مدلسازي عددي كوره هاي پخت شيشه سكوريت و بهينه سازي آن براساس الگوريتم ژنتيك

Numerical modeling and optimization based on genetic algorithm of tempered glass furnaces

در اين مقاله يك كوره پخت شيشه سكوريت به صورت عددي براي بررسي عملكرد انرژي مورد تجزيه و تحليل قرار مي‌گيرد. به منظور توليد شيشه سكوريت با استحكام بالا، شيشه خام بايد در داخل كوره تا دماي C°700 گرم شود. مدل‌سازي عددي با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي شبيه‌سازي شده و با بررسي مدل تابشDO توزيع دما در كوره بدست آمده است. نتايج مدسازي عددي با داده‌هاي تجربي اعتبارسنجي شده­اند. اين بهينه‌سازي چندمنظوره با هدف كاهش مصرف انرژي كوره و كاهش هزينه اوليه ساخت كوره در كنار توليد شيشه سكوريت با كيفيت بالا انجام مي­شود. اثرات چندين متغير طراحي براساس الگوريتم ژنتيك بررسي شده است. در بهينه ­سازي اثر متغيرهاي طراحي مثل فاصله بين مشعل­ ها و قطعات شيشه در داخل كوره، همچنين فاصله بين مشعل ها با يكديگر، طول كوره، عرض كوره، ارتفاع كوره، و ... مورد بررسي قرار گرفته ­است. نتايج نشان مي دهد كه كاهش طول كوره، ارتفاع كوره، فاصله مشعل ها تا قطعات شيشه و ابعاد دريچه ورودي منجر به كاهش در هزينه هاي ساخت و همچنين كاهش مصرف سوخت در كنار توليد شيشه سكوريت با استاندارد مناسب مي­شود. با وجود اينكه كاهش متغير طراحي عرض كوره نيز منجر به بهبود توابع هدف در بهينه ­سازي مي­شود، ولي مقدار آن براساس نظر طراح متناسب با كاربرد كوره مي­تواند افزايش بيابد.

In this paper, a tempering glass furnace is numerically analyzed and multi-objectively optimized for energy performance investigation. In order to manufacture high-strength tempered glass, the glass must be heated inside the furnace at above 700 °C. Numerical modeling is simulated using computational fluid dynamics and temperature distribution in the furnace is obtained by studying the radiation model. Numerical analysis results are validated with experimental data. The multi–objective optimization is performed to reduce the furnace energy consumption and the primary cost of constructing the furnace, coupled the production of high quality glass tempered. The effects of several design variables are investigated based on genetic algorithm. In optimization, the effects of several important design variables are investigated, which are: the distance between the torches and the pieces of glass inside the furnace, the distance between the torches with each other, the furnace length, the furnace width, the furnace height and ect. The results show that the variation in the value of the design variables leads to reduction in the cost of manufacturing and consumption of fuel, coupled the production of tempered glass with the appropriate standard.