انتخاب سطح و طراحی مبدل حرارتی پلیت - فین با استفاده از روش الگوریتم طراحی سریع

با وجود روشهای متنوع بهبود راندمان مبدلهای حرارتی، مهندسین همچنان نیازمند شاخص هایی هستند که عملکرد این دستگاههای حرارتی را توسط آنها ارزیابی کنند. در این مقاله ضمن مرور مهمترین شاخص ها رابطه مناسبتری برای انتخاب سطوح انتقال حرارت در طراحی مبدلهای حرارتی فشرده توسعه و ارائه شده است. این شاخص عملکردی عوامل فرایندی مهمی مانند افت فشار را با توجه به ملاحظات حرارتی و هیدرولیکی و همچنین اثرات تداخل مقاومتها( شامل مقاومتهای حرارتی، مقاومت ناشی از جرم گرفتگی ها ، دیواره و غیره) را که قبلا از آنها صرفنظر می شد در نظر گرفته و تا حدود زیادی شرایط عملیاتی را به طور واقعی در خود گنجانیده است . در این مقاله بر اساس این شاخص توسعه یافته روشی برای طراحی مبدل های حرارتی پلیت فین فشرده ارائه شده است که در آن دستیابی به ماکزیمم افت فشار مجاز و قابل دسترس به عنوان هدف طراحی در نظر گرفته شده است. این روش بر اساس توسعه یک مدل ترموهیدرولیکی که رابطه بین افت فشار ضریب انتقال حرارت و حجم مبدل را ارائه می کند بنا نهاده شده است . یک روش ساده نیز برای انتخاب سطح و بر اساس مفهوم شاخص عملکرد حجم (vpi) ارائه شده است . سطوحی که حجمهای کوچکتری را ایجاد می کنند vpi بزرگتری خواهند داشت. سطوح بر اساس vpi مقایسه و نمودارهایی برای انتخاب سطوحی با بهترین عملکرد تهیه شده است. انتخاب سطح و طراحی همزمان برای دسترسی به افت فشار کامل با استفاده از نمودارهای vpi و مدل ترموهیدرولیکی محقق می شود. الگوریتمهای طراحی برای آرایش جریان متقاطع ارائه و نتایج با مقایسه با مورد مطالعاتی ذکر شده در مقاله آزمایش شده اند. با استفاده از نمودارهای vpi سطوحی که بیشترین شاخص عملکردی را در محدوده رینولدز عملیاتی داشته اند انتخاب و با استفاده از برنامه رایانه ای مبدل مورد نظر طراحی و سپس حجم کل مبدل به دست آمده است. به این ترتیب مبدلهایی طراحی شده اند که حجمهایی تا چندین برابر کوچکتر از حجم موارد مطالعاتی ذکر شده داشته اند.