كاربرد الگوريتم ژنتيك در طراحي بهينه بازياب هاي گرمايي تابشي

Design Optimization of Radiation Recuperators Using Genetic Algorithm

در اين مطالعه، كاربرد الگوريتم ژنتيك در طراحي بهينه ابعاد هندسي بازياب هاي گرمايي تابشي با آرايش جريان مخالف از ديدگاه اقتصادي با هدف دستيابي به حداقل هزينه ساخت و بهره ­برداري ارائه شده است. بازياب هاي تابشي براي بازيافت گرما از گازهاي احتراق خروجي از كوره­ هاي صنعتي دما بالا و پيش گرم كردن هواي احتراق كاربرد فراوان دارند. در اين مقاله محاسبات گرمايي بازياب با در نظر گرفتن تابش و بر مبناي روش اختلاف دماي متوسط لگاريتمي انجام شده است. از تابع هزينه كل ساليانه شامل هزينه هاي سرمايه­ گذاري اوليه و بهره ­برداري به عنوان تابع هدف براي بهينه­ سازي هندسي بازياب تابشي استفاده شده است. به كمك الگوريتم ژنتيك مقادير بهينه ابعاد هندسي بازياب گرمايي بر مبناي روش­هاي بهينه سازي تكاملي به گونه­اي تعيين شده­اند كه مقدار تابع هدف كمينه شود. بررسي صحت محاسبات طراحي و نتايج بهينه­ سازي با اعمال روش ارائه شده روي سه مورد مطالعاتي از مراجع ذكر شده، انجام شده است. تطبيق نتايج نشان مي­ دهد كه از روش پيشنهادي مي ­توان به عنوان روشي كارآمدتر از روشهاي سعي و خطا در طراحي بهينه اقتصادي بازياب‌هاي تابشي استفاده كرد.

In this study, the use of Genetic Algorithm in the optimal sizing of the radiation recuperators with counter flow arrangement is presented to achieve minimum cost of construction and operation. The radiation recuperators are extensively used to heat recovery and air preheating in high temperature industrial furnaces. In this paper, the thermal calculations of recuperator are done with regard to radiation and based on the logarithmic mean temperature difference method. The total annual cost which is the sum of the capital cost of the device and the operating cost as the objective function is used to determine the optimal geometric dimensions of the radiation recupeartors for given a heat duty. The optimal geometric dimensions of recuperator are determined by using genetic algorithm based on evolutionary optimization methods which the total cost is minimized. To confirm the results found in this study, the methodology is applied to some case studies .The results show that the proposed method can be implemented as a more efficient method of traditional trial and error process in the economic optimal design of the radiation recuperators with specific heat duty.