مقاله

طراحی و بهینه سازی مبدل های گرمایی چند جریانه با در نظر گرفتن نوع پره و تغییر ویژگی های فیزیکی سیال

چکیده

تاکنون روش­های گوناگونی برای طراحی مبدل­های چندجریانه ارایه شده است، اما در بیشتر الگوریتم­های موجود، ویژگی­های فیزیکی کلیه جریان­ها در طول مسیر انتقال گرمای ثابت فرض شده ­است. در این پژوهش، روشی پیشنهاد شده ­است که اثر تغییر ویژگی­های فیزیکی سیال را در نظر می­ گیرد. این قابلیت به همراه در نظرگرفتن افت فشار جریان­های موجود، الگوریتم قدرتمندی را برای تخمین سطح شبکه پیش از طراحی فراهم می­ سازد. در این روش وابستگی ویژگی­های فیزیکی از جمله ظرفیت گرمایی ویژه، ویسکوزیته، دانسیته و هدایت گرمایی به تغییر دما مورد توجهقرار می­ گیرد. بنابراین کلیه­ی پارامترهای مؤثر در رابطه­ی افت فشار به طور دقیق ­تری محاسبه می­ شوند. این کار با معرفی ضریب ­های تصحیحی در هدف­ گذاری و طراحی شبکه مبدل گرمایی شامل جریان­های مایع و گاز صورت گرفته ­است. بر این اساس، نتیجه دقیق­تر و قابل اعتمادتری برای مرحله­ های هدف ­گذاری و طراحی مبدل چند جریانه به دست می­ آید. همچنین، در میان روش­های گوناگون برای طراحی مبدل­های گرمایی چند جریانه، روشی که همراه با بهینه ­سازی افت فشار جریان­ها، بهترین پره را برای هر جریان برگزیند پیشنهاد نشده ­است. این پژوهش روش جدیدی در طراحی این مبدل­ها بر پایه ­ی استفاده از افت فشارهای بهینه ارایه می­ دهد که تلفیقی از مفهوم فناوری پینچ و الگوریتم ژنتیک است. تابع هدف مسئله، هزینه کل سالیانه است که هزینه­ های سطح و هزینه تأمین افت فشار جریان­ها را شامل می­ شود. نتیجه­ ها نشان­ دهنده آن است که با درنظر گرفتن ویژگی­های فیزیکی متغیر به جای ثابت فرض کردن آنها، حجم مبدل و هزینه کل سالیانه به ترتیب به میزان 3/27% و 5 /13% با دقت بیشتری محاسبه خواهد شد. همچنین با بهینه ­سازی افت فشار، میزان حجم مبدل و هزینه سالیانه کاهش خواهد یافت که این میزان در حالت انجام عمل بهینه­ سازی بر مسئله با لحاظ خواص فیزیکی متغیر به میزان 28/4% کاهش در حجم مبدل و 92/4% کاهش در هزینه کل سالیانه را نشان می­ دهد.

اسناد مشابه