مدل سازي و بهينه سازي سيستم هاي بازيافت حرارت در سيستم هاي تهويه

كارشناسي ارشد

چكيده مبدل هاي حرارتي فشرده با نسبت سطح حرارتي به حجم بيشتر از 700 متر مربع بر متر مكعب و قطر هيدروليكي كمتر از 6 ميلي متر كاربردهاي زيادي در مهندسي بخصوص در تهويه مطبوع دارند. امروزه طراحي و بهينه سازي انواع مبدل هاي حرارتي به دليل كمبود روز افزون منابع انرژي، بسيار مورد توجه قرار دارد. يكي از انواع مبدل هاي حرارتي، مبدل هاي حرارتي فشردة صفحه-پره اي مي باشند. در اين نوع مبدل هاي حرارتي هر دو سمت گرم و سرد توسط پره هايي، مساحت انتقال حرارت افزايش يافته است. از انواع پره هاي بكار گرفته شده در اين نوع از مبدل هاي حرارتي، مي توان به پره هاي موجي، صفحه اي، جابجا شده يا كنگره اي، سوزني و كركره اي اشاره كرد. در اين پايان نامه از پره هاي مستطيلي جابجا شده يا كنگره اي استفاده شده است. اين نوع پره ها بدليل فشردگي بالا (اشغال حجم كمتر)، بازده انتقال حرارت بالا و قابليت اطمينان بالا (استحكام بالا) در مبدل هاي حرارتي صفحه-پره اي براي كاربردهايي نظير سيستم هاي خنك كاري هواپيماها، تهويه مطبوع و . . . مورد استفاده قرار مي گيرند. همچنين، اين نوع پره ها بدليل شكسته شدن لايه هاي مرزي انتقال حرارت بالاتري نسبت به پره هاي ساده و همچنين نسبت به پره هاي كركره اي مستحكم تر و قابليت اطمينان بالاتري را دارند. در اين پايان نامه، مدل سازي گرمايي، مدل سازي هزينه و بهينه سازي مبدل حرارتي صفحه-پره اي با پره هاي كنگره اي واقع در يك هواساز براي يك نمونه پژوهشي (رستوراني در شهر ايروان، كشور ارمنستان) ارائه شده است. براي مدل سازي گرمايي از روش طراحي ε-NTU كيز و لاندن استفاده شده و سپس مدل سازي هزينه انجام شده است. چهار پارامتر ارتفاع پره، ضخامت پره، گام پره و طول پره بعنوان پارامترهاي طراحي در مدل سازي و بهينه سازي در نظر گرفته شده است. روش بهينه سازي چند هدفه با استفاده از الگوريتم ژنتيك براي بهينه سازي دو تابع هدف، بيشينة كارايي و كمينة هزينه سالانه كل انجام شده است. نتايج حاصل از طراحي بهينه، مجموعه اي از پاسخ هاي بهينه مي باشند، كه پاسخ هاي بهينة پارتو مي نامند. براي انتخاب بهترين پاسخ از جبهة پارتو از روش انتخاب LINMAP استفاده شده است كه نتيجة تمام اين كارها، مبدل حرارتي صفحه-پره اي با پره هاي كنگره اي با كارايي 88/0 و هزينه سالانه كل 90/504 دلار بر سال بوده است. بازگشت سرماية اين مبدل 88/25024 دلار بر سال بوده كه طي مدت زمان تقريباً ده ماهه به سيستم باز مي گردد. حساسيت سنجي، بر اثر تغييرات افزايشي و كاهشي دو پارامتر قيمت برق و دماي هواي تازه ورودي به مبدل انجام شده و نتايج حاصل از آن ارائه شده است. واژه‌هاي كليدي: بازيافت حرارت تهويه يا بازيافت انرژي تهويه ، مبدل حرارتي صفحه-پره اي ، پره هاي مستطيلي جابجا شده ، بهينه سازي چند هدفه ، الگوريتم ژنتيك .

189425

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر سپهر صنايع