تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,312 |
تعداد مقالات | 16,134 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,721,907 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,388,900 |
بهینهسازی چندهدفی انتقال گرما و میدان سیال با پرنتل های مختلف در مبادلهکنهای جریان عرضی | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
مقاله 14، دوره 50، شماره 4 - شماره پیاپی 93، بهمن 1399، صفحه 115-119 اصل مقاله (463.81 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2021.10635 | ||
نویسندگان | ||
حامد صفی خانی* 1؛ عرفان جباری2 | ||
1دکتری مهندسی مکانیک / دانشگاه صنعتی امیزکبیر | ||
2دانشگاه اراک | ||
چکیده | ||
در این مقاله بهینهسازی چندهدفی انتقال گرما و میدان سیال در مبادلهکنهای جریان عرضی با آرایش مثلثی و مربعی، با بهرهگیری از تکنیکهای دینامیک سیالات محاسباتی و الگوریتم ژنتیک چندهدفی انجام میگیرد. در ابتدا، جریان سیال به صورت عددی در 150 مبادلهکن با شکل هندسی مختلف با استفاده از تکنیکهای عددی حل شده و تمامی پارامترهای عملکردی مهم شامل: میزان شار حرارتی، حداکثر دمای دیوارهها، افزایش دمای سیال و افت فشار سیال در مبادلهکنهای مذکور محاسبه میشود. سپس، دادههای عددی محاسبه شده برای بهینهسازی چندهدفی جریان سیال در مبادلهکنهای جریان عرضی با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفی مورد استفاده قرار میگیرند. در فرآیند بهینهسازی چندهدفی، دو پارامتر هندسی به عنوان متغیر طراحی وجود دارند و توابع هدف متضاد نیز، حداکثر نمودن مقدار انتقال گرما و حداقل نمودن افت فشار در مبادلهکنها میباشند. در قسمت نتایج، نمودار پارتو که شامل اطلاعات مهم و مفید در طراحی حرارتی و سیالاتی مبادلهکنهای مذکور میباشد، برای هر دو چیدمان مثلثی و مربعی ارائه شده است و به تفصیل به بحث و بررسی در مورد ابعاد مختلف آن پرداخته شده است. | ||
کلیدواژهها | ||
مبادلهکنهای جریان عرضی؛ بهینه سازی چندهدفی؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ الگوریتم ژنتیک چندهدفی | ||
مراجع | ||
[1] Sanaye S. and Hajabdollahi H. Multi-objective optimization of shell and tube heat exchangers, Applied Thermal Engineering, Vol. 30, pp. 1937-1945, 2010. [2] Costa L.H. and Queiroz M. Design optimization of shell-and-tube heat exchangers. Applied Thermal Engineering, Vol. 28, pp. 1798-1805, 2008. [3] Ramananda K. Rao, U. Shrinivasa and J. Srinivasan. Synthesis of cost optimal shelland- tube heat exchangers. Heat Transfer Engineering Vol. 12, No. 3, pp. 47-55, 1991. [4] Fesanghary M., Damangir E.and Soleimani I.. Design optimization of shell and tube heat exchangers using global sensitivity analysis and harmony search algorithm. Applied Thermal Engineering , Vol. 29, pp. 1026-1031, 2009. [5] Ponce-Ortega J.M., Serna-Gonzalez M., Salcedo-Estrada L.I. and Jimenez- Gutierrez A.. Minimum-investment design of multiple shell and tube heat exchangers using a MINLP formulation. Chemical Engineering Research and Design Part A (October 2006). [6] Ponce-Ortega J.M., Serna-Gonzalez M.and Jimenez-Gutierrez A.. Use of genetic algorithms for the optimal design of shell-and-tube heat exchangers. Applied Thermal Engineering , Vol. 29, pp. 203-209, 2009. [7] Ravagnani M.A.S.S. and Caballero J.A.. Optimal heat exchanger network synthesis with the detailed heat transfer equipment design. Computers and Chemical Engineering Vol. 31, pp. 1432-1448, 2007. [8] Caputo A.C., Pelagagge P.M. and Salini P.. Heat exchanger design based on economic optimization. Applied Thermal Engineering, Vol. 28, pp. 1151-1159, 2008. [9] Özçelik Y.. Exergetic optimization of shell and tube heat exchangers using a genetic based algorithm. Applied Thermal Engineering , Vol. 27, pp. 1849-1856, 2007. [10] Bejan A., G. Tsatsaronis and M. Moran. Thermal design and optimization. Wiley Interscience (1995). [11] Johannessen E., L. Nummedal and S. Kjelstrup. Minimizing the entropy production in heat exchange. International Journal of Heat and Mass Transfer , Vol. 45, pp. 2649-2654, 2002. [12] Sun S., Y. Lu and C. Yan. Optimization in calculation of shell-and-tube heat exchanger. International Communication in Heat and Mass Transfer Vol. 20 pp. 675-685, 1993. [13] Agarwal A. and S.K. Gupta. Jumping gene adaptations of NSGA-II and their use in the multi-objective optimal design of shell and tube heat exchangers. Chemical Engineering Research and Design , Vol. 86, pp. 123-139, 2008. [14] Hilbert R., G. Janiga, R. Baron and D. Thevenin. Multi-objective shape optimization of a heat exchanger using parallel genetic algorithms. International Journal of Heat and Mass Transfer Vol. 49, pp. 2567-2577, 2006. [15] Liu Z. and H. Cheng. Multi-objective optimization design analysis of primary surface recuperator for microturbines. Applied Thermal Engineering Vol. 28 pp. 601-610, 2008. [16] Tian Z. , L. Ma, B. Gu, L. Yang, F. Liu. Numerical model of a parallel flow minichannel evaporator with new flow boiling heat transfer correlation. International Journal of Refrigeration Vol . 35 pp. 135-144, 2015. [17] Huang L., V. Aute, R. Radermacher. A model for air-to-refrigerant microchannel condensers with variable tube and fin geometries. International Journal of Refrigeration. Vol. 40, pp. 269-281, 2014. [18] Tian Z., B. Gu, L. Yang, F. Liu, Performance prediction for a parallel flow condenser based on artificial neural network, Applied Thermal Engineering, Vol. 63, pp. 459- 467, 2014. [19] Rao R., V. Patel, Thermodynamic optimization of cross flow plate-fin heat exchanger using a particle swarm optimization algorithm, International Journal of Thermal Sciences, vol. 49, pp. 1712-1721, 2010. [20] Fabbri G., A genetic algorithm for fin profile optimization. International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 40, pp. 2165-2172, 1997. [21] Kobus C.J., R.B. Cavanaugh, A theoretical investigation into the optimal longitudinal profile of a horizontal pin fin of least material under the influence of pure forced and pure natural convection with a diameter-variable convective heat transfer coefficient, ASME Journal of Heat Transfer , Vol. 128, 2006. [22] Deb K., Agrawal S., Pratap A.and Meyarivan T., A fast and elitist multi-objective genetic algorithm: NSGA-II”. IEEE Trans Evolutionary Computation, Vol. 6, pp. 182-97, 2002. [23] Safikhani H., Akhavan-Behabadi M. A., Nariman-Zadeh N. and Mahmoodabadi M. J., Modeling and multi-objective optimization of square cyclones using CFD and neural networks, Chemical Engineeing Research and Design, Vol. 89, pp. 301–309, 2011. [24] Sanaye S. and Hajabdollahi H., Thermal-economic multi-objective optimization of plate fin heat exchanger using genetic algorithm, Applied Energy, Vol. 87, pp. 1893–1902, 2010. [25] Sanaye S. and Dehghandokht M., Modeling and multi-objective optimization of parallel flow condenser using evolutionary algorithm, Applied Energy , Vol. 88, pp. 1568–1577, 2011. [26] Safikhani H, Modeling and multi-objective Pareto optimization of new cyclone separators using CFD, ANNs and NSGA II algorithm, Advanced Powder Technology , Vol. 27, pp. 2277-2284, 2016. [27] Damavandi MD, Mousavi SM, Safikhani H, Pareto optimal design of swirl cooling chambers with tangential injection using CFD, GMDH-type of ANN and NSGA-II algorithm, International Journal of Thermal Sciences , Vol. 122, pp. 102-114., 2017. [28]Safikhani H, Eiamsa-Ard S, Multi-objective optimization of turbulent tube flows over diamond-shaped turbulators, Heat Transfer Engineering , Vol. 37, pp1579-1584, 2016. [29] Bejan A, Convective Heat Transfer, Wiley, 2003. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 251 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 272 |