طراحی شبکه ی مبدل های حرارتی با ضریب انتقال حرارت جابه جایی متغیر با استفاده از الگوریتم ژنتیک

طراحی و یا اصلاح شبکه ی مبدل های حرارتی توسط روش های بهینه سازی منجر به مسائلی از نوع MINLP می شود که حل آنها به دلیل حضور همزمان متغیرهای پیوسته و ناپیوسته امری دشوار است و منجر به ظهور مشکلاتی در هم گرایی می شود. زمانی که مسأله افت فشار در طراحی و یا اصلاح شبکه مبدل های حرارتی در نظر گرفته شود، به دلیل ذات غیرخطی و نامحدب روابط حاکم بر این مسائل، مشکلات هم گرایی چنین مدل-هایی بیشتر خواهد شد. روشی برای طراحی شبکه مبدل های حرارتی ارائه شده است که در آن پارامترهای ساختاری توسط الگوریتم ژنتیک و پارامترهای پیوسته به کمک فرمولاسیون غیرخطی بهینه می گردند. در ادامه به علت پرهیز از پیچیدگی مدل به دلیل روابط خاص افت فشار، افت فشار جریان ها با استفاده از نتایج فرمولاسیون غیرخطی ، به دست می آیند. در این روش هر شبکه به عنوان توالی ژن ها در نظر گرفته شده است که هر ژن حاوی تعدادی گره است و هر گره نشان دهنده آدرس یک مبدل است. با توجه به اینکه بیشتر کارهایی که تاکنون در این زمینه انجام گرفته است، بر پایه ی ثابت گرفتن ضریب انتقال حرارت جابه جایی ثابت بوده است، لذا در این تحقیق ابتدا ضرایب انتقال حرارت جابه جایی در سمت پوسته و لوله را از طریق الگوریتم کرن در طراحی مبدل ها بدست می آوریم و سپس از طریق الگوریتم ژنتیک به طراحی شبکه ی مبدل های حرارتی می پردازیم. برای حل NLP به جای بهینه سازی هم زمان متغیرها، از یک مدل جستجو برای حداقل اختلاف دمای نزدیکی در مبدل ها و نسبت تقسیم جریان ها و همچنین از یک تابع هدف اصلاح شده برای حداکثر بازیابی انرژی استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل با مراجع نشان می دهد که روش مذکور قادر به ایجاد جواب های دقیق تری در طراحی شبکه مبدل های حرارتی با هزینه سالیانه کمتر است.

کلیدواژه ها:

شبکه ی مبدل های حرارتی ، بهینه سازی ، افت فشار ، ضریب انتقال حرارت جابه جایی ، الگوریتم ژنتیک