بررسي عددي و بهينه سازي چند هدفه مبدل حرارتي پره – لوله، داراي شيار و برآمدگي بر روي ديواره لوله با استفاده از الگوريتم ژنتيك

دانشگاه ولي عصر(عج) رفسنجان

كارشناسي ارشد

امروزه به دليل محدوديت¬هاي منابع انرژي و افزايش هزينه¬ها، در راستاي بهينه¬سازي مصرف انرژي، طراحي و ساخت مبدل¬هايي با راندمان بالاتر و حجم كمتر به شدت مورد توجه قرار گرفته است، بنابراين روش¬-هاي مختلفي جهت افزايش انتقال حرارت در مبدل¬ها پيشنهاد شده است. محققان به منظور افزايش انتقال حرارت از روش¬هاي مختلف فعال و غير-فعال استفاده مي¬كنند. در روش¬هاي فعال از انرژي خارجي به منظور افزايش انتقال حرارت در مبدل حرارتي استفاده مي¬شود. براي مثال استفاده از هم زن¬ها و امواج مغناطيسي جزو اين دسته از روش¬ها مي-باشد. همچنين روش¬هاي غير¬فعال به روش¬هايي گفته مي¬شود كه با ايجاد تغييراتي در ساختار مبدل حرارتي و يا تغيير سيال جاري در مبدل به بهبود انتقال حرارت كمك مي¬شود. استفاده از لوله¬هاي موج¬دار، لوله-ها با سطوح گسترش يافته و توربولاتور¬هاي مختلف جز اين دسته از روش-هاي بهبود انتقال حرارت مي¬باشند. همچنين استفاده از نانو سيالات به عنوان سيال مورد استفاده در مبدل¬هاي حرارتي نيز بر عملكرد و كارايي آنها تاثير دارند. مطالعات در زمينه تاثير پارامترهاي مختلف از جمله انتقال حرارت و افت فشار در مبدل¬هاي حرارتي به سه طريق تجربي، تحليلي و عددي انجام مي¬پذيرد. با تو¬جه به پرهزينه بودن مطالعات تجربي مطالعات عددي با نرم¬افزارهايي از قبيل فلوئنت و سي اف ايكس مي¬تواند گزينه¬ي بهتري براي جايگزيني مطالعات تجربي باشد. در اين پايان¬نامه به بررسي عددي بهبود عملكرد حرارتي لوله داراي شيار و برآمدگي بر روي ديواره آن با استفاده از تغيير و تاثير برخي از پارامترهاي هندسي، پرداخته شد. مطالعه بر روي دو هندسه متفاوت ، يكي ايجاد شيار بر روي ديواره (GG) و ديگري استفاده همزمان از شيار و برآمدگي بر روي ديواره لوله (GR) انجام شده است. پارامترهاي اين مطالعه به صورت تغيير نسبت گام (PR=2,4 and 7)، تغييرات نسبت ارتفاع شيار و برآمدگي (DR=1,2and 3) و محدوده¬ي رينولدز بين 10000<Re<38000 تعريف شده است. سپس تغييرات در ميزان عدد ناسلت و ضريب اصطكاك با توجه به عدد رينولدز ارائه شد. سپس مدلسازي حرارتي و بهينه سازي چند هدفه براي مبدل حرارتي پره - لوله (FTHE) داراي شيار و برآمدگي بر روي ديواره لوله مورد بررسي قرار گرفته است. دو فاكتور هزينه كل و حداكثر بازده حرارتي به عنوان دو تابع هدف در نظر گرفته شده است. ده متغير طراحي بهينه براي مطالعه حاضر عبارتند از تعداد گذر لوله، قطر بيروني لوله و همچنين طول هاي سمت سرد، گرم و بدون جريان همراه با گام¬هاي طولي، عرضي، گام پره، نسبت گام شيار و برآمدگي و نسبت ارتفاع شيار. نتايج نشان داد كه با افزايش نسبت گام شيارها و برآمدگي ها ناسلت و فاكتور اصطكاك، كاهش مي¬يابد. با كاهش نسبت ارتفاع شيار و برجستگي ناسلت و فاكتور اصطكاك، افزايش مي¬يابد. با افزايش نسبت گام و نسبت ارتفاع شيارها عملكرد حرارتي، افزايش مي¬يابد

56273

دانشگاه وليعصر رفسنجان

سجاد صيفوري

مكانيك

حسن حاج عبداللهي