بهینه سازی ترمودینامیکی طراحی مبدل های حرارتی پوسته و لوله با استفاده از الگوریتم های فراابتکاری

thesis
abstract

مبدل های حرارتی تجهیزاتی هستند که به منظور انتقال موثر گرما بین دو یا چند سیال که در دماهای متفاوتی قرار دارند، مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به شرایط عملیاتی موجود و اهداف معین شده در فرآیند تبادل حرارت، شکل های مختلفی از مبدل های حرارتی در صنعت توسعه یافته اند. در این میان، مبدل های نوع پوسته و لوله متداول ترین مبدل های حرارتی هستند که به دلیل ظرفیت بالای انتقال حرارت، ساختار ساده، ضریب اطمینان بیشتر و همچنین تطبیق پذیری با گستره ی وسیعی از شرایط عملیاتی، در بسیاری از کاربردها نظیر گرمایش و تهویه ی هوا، فرآیندهای تولید قدرت، کاربردهای پالایشگاهی و صنایع پتروشیمی، به خدمت گرفته شده اند. با وجود محدودیت دسترسی به منابع انرژی، مبادله ی حرارت بصورت کارآمدتر و با بهره وری بیشتر در فرآیندها، یکی از راه های موثر برای حفظ انرژی و جلوگیری از مواجهه با بحران های ناشی از اتلاف آن خواهد بود. از این لحاظ، طراحی بهینه ی مبدلهای حرارتی در راستای دستیابی به بازدهی بالا و حصول سود بیشتر در فرآیند مبادله ی انرژی، اهمیت قابل توجهی می یابد. در زمینه ی طراحی بهینه ی مبدلهای حرارتی، تاکنون رویکردها و روشهای مختلفی مد نظر قرار گرفته اند. رویکردهای بهینه سازی را می توان با توجه به نوع و یا عملکرد متغیّری که به منظور کمینه یا بیشینه شدن در طرح نهایی مبدل انتخاب می گردد، به صورت زمینه های بهینه سازی اقتصادی، بهینه سازی حرارتی و یا بهینه سازی ترمودینامیکی تقسیم بندی نمود. روشهای طراحی بهینه نیز بر اساس استراتژی هایی که برای حل مسائل بهینه سازی به کار برده می شوند، می توانند متفاوت باشند. الگوهای سنتی که عمدتاً بر پایه ی روش سعی و خطا در فرآیند طراحی استوار هستند، مستلزم محاسبات طولانی و زمان بری بوده که ارائه ی یک طرح بهینه را در همه ی مسائل موردی تضمین نمی کنند. از این رو، در دهه ی اخیر تلاشهای فراوانی به منظور دستیابی به طراحی بهینه ی مبدلهای حرارتی، با استفاده از روشهای تکاملی و فراابتکاری صورت گرفته است. در میان روشهای تکاملی و فراابتکاری، « الگوریتم رقابت استعماری» با نرخ همگرایی بالاتری نسبت به سایر الگوریتم ها، جدیدترین و پرطرفدارترین روشی است که تاکنون در طراحی بهینه ی بسیاری از سیستمها مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به این موضوع، بررسی نتایج حاصل از اعمال الگوریتم یاد شده بر فرآیند طراحی بهینه ی مبدلهای حرارتی پوسته و لوله با رویکردی ترمودینامیکی، موضوع مطالعاتی جدیدی خواهد بود که به عنوان هدف نهایی این پایان نامه، در قالب دو مسئله ی طراحی مورد توجه قرار خواهد گرفت. بهینه سازی مبدل های حرارتی، با انتخاب یکی از مختصه های وابسته ی مبدل به عنوان تابع هدف و تلاش برای حداقل یا حداکثر نمودن آن در جریان فرآیند طراحی، صورت می گیرد. در این مطالعه، به منظور ارائه ی رویکردی ترمودینامیکی در طراحی بهینه ی مبدل های پوسته و لوله، نرخ آنتروپی تولید شده در مبدل، توسط نسبت نرخ انتقال حرارت به دمای ورودی سیال سرد، بدون بعد گردیده و عدد بدون بعد حاصل، به عنوان هدف مینیم سازی در نظر گرفته شده است؛ در نهایت با استفاده از الگوریتم فراابتکاری رقابت استعماری، نتایج این بهینه سازی در دو مسئله ی موردی استخراج گردیده اند.

similar resources

طراحی و ساخت مبدل حرارتی مایع ـ گاز با استفاده از لوله های گرمایی

لوله های گرمایی وسایلی با قابلیت انتقال حرارت بالا هستند با توجه به خصوصیات حرارتی آنها، تحقیقاتی در رابطه با تئوری و ساخت مبدل حرارتی مایع ـ گاز (رادیاتور) با استفاده از لوله های گرمایی صورت گرفته است. مبدل حرارتی ساخته شده از 18 عدد ترموسیفون (لوله گرمایی بدون فتیله) در دو ردیف به صورت آرایشی هندسی مثلثی تشکیل شده است. حرارت از آب گرم به قسمت پایین ZrO2 مبدل حرارتی ( بیرون تبخیر کننده لوله ...

full text

بهینه سازی مبدل حرارتی پوسته لوله‌ای به کمک الگوریتم ژنتیک و ازدحام ذرات

انتقال حرارت و هزینه دو پـارامتر مهـم در طراحی مبدل‌ها بشمار می‌روند. از طرفی، در اغلب مسائل مهندسی، اهداف مورد نظر برای بهینه سازی در تعارض با یکـدیگر هسـتند. بطوریکـه بـا بهبـود یـک هدف، هدف دیگر بسمت نا مطلوب پیش می‌رود، این مسئله در ایـن نوع از مبادله کن گرما نیـز وجـود دارد بطوریکـه بـا افـزایش انتقـال حرارت (مطلوب)، سطح حرارت، هزینه و افت فشار نیـز بـالا مـی رود. بنابراین بجای یک جواب دست...

full text

بهینه سازی مبدل حرارتی لوله پوسته به کمک الگوریتم ژنتیک

کاهش وزن مبدلهای حرارتی لوله پوسته مورد استفاده در صنایع گوناگون از اهمیت خاصی برخوردار می باشد، از دلایل این کار می توان به محدودیت وزن در بعضی از صنایع و کاهش هزینه ساخت را نام برد. به دلیل دخیل بودن پارامترهایی با مقادیر گسسته در این مسئله از جمله تعداد راه لوله و نسبت فاصله بین مراکز دو لوله به قطر لوله و نحوه آرایش لوله ها و قطر داخلی و خارجی لوله تا کنون روشهای مختلفی برای حل این نوع مسائ...

15 صفحه اول

بهینه سازی مبدل حرارتی پره صفحه ای با استفاده از الگوریتم PSO

در کار حاضر، الگوریتمی برای بهینه سازی مبدل حرارتی پره-صفحه ای با استفاده از کمینه کردن نرخ رشد آنتروپی، هزینه کل سالیانه و ترکیبی از آن‌دو ارائه شد. از الگوریتم تکاملی PSO برای بدست آوردن جوابهای بهینه استفاده شد. ابتدا نرخ رشد آنتروپی به تنهایی به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شد و در ادامه هزینه کل سالیانه مبدل بعنوان تابع هدف بهینه سازی انتخاب گردید. طول مبدل، فرکانس پره، تعداد لایه های عبور ...

full text

طراحی بهینه خطوط لوله با استفاده از الگوریتم بهینه سازی چند هدفه ازدحام ذرات (MOPSO)

در بیشتر موارد تعیین همزمان مقدار بهینه پارامترهای موثر در طراحی خطوط لوله بسیار مشکل است. لذا یافتن راه حلی که بتواند بطور هم زمان چند تابع هدف مستقل را که به چند پارامتر مشترک وابسته اند را بهینه نماید، بسیار با اهمیت است. هدف این مقاله بهینه نمودن ضخامت، قطر و سرعت سیال دریک خط لوله با مشخصات معلوم می باشد که با تعریف دو تابع هدف هزینه و دبی عبوری سیال و با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی چند...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


document type: thesis

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی ارومیه - دانشکده مکانیک

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023