طراحی و بهینه‎سازی مبادله‎کن‎های گرمایی سه‎جریانی لوله‎ای با ساختار درختی با استفاده از نظریه ساختاری

در این مقاله اصول نظریه ساختاری به منظور مدل سازی و طراحی مبادله‎کن‎های گرمایی سه ‎جریانی لوله‎ای بسط و تعمیم داده می‎شود. هدف این است که با استفاده از اصول مربوط به نظریه ساختاری خصوصا طراحی بر اساس ساختارهای درختی بتوان عملکرد این نوع مبادله‎کن‎های گرمایی را بهبود داد. در این راستا معادلات دیفرانسیلی مربوط به انتقال گرما یک مبادله‎کن گرمایی سه جریانی استخراج و حل این معادلات به‎دست می‎آید. سپس با استفاده از اصول نظریه ساختاری و با استفاده از روش لاگرانژ یک نسبت تقسیمات برای ساختارهای متوالی در یک درخت برای مبادله‎کن گرمایی سه‎لوله‎ای استخراج می‎گردد که این رابطه حجم محاسبات را کاهش چشمگیری می‎دهد. بر این مبنا و با استفاده از مدل‎سازی‎های هندسی و گرمایی، الگوریتم طراحی یک مبادله‎کن گرمایی سه‎جریانی استخراج و بیان می‎گردد.  به منظور بررسی میزان بهبود عملکرد یک مبادله‎کن گرمایی سه‎جریانی لوله‎ای و بررسی قابلیت و کارایی روش فوق‎الذکر از یک مطالعه موردی استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می‎دهد که افت فشار و سطح انتقال گرما در مبادله‎کن‎های گرمایی ساختاری با ساختار درختی نسبت به نوع عادی آن کاهش قابل ملاحظه‎‎ای دارد.

کلیدواژه ها:

مبادله‎کن گرمایی سه‎جریانی لوله‎ای ، نظریه ساختاری ، طراحی درختی ، نسبت تقسیمات ، افت فشار ، سطح انتقال گرما