بهينه سازي چندهدفي شكل صفحۀ فداشونده در گرم كننده‌هاي نيروگاه شهر شازند با استفاده از تركيب CFD و الگوريتم NSGA II

Multi-objective Optimization of Devotee Plate of Heaters in Shazand Thermal Power Plant using CFD and NSGA II Algorithm

استفاده از گرم كننده ­هاي فشار بالا در صنايع مختلف نفت و گازي و نيروگاهي همانند نيروگاه شهر شازند بسيار مرسوم است. در نيروگاه مذكور جهت محافظت از تيوب شيت، از روش­هاي مختلفي همانند استفاده از صفحۀ فداشونده در ورودي سمت لوله­ ها و پيش از تيوب شيت استفاده مي­ گردد. هدف از اين مقاله يافتن شكل بهينۀ صفحۀ فداشونده به صورت چندهدفي با استفاده از تركيب ديناميك سيالات محاسباتي و الگوريتم هاي بهينه سازي چندهدفي مي باشد. با پارامتري نمودن هندسه، صفحۀ فداشونده كاملاً آزادانه مي­تواند در شكل­هاي مختلف تغيير شكل دهد به نحوي كه به صورت همزمان: بيشنيۀ سرعت ظاهر شده در گرم كننده (كه در ميزان فرسايش، خوردگي و كاويتاسيون مؤثر مي باشد) و همچنين نيروي وارده بر صفحۀ فداشونده كمينه گردند. خروجي نهايي اين فرآيند، نمودار بسيار مهم و پركاربرد به نام نمودار پارتو مي ­باشد كه در قسمت نتايج ارائه شده و مورد بحث قرار خواهد گرفت. با استفاده از اين نمودار نكات طراحي بسيار زيادي را مي توان استخراج نمود كه تنها با استفاده از رويكرد ارائه شده در اين مقاله يعني تركيب ديناميك سيالات محاسباتي و بهينه سازي چندهدفي قابل استخراج مي باشد. در پايان لازم به ذكر است كه فرآيند بهينه سازي چندهدفي در دو مرحلۀ جداگانه انجام شده است به نحوي كه در يك مرحله ضخامت صفحۀ فداشونده مي­بايست ثابت بماند (شرايط فعلي نصب شده در نيروگاه) و در حالت دوم ضخامت صفحه فداشونده نيز مي­ تواند تغيير نمايد.

In this paper, by employing the Computational Fluid Dynamics (CFD) and applying the NSGA II algorithm, the geometry of devotee plate of high pressure heaters in Shazand thermal power plant is multi-objectively optimized. In the optimization process, three geometrical design variables are changed so as to simultaneously minimize the maximum velocity in heater and minimize the force applied to the devotee plate. The three design variables are: inlet diameter of devote plate, thickness of straight part and thickness of indirect part. In the results section, the Pareto front will be presented, and it will be demonstrated that the Pareto front conveys very important results for the designing of the shape of devotee plates. Such important optimal principles would not have been obtained without the use of both CFD modeling and the multi-objective Pareto optimization approach. It should be mentioned that the MOO is performed two times. One for the case that the thickness of devotee plate is fixed and equal to 25 mm and the second times which the thickness of devotee plate can varied and is one of the design variables.