طراحی هوشمند مبدل‌های حرارتی با سطوح گسترش یافته توسط الگوریتم ژنتیک و پردازش تصویر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 Sirjan, Iran

2 دانشگاه تهران

3 استادیار، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

تحلیل انتقال حرارت جابه‌جایی در یک کانال در بسیاری از انواع مبدل‌های حرارتی، اساس طراحی، ساخت و بهینه‌سازی این تجهیزات است. استفاده از سطوح گسترش یافته در کانال یک روش کاربردی برای افزایش ضریب انتقال حرارت است. در مقاله پیش‌رو، طراحی هوشمند یک مبدل حرارتی نانو سیال دو بعدی جهت دستیابی به شرایط عملکرد مطلوب از نظر نرخ انتقال حرارت، میزان رسوب ذرات نانو در ساختار مبدل و همچنین افت فشار سیال حین عبور از آن، به روش عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. دیده می‌شود که ساختار هندسی بهینه یافته شده توسط ترکیب الگوریتم ژنتیک و دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) از این کانال، به ترتیب باعث افزایش 14/1 درصد در آنتالپی نانو سیال عبوری، کاهش 21/11 درصدی در افت فشار نانو سیال عبوری و کاهش 44/8 درصدی در میزان رسوب نانوذرات درون کانال و در مجموع افزایش 82/24 درصدی در تابع برازش تعریف شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The smart design of heat exchangers with expanded surfaces by genetic algorithm and image processing

نویسندگان [English]

  • Bahador Abolpour 1
  • Ramtin Hekmatkhah 2
  • Amir Babak Ansari 3
1 Sirjan, Iran
2 University of Tehran
3 Assistant Professor, Department of Energy, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
چکیده [English]

The analysis of heat transfer in the channel configuration in many types of heat exchangers, such as electric cooling equipment, solar collectors, heat exchanger systems, high-performance boilers, gas turbine blade coolers, etc., is the basis of the design, construction, and optimization. Controlling heat transfer to increase the rate of heat transfer in such systems by improving the cooling method is a practical energy engineering from the point of saving energy. It is very crucial to increase the heat transfer performance in the scales of macro and microchannels. Expanded surfaces in the channel are a practical method to increase the heat transfer coefficient. In the upcoming article, the smart design of a two-dimensional nanofluid heat exchanger has been studied numerically in order to achieve optimal performance conditions in terms of heat transfer rate utilizing a genetic algorithm, image processing method, and finite volume method, the amount of deposition of nanoparticles in the structure of the exchanger, as well as the fluid pressure drop while passing through it. It can be seen that the geometric structure optimized by the combination of genetic algorithm and computational fluid dynamics of this channel causes an increase of 1.14% in the enthalpy of the passing nanofluid, a decrease of 11.21% in the pressure drop of the passing nanofluid, and a decrease of 8.44%. percentage in the deposition of nanoparticles inside the channel and a total increase of 24.82% in the fitting function defined in terms of these three variables, compared to the channel designed in previous studies. Therefore, this optimal channel has a higher heat transfer rate with a pressure drop and a lower amount of nanoparticle deposition compared to the simple channels, which is proof of the ability of the genetic algorithm with computational fluid dynamics in the optimal design of all types of heat exchangers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanofluid heat exchanger design
  • expanded surfaces
  • genetic algorithm
  • and Image processing