بهینه‌سازی چندهدفه شبکه مبادله‌کن‌ حرارتی چندلوله‌ای Uشکل با درنظرگرفتن اثر نانوذرات مختلف

پژوهش حاضر به مدل سازی و بهینه سازی شبکه مبادله کن حرارتی چندلوله ای uشکل با درنظرگرفتن اثر نانوذرات مختلف در سمت لوله پرداخت. پس از مدل سازی حرارتی به روش ، بهینه سازی از دیدگاه افزایش کارآیی و کاهش هزینه کلی سالیانه به عنوان دو تابع هدف همزمان با استفاده از هشت متغیر طراحی از جمله تعداد مبادله کن حرارتی و غلظت حجمی ذرات، توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک چندهدفه صورت گرفت. به منظور کلی بودن نتایج، بهینه سازی در سه نرخ جریان جرمی مختلف سمت سرد و نانوذرات متفاوت شامل al2o3 ، و zro2 انجام و نتایج با حالت سیال پایه (آب) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که منحنی پرتو در حالت نانوذرات بهبود یافت و میزان بهبودی در حالت نانوذرات اکسیدمس به ویژه در کارآیی های بالاتر و نرخ های جریان جرمی پایین تر نانوسیال نسبت به دیگر حالات مطالعه شده محسوس تر است. علاوه بر این به دلیل بهبود عملکرد حرارتی مبادله کن در حالت نانوپژوهش حاضر به مدل سازی و بهینه سازی شبکه مبادله کن حرارتی چندلوله ای uشکل با درنظرگرفتن اثر نانوذرات مختلف در سمت لوله پرداخت. پس از مدل سازی حرارتی به روش ، بهینه سازی از دیدگاه افزایش کارآیی و کاهش هزینه کلی سالیانه به عنوان دو تابع هدف همزمان با استفاده از هشت متغیر طراحی از جمله تعداد مبادله کن حرارتی و غلظت حجمی ذرات، توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک چندهدفه صورت گرفت. به منظور کلی بودن نتایج، بهینه سازی در سه نرخ جریان جرمی مختلف سمت سرد و نانوذرات متفاوت شامل al2o3 ، و zro2 انجام و نتایج با حالت سیال پایه (آب) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که منحنی پرتو در حالت نانوذرات بهبود یافت و میزان بهبودی در حالت نانوذرات اکسیدمس به ویژه در کارآیی های بالاتر و نرخ های جریان جرمی پایین تر نانوسیال نسبت به دیگر حالات مطالعه شده محسوس تر است. علاوه بر این به دلیل بهبود عملکرد حرارتی مبادله کن در حالت نانوذرات، سطح تبادل حرارت و در نتیجه آن حجم مبادله کن برای مقادیر ثابت کارآیی به صورت قابل توجه ای کاهش یافته است. در پایان، پس از ارایه نتایج پارامترهای طراحی در برابر کارآیی، آنالیز حساسیت توابع هدف با غلظت حجمی ذرات برای یک نقطه نمونه انجام و نتایج بررسی شد.ذرات، سطح تبادل حرارت و در نتیجه آن حجم مبادله کن برای مقادیر ثابت کارآیی به صورت قابل توجه ای کاهش یافته است. در پایان، پس از ارایه نتایج پارامترهای طراحی در برابر کارآیی، آنالیز حساسیت توابع هدف با غلظت حجمی ذرات برای یک نقطه نمونه انجام و نتایج بررسی شد.

Multi-objective Optimization of Multi-tube Heat Exchanger Network Considering the Effect of Different Nanoparticles

​The present study investigated modeling and optimization of a multitube heat exchanger (MTHE) network considering the effect of different on the tube side. After thermal modeling in epsilon;NTU method, optimization was performed from the perspective of increasing effectiveness and decreasing total annual cost as 2 objective functions, using 8 parameters, including number of MTHE and concentration. In addition, was performed at 3 various cold mass flow rates and different including AL2O3, and ZrO2 (water). The results show that the Pareto front was improved in case, and the rate of improvement in CuO case, especially in higher effectiveness and lower mass flow rates is more significant compared with the other studied cases. In addition, because of the improved thermal performance of MTHE network in the case, the heat transfer surface area and consequently the volume of MTHE network for fixed values of effectiveness are significantly reduced. Finally, after display of the results of the design parameters versus effectiveness, sensitive analysis of particle concentration on the objective functions was performed for typical and the results were discussed.