تاثیر نانوذرات بر بهینه‌سازی چند هدفه مبادله‌کن گرمایی پوسته و لوله

Abstract

در این مقاله اثر نانوذرات مختلف بر بهینه‌سازی فنی-اقتصادی مبادله‌کن گرمایی پوسته و لوله بررسی شده است. اکسید آلومینیوم (Al2O3)و اکسید سیلیسیوم (SiO2) به عنوان نانوذارت بکار گرفته شده است. مدل‌سازی حرارتی بر اساس روش "ε-NTU" و بهینه‌سازی توسط الگوریتم ژنتیک چندهدفه برای افزایش کارایی و کاهش هزینه کلی سالیانه استفاده شده است. جانمایی لوله، قطرلوله، نسبت گام لوله، طول لوله، تعداد لوله، نسبت فاصله‌ی بفل، نسبت برش بفل، اختصاص جریان، تعداد گذر لوله و همچنین غلظت حجمی نانوذرات به عنوان ده متغیر طراحی در نظر گرفته شده است. نتایج به صورت یک مجموعه حل (جبهه بهینه پرتو) نمایش داده شده است. نتایج نشان می‌دهد که کارایی و هزینه کلی سالیانه در حالت نانوذرات بهبود یافته است. به عنوان مثال 4.174% و 2.028% بهبود کارایی به ترتیب برای نانوذرات اکسید آلومینیوم و اکسید سیلیسیوم نسبت به حالت بدون نانوذرات در مقادیر ثابت هزینه کلی سالیانه برابر با $/year5000 ، مشاهده شده است. علاوه بر این اثر نانوذرات بر برخی از مشخصه‌های مبادله‌کن گرمایی مطالعه و نتایج ارائه شده است.