اثر پارامترها ي موثر بر روي بهينه سازي سطوح گسترش يافته مبدل حرارتي هوا خنك با استفاده از تيوري ساختاري

The effect of drastic parameters on optimization of developed layers in heat exchanger using constructural theory

در كار حاضر بهينه سازي مبدل حرارتي هوا خنك با استفاده از تيوري ساختاري بژان و همچنين نرم افزار فلوينت بررسي شده است. براي حل مسيله، دو محدوديت به صورت همزمان در فرايند بهينه سازي اعمال مي شود: اول سطح لوله ثابت A و دوم نسبت سطح تبادل حرارت كلي به سطح لوله ثابت ?. با استفاده از اين دو قيد و تيوري مذكور بهترين هندسه كه هندسه اي متقارن از لوله و پره است به دست آمده و اثرات پارامترهايي همچون افت فشار، عدد استانتون، نسبت ضرايب انتقال حرارت جابجايي، نسبت ضرايب هدايت، تعداد پره ها و ... بررسي شد. براي لوله اي به طول 5.8 سانتي متر و شعاع 4.3 سانتي متر بهينه ترين نسبت قطر پره به قطر لوله 1.88 و بهينه ترين تعداد پره 7 عدد به دست آمد. سپس با استفاده از نرم افزار فلوينت و كد نوشته شده در نرم افزار متلب هندسه به دست آمده از لحاظ ارتفاع پره ها و همچنين فواصل بين پره ها بررسي شد و با توجه به قيود در نظر گرفته شده، ساختاري انتخاب شد كه انتقال حرارت از كليه پره ها يكسان باشد. ديده شد كه ميزان انتقال حرارت باز هم بهينه تر شد و به ميزان 6.2 درصد افزايش پيدا كرد.

In the present work, optimization of air-cooled heat exchanger using structural theory of Bejan using fluent software has been investigated. Two constraints are applied in the optimization process: the first one is to fix the overall area of heat exchanger, A, and second, the ratio of fraction of total heat exchange surface in the fixed pipe, ?. Using these two constraints and the aforementioned theories, the best geometry, which is a symmetric geometry of the tube and the fins, was obtained. Furthermore, the effect of parameters such as pressure, Stanton number, ratio of fraction of the convective heat transfer coefficients, ratio of fraction of the conductivity, and the number of fins, etc. was investigated. The results show that for tubular length of 5.8 cm and 4.3 cm radius, the fraction of optimal fins diameter to pipe diameter is 1.88 and the optimal number of fins is 7. By using software such as Fluent and Matlab, the fins height and the distance between the fins were investigated. According to structural constraints, a structure was selected such that heat transfer from all the fins are equal. It was observed that the amount of the heat transfer was optimized by 6.2%.