a b ansari
-
در مطالعه حاضر، بهینه سازی چند هدفه عملکرد ذخیره سازی انرژی گرمای نهان در یک مبادله کن گرمایی دو لوله ای با دیواره داخلی موج دار انجام شده است که در آن هر دو دیدگاه گرمایی و سیالاتی در نظر گرفته شده است. با استفاده از نرم افزار تجاری Ansys-Fluent، از مدل k-ɛ RNG برای شبیه سازی جریان آشفته آب داغ و از مدل انتالپی-تخلخل برای شبیه سازی رفتار PCM-RT35 استفاده شده است. دامنه و تعداد موج دیواره داخلی به عنوان متغیرهای بهینه سازی و کمترین زمان شارژ PCM و افت فشار جریان آب به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده اند. علاوه بر این، از روش سطح پاسخ به عنوان روش بهینه سازی و از تابع مطلوبیت به عنوان معیار تصمیم گیری برای انتخاب سیستم بهینه استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد با افزایش دامنه و عدد موج، افت فشار در کانال افزایش یافته و زمان شارژ نیز به دلیل ایجاد گردابه و افزایش سطح انتقال گرما کاهش می یابد. همچنین نتایج بهینه سازی نشان می دهد که در مقایسه با هندسه ساده، زمان شارژ تا 45% کاهش می یابد در حالی که افت فشار حدود 5% در سیستم بهینه افزایش می یابد.
کلید واژگان: بهینه سازی چند هدفه، مبادله کن گرمایی دو لوله ای، مواد تغییرفازدهنده، دیواره مواج، روش سطح پاسخIn the present study, multi-objective optimization of latent heat energy storage performance in a double-pipe heat exchanger with wavy inner wall is carried out, in which both thermal and hydraulic perspectives are considered. By using the ANSYS-Fluent commercial software, the k-ɛ RNG model and enthalpy-porosity model are applied to simulate the turbulent flow of hot water and the behavior of PCM-RT35, respectively. The amplitude and wave number of the internal wall are considered as optimization variables, while minimizing PCM charging time and water flow pressure drop are considered as objective functions. In addition, the response surface method has been used as an optimization method and the desirability function has been used as a decision criterion for choosing the optimal system. The simulation results show that with the increase in amplitude and wave number, the pressure drop in the channel increases, while the charging time decreases due to the vortices and the increase of the heat transfer surface. Also, the optimization results show that compared to the simple geometry, the charging time is reduced by 45%, while the pressure drop is increased by about 5% in the optimized system.
Keywords: Multi-Objective Optimization, Double-Pipe Heat Exchanger, Phase Change Material, Wavy Wall, Response Surface Method -
تحلیل انتقال حرارت جابه جایی در یک کانال برای بسیاری از انواع مبدل های حرارتی، اساس طراحی، ساخت و بهینه سازی این تجهیزات می باشد. استفاده از سطوح گسترش یافته در کانال، یک روش کاربردی برای افزایش ضریب انتقال حرارت می باشد. در پژوهش حاضر، طراحی هوشمند یک مبدل حرارتی نانو سیال دو بعدی، به منظور دستیابی به شرایط عملکرد مطلوب از نظر نرخ انتقال حرارت، میزان رسوب ذرات نانو در ساختار مبدل و همچنین افت فشار سیال در طول عبور از آن، به روش عددی، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحلیل نشان می دهد که با بهینه سازی ساختار هندسی از طریق ترکیب الگوریتم ژنتیک و دینامیک سیالات محاسباتی (C F D) برای این کانال، می توان به افزایش 14/1 درصدی در آنتالپی نانوسیال عبوری، کاهش 121/11 درصدی در افت فشار نانوسیال در طول عبور و همچنین کاهش 44/8 درصدی در میزان رسوب نانوذرات درون کانال دست یافت. در مجموع، این بهبودها منجر به افزایش 82/24 درصدی در تابع برازش تعریف شده در پژوهش شده است.
کلید واژگان: مبدل حرارتی، نانو سیال، سطوح گسترش یافته، دینامیک سیالات محاسباتی، الگوریتم ژنتیک، پردازش تصویرThe Smart Design Of Heat Exchangers With Expanded Surfaces By Genetic Algorithm And Image ProcessingThe analysis of heat transfer in the channel in many types of heat exchangers, such as electric cooling equipment, solar collectors, heat exchanger systems, high-performance boilers, gas turbine blade coolers, etc., is the basis of the design, construction, and optimization. Controlling heat transfer to increase the rate of heat transfer in such systems by improving the cooling method is an effective energy engineering from the point of saving energy. Increasing the heat transfer performance in the scales of macro and microchannels is crucial. The use of expanded surfaces in the channel is a practical method to increase the heat transfer coefficient. In the upcoming article, the smart design of a two-dimensional nanofluid heat exchanger has been studied numerically in order to achieve optimal performance conditions in terms of heat transfer rate, the amount of deposition of nanoparticles in the structure of the exchanger, as well as the fluid pressure drop while passing through it. It can be seen that the geometric structure optimized by the combination of genetic algorithm and computational fluid dynamics of this channel causes an increase of 1.14% in the enthalpy of the passing nanofluid, a decrease of 11.21% in the pressure drop of the passing nanofluid, and a reduction of 8.44% percentage in the deposition of nanoparticles inside the channel and a total increase of 24.82% in the fitting function defined in terms of these three variables, compared to the channel designed in previous studies. Therefore, this optimal channel has a higher heat transfer rate with a pressure drop and a lower amount of nanoparticle deposition compared to the previous channel, which proves the ability of the genetic algorithm with computational fluid dynamics in the optimal design of all types of heat exchangers.
Keywords: Nanofluid heat exchanger design, expanded surfaces, Computational Fluid dynamics, Genetic Algorithm, Image processing
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.