تحليل و بهينه سازي لوله هاي ضربان دار در كلكتور و كندانسور يك پمپ حرارتي خورشيدي دو مرحله اي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده با توجه به افزايش روزافزون نيازهاي انرژي و مواجهه با آلودگي‌هاي ناشي از سوخت‌هاي فسيلي، و همچنين پايان‌پذير بودن سوخت‌هاي فسيلي، انرژي خورشيدي به عنوان يكي از منابع نامحدود و پاك طبيعي در نظر گرفته مي‌شود كه مي‌تواند به عنوان جايگزيني پايدار براي سوخت‌هاي معمولي در توليد انرژي به كار رود. در شرايط كنوني مصرف سوخت‌هاي فسيلي در كره‌ي زمين، لزوم استفاده از كلكتورهاي خورشيدي با هندسه‌هاي جديد، به عنوان انرژي پاك در ساختمان‌هاي مسكوني و صنعتي به عنوان يك ضرورت مورد توجه قرار گرفته است. از طرفي مطالعه بر روي افزايش بازدهي كلكتورها و كندانسورها نيز از دغدغه‌هاي پژوهشگران مي‌باشد. با توجه به اينكه كلكتور و كندانسور از مهمترين اجزاي سيكل‌هاي مرتبط با پمپ‌هاي حرارتي محسوب مي‌شوند، در اين تحقيق تاثير استفاده از كلكتور و كندانسور بر بازدهي حرارتي اين المان‌ها مورد بررسي قرار خواهد گرفت و سپس با اعمال الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي مبتني بر روش‌هاي جستجوي تصادفي همچون روش الگوريتم ژنتيك، اهداف ارتقاي بازدهي حرارتي و كاهش افت فشار سيال عامل پيگيري خواهد شد. كلكتورهاي و كندانسور پس از شبيه‌سازي، براي بهينه‌سازي در اين بخش انتخاب شده است. طول، قطر و ضخامت ورق حامل جريان ضربان‌دار در محدوده‌هاي مختلف مي‌تواند براي بهينه‌سازي انتخاب شود. در اين تحقيق مقدار افزايش بازدهي حرارتي كلكتور حامل جريان نانوسيال ضربان‌دار اولين تابع هدف براي بيشينه‌سازي معرفي مي‌شود. انتخاب متغير بازدهي به عنوان هدف طراحي، بدليل اين مساله است كه مطابق با تحليل فرمولاسيون سيكل، ارتقاي بازدهي كلي در گروي ارتقاي مقادير دمايي در مقطع خروجي كلكتور و كاهش دماي خروجي از كندانسور است. پارامتر هدف دوم مقادير افت فشار است كه بايد كمينه گردد. استفاده از جريان ضربان‌دار به دليل ماهيت منقطعي كه دارد مي‌تواند تاثير منفي در تامين آب گرم مصرفي داشته باشد، به همين دليل بهينه‌سازي بايد طوري اجرا گردد تا كمينه افت فشار در اجزاي كلكتور و كندانسور وجود داشته باشد. در اين مساله‌ي بهينه‌سازي، تلاش مي‌شود تا افزايش راندمان كلي سيكل و كاهش افت فشار جريان ضربان‌دار به صورت همزمان اجرا شود. متغيرهاي در نظر گرفته شده براي كلكتور و كندانسور، طول، قطر و ضخامت لوله‌هاي حامل جريان پالسي خواهند بود. روش كار بهينه¬سازي به اين صورت است كه در گام اول با استفاده از انتخاب متغيرها به صورت هوشمند، متغيرهاي طراحي انتخاب مي‌شوند. سپس با استفاده از چندجمله‌اي جبري با درجه‌ي مشخص توابع هدف بر اساس متغيرهاي طراحي ساخته مي‌شود. به دليل ماهيت چندهدفه‌ي مساله از چهار روش مقيد تك هدفه، روش وزن بهينه، ميانگين هندسي و MDO براي فرمول¬بندي مساله‌ي چندهدفه استفاده خواهد شد. در نهايت نتايج بهينه براي هندسه‌ي كلكتور و كندانسور سيكل با روش الگوريتم ژنتيك تحليل و نقاط بهينه انتخاب خواهد شد.

236852

تبديل انرژي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان