بهینه‌سازی پارامترهای هندسی مبادله‌کن‌های صفحه ای فین دار در شبکه مبادله‌کن‌های حرارتی با استفاده از الگوریتم تکامل تفاضلی

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تاکستان، تاکستان، ایران

3 هیات علمی و معاون پژوهشکده انرژی و محیط زیست پژوهشگاه نیرو

4 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

چکیده

در این مقاله، با در نظر گرفتن هزینه نهایی به عنوان تابع هدف، به بهینه‌سازی مبادله‌کن‌های موجود در یک شبکه مبادله‌کن‌های حرارتی از نوع صفحه‌ای فین-دار پرداخته می‌شود. به این منظور، مدلسازی هندسی، هیدرولیکی و حرارتی مبادله‌کن‌های صفحه‌پره موجود در شبکه مبادله‌کن حرارتی بر اساس انتخاب فین و مشخصات هندسی، مبنای بهینه‌سازی می‌باشد. در این مرحله با استفاده از الگوریتم محاسبه سطح ارائه شده و الگوریتم تکامل تفاضلی، پنجاه و هفت نوع فین استاندارد و گسسته با ده پارامتر‌ هندسی مختلف (β، fs، δ، dh، τ، s،a ، b،x و y)، به نحوی در دو سمت گرم و سرد مبادله‌کن‌های شبکه انتخاب می‌شوند، تا هزینه نهایی مینیمم شود. با جایگذاری فین‌های بهینه توسط الگوریتم تکامل تفاضلی در مبادله‌کن‌های جریان مخالف شبکه، مقادیر مساحت کل شبکه، هزینه یوتیلیتی، هزینه سرمایه‌گذاری، هزینه پمپاژ سیال و هزینه نهایی محاسبه شدند. نتایج نشان می‌دهد که هزینه نهایی شبکه با آرایش بهینه فین-ها توسط الگوریتم تکامل تفاضلی در مقایسه با هزینه نهایی با آرایش تصادفی فین‌ها، کمتر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات