عنوان مقاله :
تاثير نانوذرات بر بهينه‌سازي چند هدفه مبادله‌كن گرمايي پوسته و لوله
عنوان به زبان ديگر :
The effect of nanoparticles on multi-objective optimization of a shell and tube heat exchanger
پديد آورندگان :
معصوم پور، بابك دانشگاه ولي عصر رفسنجان - گروه مهندسي مكانيك، رفسنجان، ايران , عطايي زاده، محمد دانشگاه ولي عصر رفسنجان - گروه مهندسي مكانيك، رفسنجان، ايران , نصوحي دهنوي، احسان دانشگاه ولي عصر رفسنجان - گروه مهندسي مكانيك، رفسنجان، ايران , حاج عبدالهي، حسن دانشگاه ولي عصر رفسنجان - گروه مهندسي مكانيك، رفسنجان، ايران
كليدواژه :
بهينه‌سازي چند هدفه , كارايي , مبادله‌كن گرمايي پوسته و لوله , نانوذرات , هزينه كلي ساليانه
چكيده فارسي :
در اين مقاله اثر نانوذرات مختلف بر بهينه‌سازي فني-اقتصادي مبادله‌كن گرمايي پوسته و لوله بررسي شده است. اكسيد آلومينيوم (Al2O3)و اكسيد سيليسيوم (SiO2) به عنوان نانوذارت بكار گرفته شده است. مدل‌سازي حرارتي بر اساس روش "ε-NTU" و بهينه‌سازي توسط الگوريتم ژنتيك چندهدفه براي افزايش كارايي و كاهش هزينه كلي ساليانه استفاده شده است. جانمايي لوله، قطرلوله، نسبت گام لوله، طول لوله، تعداد لوله، نسبت فاصله‌ي بفل، نسبت برش بفل، اختصاص جريان، تعداد گذر لوله و همچنين غلظت حجمي نانوذرات به عنوان ده متغير طراحي در نظر گرفته شده است. نتايج به صورت يك مجموعه حل (جبهه بهينه پرتو) نمايش داده شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه كارايي و هزينه كلي ساليانه در حالت نانوذرات بهبود يافته است. به عنوان مثال 4.174% و 2.028% بهبود كارايي به ترتيب براي نانوذرات اكسيد آلومينيوم و اكسيد سيليسيوم نسبت به حالت بدون نانوذرات در مقادير ثابت هزينه كلي ساليانه برابر با $/year5000 ، مشاهده شده است. علاوه بر اين اثر نانوذرات بر برخي از مشخصه‌هاي مبادله‌كن گرمايي مطالعه و نتايج ارائه شده است.
چكيده لاتين :
Effect of different nanoparticle on thermo-economic optimization of a shell and tube heat exchanger (STHE) is investigated in this
paper. Aluminum oxide (Al2O3) and silicon dioxide (SiO2) are used as nanoparticles. Thermal modeling by "ε-NTU" method and
multi-objective optimization using genetic algorithm is used to increase effectiveness and reduce total annual cost. Tube
arrangement, tube diameter, tube pitch ratio, tube length in each pass, tube number, baffle spacing ratio, baffle cut ratio, cold stream
flow allocation, tube pass number and particles volumetric concentration are considered as ten design parameters. The results as a set
of solutions (Pareto optimal front) is displayed. The results showed that efficiency and total annual cost improved in the case with
nanoparticles. For example, 4.174% and 2.028%, improvement in the effectiveness are find respectively for aluminum oxide and
silicon oxide compared with base fluid and for a fixed value of annual cost=5000 $/year. Furthermore, the effect of nanoparticle on
some of heat exchanger specifications is studied and results are reported.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك دانشگاه تبريز
