آمار
| تعداد نشریات | 45 |
| تعداد شمارهها | 1,499 |
| تعداد مقالات | 18,291 |
| تعداد مشاهده مقاله | 59,376,131 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 20,752,374 |
بهینهسازی پارامترهای هندسی مبادلهکنهای صفحهای پرهدار در شبکه مبادلهکنهای گرمایی با استفاده از الگوریتم تکامل تفاضلی | ||
| مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
| دوره 52، شماره 1 - شماره پیاپی 98، اردیبهشت 1401، صفحه 21-30 اصل مقاله (751.69 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2020.11535 | ||
| نویسندگان | ||
| رضا رمضان پور جیرنده1؛ مهرانگیز قاضی* 2؛ امیرفرهنگ ستوده3؛ محمد نیکیان2 | ||
| 1دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران | ||
| 2استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران | ||
| 3استادیار، گروه محیط زیست، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله، با در نظر گرفتن هزینه نهایی به عنوان تابع هدف، به بهینهسازی مبادلهکنهای موجود در یک شبکه مبادلهکنهای گرمایی از نوع صفحهای پرهدار پرداخته میشود. به این منظور، مدلسازی هندسی، هیدرولیکی و گرمایی مبادلهکنهای صفحهپره موجود در شبکه مبادلهکن گرمایی بر اساس انتخاب پره 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 پره 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 کمینه شود. با جایگذاری پرههای 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 پرهها توسط الگوریتم تکامل تفاضلی در مقایسه با هزینه نهایی با آرایش تصادفی پرهها، کمتر میباشد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| شبکه مبادلهکنهای صفحهای پرهدار؛ بهینهسازی؛ پارامترهای هندسی؛ الگوریتم تکامل تفاضلی؛ هزینه نهایی | ||
| مراجع | ||
|
[1] Rao R.V., Saroj A., Ocloń P. and Taler J., Design optimization of heat exchangers with advanced optimization techniques: a review. Archives of Computational Methods in Engineering, Vol. 27 No.2, pp. 517-548, 2020.
[2] Shah R.K. and Sekulic D.P., Fundamentals of heat exchanger design. John Wiley & Sons, 2003.
[3] Kays W.M. and London A.L., Compact heat exchangers 1984.
[4] Picon-Nunez M., Polley G.T., Torres-Reyes E. and Gallegos-Munoz A., Surface selection and design of plate–fin heat exchangers. Applied Thermal Engineering, Vol. 19, No.9, pp. 917-931, 1999.
[5] Hajabdollahi H., Multi-objective optimization of plate fin heat exchanger using constructal theory. International Communications in Heat and Mass Transfer, 108, p.104283, 2019.
[6] Rao R.V. and Saroj A., Multi-objective design optimization of heat exchangers using elitist-Jaya algorithm. Energy Systems, Vol. 9, No.2, pp. 305-341, 2018.
[7] de Vasconcelos Segundo E.H., Mariani V.C. and dos Santos Coelho L., Design of heat exchangers using Falcon Optimization Algorithm. Applied Thermal Engineering, Vol. 156, pp. 119-144, 2019.
[8] Liu C., Bu W. and Xu D., Multi-objective shape optimization of a plate-fin heat exchanger using CFD and multi-objective genetic algorithm. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 111, pp. 65-82, 2017.
[9] Najafi H., Najafi B. and Hoseinpoori P., Energy and cost optimization of a plate and fin heat exchanger using genetic algorithm. Applied Thermal Engineering, Vol. 31, No.10, pp. 1839-1847, 2011.
[10] Picon-Nunez M., Polley G.T. and Medina-Flores M., Thermal design of multi-stream heat exchangers. Applied thermal engineering, Vol. 22, No.14, pp .1643-1660, 2002.
[11] Joda F., Tahouni N. and Panjeshahi M.H., Application of genetic algorithms in design and optimisation of multi‐stream plate–fin heat exchangers. The Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol. 91, No.5, pp. 870-881, 2013.
[12] Guo K., Zhang N. and Smith R., Design optimisation of multi-stream plate fin heat exchangers with multiple fin types. Applied Thermal Engineering, Vol. 131, pp.30-40, 2018.
[13] Linnhoff B. and Hindmarsh E., The pinch design method for heat exchanger networks. Chemical Engineering Science, Vol. 38, No.5, pp. 745-763, 1983.
[14] Serth R.W. and Lestina T., Process heat transfer: Principles, applications and rules of thumb. Academic press, 2014.
[15] Joda F., Polley G.T., Tahouni N. and Panjeshahi M.H., Improving MSHE Design Procedure Using Genetic Algorithm and Reduced Number of Sections, Int. J. Environ. Res., Vol. 7, No.2, pp. 303-318, 2013.
[16] Lv J., Jiang X., He G., Xiao W., Li S., Sengupta D. and El-Halwagi M.M., Economic and system reliability optimization of heat exchanger networks using NSGA-II algorithm. Applied Thermal Engineering, Vol. 124, pp. 716-724, 2017.
[17] Aguitoni M.C., Pavão L.V., Siqueira P.H., Jiménez L. and Ravagnani M.A.D.S.S., Heat exchanger network synthesis using genetic algorithm and differential evolution. Computers & Chemical Engineering, Vol. 117, pp. 82-96, 2018.
[18] Polley G.T., Panjeh Shahi M.H. and Picon Nunez M., Rapid design algorithms for shell-and-tube and compact heat exchangers. Chemical engineering research & design, Vol. 69, No.6, pp. 435-444, 1991.
[19] Storn R. and Price K., Differential evolution–a simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces. Journal of global optimization, Vol. 11, No.4, pp. 341-359, 1997.
[20] Mohamed A.W., An improved differential evolution algorithm with triangular mutation for global numerical optimization. Computers & Industrial Engineering, Vol. 85, pp. 359-375, 2015.
[21] Perry R. H. and Green D. W., Perry’s chemical engineers’ handbook. Mc Graw., 2015.
[22] Smith E.M., Direct thermal sizing of plate-fin heat exchangers. In International Heat Transfer Conference Digital Library. Begel House Inc., 1994. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 571 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 421 |
||