in this engine no combustion will occur, but only expansion to LN2. If sufficient heat input during the expansion process can be realized, then this engine would provide greater automotive ranges and lower operating costs than those of electric vehicles currently being considered for mass production. This engineering challenges has been evaluated and several means of achieving isothermal expansion are discussed.


Article
ESIMATION OF SOIL BEARING CAPCITY FOR CLOSELY SPACED STRIP FOOTINGS USINGTHE
تخمين قابلية تحمل التربة لأسس شريطية متقاربة بأستخدام طريقة العناصر المحددة

Loading...
Loading...
Abstract

The effect of footing closeness (of three parallel similar strip footings at equal distance from each other) on soil bearing capacity is studied using the finite element method. Flexible and Rigid (surface and buried) footings resting on clayey (under undrained conditions) and sandy soils, are analyzed. The effect on bearing capacity due to footings interference is expressed by the efficiency factor (Ef), which represents the ratio between the bearing capacity of the closely-spaced footings and that of a similar single footing under the same conditions. The results show negligible effect of interference on the bearing capacity of flexible footings. The closeness of rigid strip footings, generally, results in increasing the soil bearing capacity. The embedment depth has a suppressing effect on interference when the footings are very close to each other. تم دراسة تأثير تقارب ثلاثة أسس شريطية (متماثلة ومتوازية وعلى أبعاد متساوية من بعضها) على قابلية تحمل التربة باستخدام طريقة العناصر المحددة. تم تحليل أسس مرنة وأخرى صلدة (سطحية ومدفونة) تستند على نوعين من التربة ؛ طينية تحت ظروف عدم البزل ورمليه. لقد تم التعبير عن مقدار التأثير على قابلية التحمل والناجم عن تقارب الأسس بواسطة معامل الكفاءة (Ef) حيث يمثل النسبة بين قابلية تحمل الأسس المتقاربة وقابلية تحمل أساس منفرد مماثل تحت ظروف مشابهة. لقد أفرزت النتائج تأثيراً مهملاً للتقارب على قابلية تحمل الأسس المرنة. إن تقارب الأسس الشريطية الصلدة يؤدي بصورة عامة إلى زيادة قابلية التحمل . لقد كان لدفن الأساس فعل أخمادي على تأثير التداخل عند التقارب الكبير للأسس


Article
SHEAR TRANSFER STRENGTH OF STEEL FIBER REINFORCED CONCRETE
مقاومة انتقال القص للخرسانة المسلحــة بالألياف

Authors: Sallal R. Alowaisy --- Muhaned A. Shallal
Pages: 16-31
Loading...
Loading...
Abstract

Push-off tests were performed and a finite element model was adopted to study the influence of steel fibers on shear transfer strength of concrete. Nine push-off specimens were used. The specimens were divided into three groups each of a definable amount of steel fibers. Also, the amount of steel stirrups crossing the shear plan was variable. The results show that the use of steel fibers in combination with steel stirrups can minimize the required amount of stirrups and improve strength and ductility. Comparing test and theoretical results with the provisions of ACI-05 Code, it is concluded the ACI-05 shear-friction method gives a very conservative estimate of shear transfer

Keywords


Article
ELECTROLYTIC PREPARATION OF COPPER POWDERWITH PARTICLE SIZE LESS THAN 63µm
التحضير الكهروكيميائي لمسحوق النحاس بحجم حبيببي اقل من(63µm )

Authors: Ali H. Abbar
Pages: 32-45
Loading...
Loading...
Abstract

An electrochemical cell consisting of two electrodes (Lead-6%antimony alloy cathode and copper anode, (99.9%)) was used to study the electrolytic preparation of copper powder with particle size less than (63µm) directly as powdery form. Copper sulphate dissolved in sulfuric acid solution was used as electrolyte. The produced powder was thoroughly washed with an acidified distilled water and absolute ethanol, then dried under an inert atmosphere at 80oC, and classified by screening. Samples of prepared powder were taken to determine their purity by atomic absorption. The effects of current density, metal ion concentration, sulfuric acid concentration, and electrolysis time on the weight percent of copper powder less than (63µm), yield and current efficiency were studied.
It was found that copper powder with particle size less than (63µm) can be prepared at a weight percent (79.7% ) and current efficiency( 75%) using cathode current density (0.16 A/cm2),copper ion concentration(5gm/l),sulfuric acid concentration(100gm/l)temperature(25-30oC)and electrolysis time equal to(2hr). The prepared powder having an apparent density (2.24 gm/cm3) and specific surface area (421 X 103 cm2/gm). Its average particle size was (42 µm) and its purity was (99.7%)
تم استخدام خليه كهروكيميائيه مؤلفه من قطبين احداهما كاثودي مصنوع من سبيكه رصاص-6%انتيمون والأخر انودي مصنوع من النحاس ذو نقاوة (99.9%) .تم استخدام الكتروليت من كبريتات النحاس مذابه في حامض الكبريتيك.المسحوق الناتج تم غسله جيدا بماء محمض ومقطر ومن ثم بالأيثانول ثم تجفيفه تحت جو خامل بدرجة حراره (80oC)تبع ذلك تصنيفه حسب الحجم الحبيبي .تم اخذ نماذج من المسحوق المحضر وحددت نقاوته باستخدام تقنية الأمتصاص الذري .تم دراسة تاثير كل من كثافة التيار,تركيز ايون النحاس ,تركيز حامض الكبريتيك وزمن التحلل الكهربائي على النسبه الوزنيه للمسحوق الناتج ذو الحجم الحبيبي الأقل من (63µm ),الأنتاجيه,وكفائة التيار وجد انه بالأمكان تحضير مسحوق النحاس ذو الحجم الحبيبي الأقل من(63µm) بنسبه وزنيه لاتقل عن(79.7%) وكفائة تيار (75% )عند استخدام كثافة تيار (0.16 A/cm2 )وتركيز ايونات النحاس(gm/l 5) مذابه في حامض الكبريتيك ذو تركيز (l 100gm/ ) وإجراء عملية التحلل اكهربائي بدرجة حراره(25-30oC) بزمن تحلل (2hr. ).المسحوق المحضر عند هذه الظروف كانت كثافته الظاهريه (2.24 gm/cm3 ) و ذو مساحه سطحيه نوعيه (421 X 103 cm2/gm ) ومعدل حجم حبيبي (42 µm )ونقاوه (99.7% ) .


Article
OPTIMUM HYDRAULIC DESIGN FOR INVERTED SIPHON
التصميم الهيدروليكي الامثل للسيفون المعكوس

Authors: Thulfikar Razzak Al- Husseini
Pages: 46-59
Loading...
Loading...
Abstract

In this research, optimum hydraulic design for siphon has been studied depending on the method of optimization (Modified Hooke and Jeeves) with some modifications. Some modifications on this method have done. These modifications are: 1- Modification on the assumed initials base points 2- Modification on the value of step length 3- Modification on the value of the reduced step length at each trial. The siphon shapes that used in this study are pipe, square, and rectangular. The materials that used are concrete and steel for designing inverted siphon.
A computer program depending on the method of (Modified Hooke and Jeeves) has written for optimum hydraulic design of inverted siphon structure with "Quick- Basic" language. Many examples solved by using this program to make insure the accuracy of it.
في هذا البحث تم دراسة التصميم الهيدروليكي الامثل بالاعتماد على طريقة ( Modified Hooke and (Jeeves مع بعض التعديلات التي أجريت عليها خلال هذا البحث.أن تلك التعديلات على هذه ألطريقة يمكن تلخيصها للاتي:1- تعديلات على النقطة الابتدائية المفروضة 2- تعديلات على قيمة الخطوة 3- تعديلات على قيمة الخطوة المخفضة المضافة في كل محاولة. لقد تم عمل برنامج حاسب بلغة "Quick- Basic" بالاعتماد على طريقة (Modified Hooke and Jeeves ) للتصميم الهيدروليكي الامثل للسيفون، وتم تطبيق عدة أمثلة محلولة باستخدام هذا البرنامج للتأكد من دقته.

Keywords

Optimum --- hydraulic --- inverted siphon


Article
THE EFFECTS OF TWO SHAFT GAS TURBINE OPERATING CONDITIONS ON THE OVERALL PERFORMMANCE
تأثيرات ظروف التشغيل على الاداء الحراري الاجمالي لمنظومة التوربين الغازي ذات العمودين

Loading...
Loading...
Abstract

In this research, we study the effect of the some parameters (gas turbine speed, power turbine speed, mass flow rate of air, mass flow rate of fuel, compression ratio, air to fuel ratio and inlet compressor temperature) on the overall system efficiency, alternator efficiency and the overall heat efficiency of the two shaft gas turbine system, the working fluid was propane. Firstly we checked the experimental results by plotted the (T-S diagram) between the experimental and analytical solution and then we study the effect of the above parameters on the overall system efficiencies. Also we checked the effect of the inlet compressor temperature on the overall gas turbine performance .From these results, we can notes the increasing of the compression ratio and the power turbine speed will increase the overall efficiency, overall heat efficiency and decreasing the alternator efficiency, at the same time is increase the gas turbine efficiency خلال البحثِ الحالي تم دراسة تأثير بَعْض المتغيرات مثل (سرعة دوران التوربين الغازي ، سرعة دوران توربين القدرة ، معدل جريان الهواء و معدل جريان الوقودِ ، نسبة الانضغاط ونسبة كمية الوقود إلى الهواء ودرجة حرارة الهواء الداخل الى الضاغط (Compressor)) على الكفاءة العامِّة للمنظومِة الغازية، الكفاءة الحرارية للمنظومِة وكفاءة المولد الكهربائي التي تستعمل البروبانً كوقودِ ، أولاً تم أجراء مقارنة بين النتائج المختبرية بالاعتماد على رسم مخطط الـ(T-S ( النظري والتحليليِ وبعد ذلك تم دراسة حساب تأثير المتغيرات على الأداءِ العامِّ للمنظومِة الغازية. ايضا تاثير درجة حرارة الهواء الداخل للضاغط على فاعلية المنظومة تم دراستها. مِنْ هذه النَتائِجِ يُمْكِنُ أَنْ نُلاحظَ زيادةَ نسبة الانضغاط وسرعة دوران التوربين الغازي يؤدي إلى زيَاْدَة الكفاءة العامِّة للمنظومِة الغازية و الكفاءة الحرارية للمنظومِة وتقليل كفاءة المولد الكهربائي وفي نفس الوقت يؤدي إلى زيَاْدَة سرعة دوران توربين القدرة.


Article
THE EFFECT OF THE ENVIROMENT CONDITION ON THE UNSTEADY STATE SHELL AND TUBE HEATEXCHANGER
تأثير الظروف الخارجية على الحالة الانتقالية للمبادل الحراري ذو الأنبوب والغلاف

Authors: Ali Meer Ali Jasim Al-Zamily
Pages: 76-94
Loading...
Loading...
Abstract

The effect of the environment (surrounding) conditions on the effectiveness of the heat exchanger for different working fluids are discussed here. The heat transfer between the heat exchanger external wall and environment are considered taken by radiation and convection. The convection heat transfer coefficient between the heat exchanger wall and the environment is taken as temperature dependence and the heat exchanger external wall is assumed a grey body. We analyzed the effect of the environment conditions on two type of heat exchanger working fluid, low viscid fluid (water) and medium viscid fluid (oil SAE-30). Because of the time is very effected factor on the heat transfer, then the unsteady state of the fluid inside the heat exchanger are assumed and analyzed in the present article. The increase of the emissivity, environment heat coefficient and environment temperature will decrease the hot fluid effectiveness and increase the entropy generation number. The fluid effectiveness is very effected by the environment specially when the working fluid has lower viscosity for same flow rate. The finite difference techniques is used to solve the unsteady state differential equations for the hot and cold fluid. تأثيرَ الظروف البيئيةِ (الظروف الخارجية المحيطة) على فعالية المبادّلِ الحراري لأنواع مختلفة من الموائع تم مناقشتها هنا. انتقال الحرارة بين الجدار الخارجي للمبادّلِ الحراريَ والبيئةِ المحيطة يحدث بالإشعاعُ والحملِ. أن معامل انتقالِ الحرارةَ بالحمل بين الجدار الخارجي للمبادّلِ الحراريَ والبيئةِ المحيطة اعتبر معتمد على درجةِ الحرارة وجدار المبادّلِ الحراري اعتبر كجسم رمادي. تم دراسة تأثيرَ الظروف البيئةِ على نوعان من موائع المبادل الحراري كالتالي: سائلَ منخفض اللزوجة (ماء) و سائل متوسّط اللزوجة (زيت SAE-30). بسبب أن عاملُ الوقتِ مهم جداً في عملية انتقال الحرارةَ، لذلك تم فرض الحالة الغير مستقرة للسائلِ داخل المبادّلِ الحراري. زيادة انبعاثية الإشعاع ومعاملِ انتقال الحرارة ودرجةِ حرارة البيئةِ المحيطة سَيَنْقصانِ فعالية السائلَ الحارَ ويَزِيدانِ العشوائية المتولدة (Entropy Generation). إنّ فعالية المبادّلِ الحراري تتاثر جداً بالبيئةِ المحيطة وخصوصاً عندما تكون لزوجةُ السائلِ واطةُ لنفسِ معامل الجريان. طريقة الفروقات المحدودةِ تُستَعملُ لحَلّ المعادلات التفاضليةِ للحالة الغير مستقرةِ للسائلِ الحارِ والباردِ.


Article
EFFECT OF MAGNETIZED WATER ON THE PROPERTIES OF CEMENT MORTARS AT THE EARLIER AGES
تأثير الماء الممغنط على خواص المونة السمنتية في الأعمار المبكرة

Authors: Adnan Flayih Hassan
Pages: 95-108
Loading...
Loading...
Abstract

This study had been conducted to investigate the influence of magnetized water on the properties of cement mortars such as initial and final setting time, consistency and compressive strength with various water/cement ratios at the ages of 1 and 7 day. Results of (50) specimens with different shapes had been adopted, which represented mortars specimens having compressive strength ranging from (5.5) to (32.5) MPa, initial setting time ranging from (4) to ( 32) minutes and final setting time ranging from (303) to (546) minutes, by using two types of mixing water , first one is tap water , and the other is magnetized water.The results showed that the use of magnetized water in producing cement mortars lead to increase in the compressive strength and decreasing in the initial and final setting time with compare to use of tap water. Results also showed that the optimum water/cement ratio give best compressive strength under the conditions of this study was (0.45). أجريت هذه الدراسة للتحري عن تأثير استخدام الماء الممغنط على خواص المونة السمنتية, كزمن التجمد الابتدائي و النهائي و القوام و مقاومة الانضغاط باستخدام نسب ( ماء/ سمنت ) مختلفة , مقاومة الانضغاط تم فحصها بعمر 1 و 7 يوم . تم اعتماد نتائج 50 نموذج ذات مقاومة انضغاط تـــــراوحت بين ( 5.5) و ( 32.5) MPa , زمن تجمد ابتدائي تراوح بين (4) و ( 32) دقيقة و زمن تجمد نهائي تـراوح بين ( 303) و (546) دقيقة وباستخدام نوعين من ماء الخلط , الأول هو ماء الحنفية و الثاني هو الماء الممغنط. النتائج بينت إن استخدام الماء الممغنط في إنتاج المونة السمنتية يؤدي إلى زيادة مقاومة الانضغاط و نقصان في زمن التجمد الابتدائي و النهائي بالمقارنة مع استخدام ماء الحنفية . أما أفضل نسبة ( ماء/ سمنت ) أعطت أعلى مقاومة انضغاط في ظل ظروف هذه الدراسة كانت (0.45).


Article
OPTIMUM DESIGN OF STEEL FRAMES COMPOSED OF TAPERED MEMBERS USING STRENGTH AND DISPLACEMENT CONSTRAINTS WITH GEOMETRICALLY NONLINEAR ELASTIC ANALYSIS
التصميم الأمثل للمنشات الحديدية المركبة من أعضاء غير موشورية و باستخدام محددي الإزاحة و المقاومة تحت تأثير السلوك غير الخطي و المرن للمنشأ

Authors: Haitham Ali Bady
Pages: 109-125
Loading...
Loading...
Abstract

Design of steel tapered member under combined axial and flexural strength is somewhat complex if no approximations are made. However, recent Load Resistance Factor Design (LRFD) of the AISC code has treated the problem with sufficient accuracy and ease. The aim of this study is to present an algorithm for the optimum design of steel frames composed of tapered beams and columns with I-section in which the width is taken as constant, together with the thickness of web and flange, while the depth is considered to be varying linearly between joints .The objective function which is taken as the weight of the steel frame is expressed in terms of the depth at each joint. Both the displacement and combined axial and flexural strength constraints are considered in the formulation of the design problem .The strength constraints are expressed as a nonlinear function of the depth variables. The optimality criteria method is then used to obtain a recursive relationship for the depth variable under the displacement and strength constraints. Numerical examples are presented to demonstrate the practical application of the algorithm يعتبر تصميم العضو الإنشائي غيرالموشوري تحت تأثير الأحمال المركبة المحورية وأحمال الانثناء من الأمور المعقدة بعض الشيء إذا لم تستخدم بعض الحلول التقريبية في صياغة المعادلات التصميمية , ان المدونة الأمريكية LRFD التابعة للمعهد الأمريكي للمنشات الحديدية تعاملت مع هذه المسالة بطريقة بسيطة نسبيا وبدقة لأبأس بها. ان الهدف من هذا ابحث هو تقديم طريقة ومن ثم مخطط انسيابي للتصميم الأمثل للهياكل الحديدية المؤلفة من أعضاء لاموشورية (أعمدة, جسور ) ومكونة من مقاطع على شكل حرف( I ) بحيث يكون عرض المقطع مع سمك الشفة و الوتر ثابتين بينما عمق المقطع يكون متغيرا على طول ذلك. ان الدالة المطلوبة في هذه الدراسة تمثل الوزن الكلي للمنشأ ولذلك تم التعبير عن هذه الدالة بدلالة سمك المقطع العرضي للعضو في كل نهاية من نهايتيه . تم الأخذ بنضر الاعتبار محددي الإزاحة و المقاومة في كتابة المعادلات التصميمية . تم التعبير عن دالة محدد المقاومة بصيغة غير خطية وبدلالة سمك المقطع أيضا , ومن ثم وباستخدام محدد الامثلية تم الحصول على عدة علاقات تكرارية متتالية للمتغير التصميمي (سمك المقطع الإنشائي) تحت محددي الإزاحة و المقاومة . تم تطبيق الأسلوب المقترح على مجموعة من الأمثلة لتوضيح فعالية التقنية المتبعة والبرنامج المستخدم .

Keywords

Design --- tapered --- steel --- axial --- flexural --- strength --- constraints --- optimum --- nonlinear --- stability


Article
Experimental Study of the Effect of Zinc Borate on Flame Retardancy of Carbon- Kevlar Hybrid Fibers Reinforced Composite Materials
دراسة عملية لتأثير بورات الخارصين على إعاقة اللّهب لمواد مركبة مقواة بألياف كاربون- كيفلار الهجينة

Loading...
Loading...
Abstract

This study aims to investigate possibility to increase the flame retardancy for composite materials by addition of a flame retardant material which represent the zinc borate as a coating layer of (4mm) thickness on the surface of composite material consist of araldite resin reinforced by hybrid fibers from carbon and kevlar fibers as a consecutive layers which be as a woven roving (º 90 - º 0). Then, this system (flame retardant material and composite material) was exposed to a direct flame which generated from oxyacetylene flame (up to 3000ºC) and gas flame (2000ºC) under different exposure distances (10,15, and 20mm), and study the range of resistance of flame retardant material layer to the flames and protected the substrate where we used the method of measuring the surface temperature opposite to the flame where we obtained the better results with large exposed distance and large percentage from protective layer which is zinc borate (30%) for both types of flames , as well as the flame resistance will be increased with decrease the flame temperature . تهدف هذه الدراسة لبحث امكانية زيادة إعاقة اللّهب للمواد المركبة عن طريق إضافة مادة معيقة للّهب والتي تمثل بورات الخارصين بشكل طبقة طلاء بسمك (4mm) على سطح المادة المركبة المكونة من راتنج الإرلدايت المقوى بألياف هجينة من ألياف الكاربون وألياف كيفلار بشكل طبقات متتابعة والتي تكون بشكل ظفائر محاكة ثنائية الإتجاه (º 90 - º 0) . بعدها عرض هذا النظام (المادة المعيقة للّهب و المادة المركبة) إلى لّهب مباشر متولد من شُعلة أُوكسي أستيلينية بدرجة حرارة أكثر من (3000ºC) ولهب متولد من شُعلة غازية بدرجة حرارة(2000ºC) وبمسافات تعرض مختلفة (20mm,15mm,10mm) ودراسة مدى مقاومة طبقة المادة المعيقة للّهب لحرارة الشُعلتين ومدى حمايتها للمادة المركبة الواقعة تحتها حيث تم إعتماد طريقة قياس درجة حرارة السطح المقابل للشعلة في قياس درجة الحرارة المنتقلة خلال هذا النظام حيث تم الحصول على أفضل النتائج عندما تكون مسافة التعرض كبيرة و أكبر نسبة للطبقة الحامية والتي هي بورات الخارصين (نسبة %30) ولكلا الشعلتين إضافة إلى ذلك تزداد المقاومة للّهب كلما قلت حرارة الشُعلة

Table of content: volume:1 issue:1