بهینه سازی ترمو اقتصادی و بررسی اثر چگالش در چگالنده پوسته لوله ای در حضور گازهای غیر چگالنده با رویکردی جدید

هدف از این مقاله، بهینه سازی عملکرد ترمودینامیکی و اقتصادی برای یک چگالنده پوسته لوله ای نوع TEMA-E با یک گذر لوله و یک گذر پوسته است. در این چگالنده، آب خنک کننده در درون لوله ها جریان دارد و چگالش بخار در سمت پوسته رخ می دهد. تحلیل اگزرژی چگالش بخار خالص در مخلوطی از یک گاز غیر قابل کندانس ارائه شده است. تابع هدف ترمو-اقتصادی بر اساس نرخ انتقال حرارت واقعی بر واحد هزینه ی کل با در نظر گرفتن هزینه های افت اگزرژی و هزینه های سرمایه گذاری تعریف شده است. اثرات عملکرد بهینه ی چگالنده، پارامترهای اقتصادی، اثرات فنی و پارامترهای طراحی برای به حداکثر رساندن تابع هدف، مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که تابع هدف با افزایش پارامتر هزینه افت اگزرژی، افزایش نسبت ظرفیت های گرمایی و کاهش نسبت دماهای ورودی و دمای محیط، افزایش می یابد. بهینه سازی با استفاده از روش مشتق گیری از تابع هدف، روش جستجوی الگویی و روش بهینه سازی فرا ابتکاری انجام شده است. رابطه ایی برای تابع هدف بیشینه به ازای شرایط مختلف کارکرد مبدل حرارتی بر اساس مقدار بهینه بازده حرارتی به دست آورده شده است. مقادیر بهینه متغیرهای طراحی حاصل از دو روش بهینه سازی به طور نسبی در حدود۰-۱۳% باهم تفاوت دارند؛ که این تفاوت، به نوع روش بهینه سازی و عملگرهای درونی آن بستگی دارد. باتوجه به تابع هدف ترمو-اقتصادی، دیده می شود که نتایج حاصل از بهینه سازی با استفاده از هر دو روش تقریبا یکسان و برابر ۰۸/۱۶ است.

Keywords:

بهینه سازی , کندانسور , گاز غیر چگالنده , تابع ترمو اقتصادی