بررسی رفتار حرارتی- هیدرولیکی و پیش بینی پارامترهای عملکردی یک مبدل حرارتی پوسته-لوله حاوی نانوسیال آب-SiO۲-MWCNT با کاربرد هوش مصنوعی

در این پژوهش، عملکرد حرارتی و هیدرولیکی یک مبدل حرارتی پوسته-لوله با استفاده از نانوسیال هیبریدی نانو لوله کربنی-اکسید سیلیسیوم-آب به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس پارامترهای کلیدی با بهره گیری از هوش مصنوعی پیش بینی شد. شبیه سازی سه بعدی جریان آشفته در نرم افزار ANSYS Fluent انجام شد و اثر عدد رینولدز در بازه ۱۰۰۰۰ تا ۲۵۰۰۰ و کسر حجمی نانوذرات در محدوده ۰ تا ۳ درصد بر عدد ناسلت، ضریب اصطکاک و توان پمپ ارزیابی شد. نتایج نشان داد افزایش عدد رینولدز موجب افزایش قابل توجه انتقال حرارت شده و به کارگیری نانوسیال هیبریدی نیز سبب رشد بیشتر عدد ناسلت می شود، در حالی که افزایش کسر حجمی نانوذرات افت فشار و توان مصرفی پمپ را افزایش می دهد. برای پیش بینی رفتار سیستم، سه مدل رگرسیون خطی، رگرسیون ریدج و شبکه عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفت. ارزیابی مدل ها نشان داد شبکه عصبی مصنوعی بهترین عملکرد را در پیش بینی عدد ناسلت ارائه می دهد، در حالی که رگرسیون خطی برای تخمین توان پمپ و برخی پارامترهای عملکردی دقت بالاتری دارد. نتایج این مطالعه می تواند در طراحی و بهینه سازی مبدل های حرارتی پوسته-لوله با نانوسیال های هیبریدی و توسعه مدل های پیش بینی سریع عملکرد کاربرد داشته باشد.

کلیدواژه ها:

مبدل حرارتی ، نانوسیال ، انتقال حرارت ، هوش مصنوعی