مدل سازی بازیاب حرارت به کمک الگوریتم ژنتیک بر مبنای قانون دوم ترمودینامیک

مبدل های حرارتی دو لوله یکی از مبدل های پرکاربرد در مقیاس های کوچک در صنایع شیمیایی پزشکی ساخت دارو و صنایع غذایی می باشد. طراحی بر مبنای قانون دوم ترمودینامیک و آنالیز اکسرژی، ابزار قدرتمندی در بهینه سازی و ارزیابی عملکرد سیستم های انرژی می باشد که در دو دهه ی اخیر مورد توجه محققین واقع شده است. تولید آنتروپی یک تابع هدف مهم در طراحی و بهینه سازی مبدل حرارتی می باشند که نهایتا سبب کاهش هزینه های کل و افزایش راندمان حرارتی مبدل می شود. در این مطالعه با استفاده از اصل تولید مینیمم آنتروپی ( بر مبنای قانون دوم ترمودینامیک ) به بهینه سازی ترمود ینامیکی مبدل های حرارتی دو لوله ای با جریان نانو سیال با استفاده از الگوریتم ژنتیک ( الگوریتم الهام گرفته شده از تکامل ژنتیکی داروین) پرداخته شده است. تابع هدف مساله ی بهینه سازی، تولید آنتروپی با تعریف بیژن می باشد. دو پارامتر طراحی شامل فاصله ی طولی فبن ها (SL) و فاصله عرضی فین ها (ST) و همچنین درصد نانو سیال (φ) به عنوان متغیرهای طراحی مساله ی بهینه ساز ی انتخاب شده اند. نتایج بدست آمده از بهینه سازی با تابع هدف انتروپی تولیدی تطابق خوبی با مقادیر ارایه شده در مطالعه ساهیتی و همکارانه [15] دارد. بهینه سازی مبدل حرارتی فین دار پینی بر اساس عدد تولید آنتروپی Ns به صور ت تابعی از عدد رینولدز مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش نشان داده شد که برای هر طول مبدل حرارتی، یک عدد Re بحرانی وجود دارد که در آن مقدار Sgen,ΔT و Sgen,ΔP یکسان است. در بار حرارتی ثابت، برای هر طول مبدل حرارتی، حالت بهینه ای یافت شد عدد تولید آنتروپی آن از عدد تولید آنتروپی بدست آمده در پژوهش ساهیتی [20] کمتر است. این امر به معنای توان مصرفی کوچکتر برای پمپ و همچنین تعداد پین های کمتر و هزینه ساخت پایین تر می باشد.

Keywords:

مبدل حرارتی دو لوله فین دار , الگوریتم ژنتیک GA , تولید آنتروپی , بهینه سازی تک هدفه