طراحي شبكه‌ي مبدل‌هاي حرارتي با ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي متغير با استفاده از الگوريتم ژنتيك

طراحي و يا اصلاح شبكه‌ي مبدل‌هاي حرارتي توسط روش‌هاي بهينه‌سازي منجر به مسائلي از نوع MINLP مي‌شود كه حل آنها به دليل حضور همزمان متغيرهاي پيوسته و ناپيوسته امري دشوار است و منجر به ظهور مشكلاتي در هم گرايي مي‌شود. زماني كه مسأله افت فشار در طراحي و يا اصلاح شبكه مبدل‌هاي حرارتي در نظر گرفته شود، به دليل ذات غيرخطي و نامحدب روابط حاكم بر اين مسائل، مشكلات هم گرايي چنين مدل هايي بيشتر خواهد شد. روشي براي طراحي شبكه مبدل‌هاي حرارتي ارائه شده است كه در آن پارامترهاي ساختاري توسط الگوريتم ژنتيك (GA) و پارامترهاي پيوسته به كمك فرمولاسيون غيرخطي (NLP) بهينه مي‌گردند. در ادامه به علت پرهيز از پيچيدگي مدل به دليل روابط خاص افت فشار، افت فشار جريان ها با استفاده از نتايج فرمولاسيون غيرخطي، به دست مي‌آيند. در اين روش هر شبكه به عنوان توالي ژن ها در نظر گرفته‌شده است كه هر ژن حاوي تعدادي گره است و هر گره نشان‌دهنده آدرس يك مبدل است. با توجه به اينكه بيشتر كارهايي كه تاكنون در اين زمينه انجام گرفته است، بر پايه‌ي ثابت گرفتن ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي ثابت بوده است، لذا در اين تحقيق ابتدا ضرايب انتقال حرارت جابه‌جايي در سمت پوسته و لوله را از طريق الگوريتم كرن در طراحي مبدل‌ها بدست مي‌آوريم و سپس از طريق الگوريتم ژنتيك به طراحي شبكه‌ي مبدل‌هاي حرارتي مي‌پردازيم. براي حل NLP به جاي بهينه‌سازي هم زمان متغيرها، از يك مدل جستجو براي حداقل اختلاف دماي نزديكي در مبدل‌ها و نسبت تقسيم جريان‌ها و همچنين از يك تابع هدف اصلاح‌شده براي حداكثر بازيابي انرژي استفاده‌شده است. مقايسه نتايج حاصل با مراجع نشان مي‌دهد كه روش مذكور قادر به ايجاد جواب هاي دقيق‌تري در طراحي شبكه مبدل‌هاي حرارتي با هزينه ساليانه كمتر است.