بهينه‌سازي چند هدفي عملكرد گرمايي لوله حرارتي هنگام استفاده از نانوسيال اكسيد آلومينيوم

Multi objective optimization of heat pipe thermal performance while using aluminium oxide nanofluid

لوله حرارتي از ابزارهاي موثر در انتقال حرارت مي باشد. استفاده از نانوسيالات، مي تواند به طور چشمگيري سبب بهبود عملكرد گرمايي لوله حرارتي شود. اما ميزان بهبود عملكرد، به پارامترهاي نانوذرات معلق در نانوسيال وابسته است. در اين مقاله با در نظر گرفتن كسر حجمي و قطر ذرات معلق در نانوسيال، به عنوان پارامترهاي طراحي و اختلاف دماي ديواره اواپراتور با كندانسور و افت فشار مايع به عنوان توابع هدف، به تعيين مقادير بهينه، جهت دست يابي به ماكزيمم عملكرد لوله حرارتي پرداخته شده است. لوله حرارتي استوانه اي به كار گرفته شده، حاوي سيال عامل نانوسيال اكسيد آلومينيوم (Al2O3) مي‌باشد. عملكرد لوله حرارتي هنگام استفاده از نانوسيال به روش CFD مدل شده و سپس نرم‌افزار GEvoM براي مدل‌سازي داده‌ها و استخراج رابطه بين ورودي‌ها و خروجي‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از الگوريتم اصلاح شده NSGAII، نمودار پارتو ترسيم شده و مقادير نقاط بهينه پيشنهادي براي متغيرهاي طراحي با استفاده از روش نگاشت بدست آمده است. نقاط طراحي پيشنهادي حاوي نكات قابل توجهي هستند كه بدون استفاده از بهينه‌سازي چند هدفي قابل محاسبه نمي باشند.

Heat pipe is an effective device for heat transferring. Using nanofluid as working fluid can significantly increase heat pipe thermal performance. But rate of the performance improvement, is dependent on parameters of the suspended nanoparticles in nanofluid. In this article, by considering nanoparticle volume fractions and diameters as design variables and the difference between the wall temperature of evaporator and condenser and liquid pressure drop as objective functions, the heat pipe performance has optimized. The used heat pipe is a cylindrical heat pipe with aluminum oxide nanofluid as working fluid. Heat pipe thermal performance while using nanofluid has modeled by CFD method and then GEvoM software has used to relate between design variables and objective functions. Using the modified NSGAII approach, pareto front has plotted and the values of recommended optimum points has obtained by mapping method. Recommended design points unveil interesting and important optimal design principles that would not have been obtained without the use of a multi-objective optimization approach.