کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4991425 1457113 2017 59 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A novel optimization framework for designing multi-stream compact heat exchangers and associated network
ترجمه فارسی عنوان
چارچوب بهینه سازی جدید برای طراحی مبدل های حرارتی فشرده چند جریان و شبکه های مرتبط
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
علیرغم دستاوردهای عملکرد مبدل های حرارتی با بهینه سازی حرارتی هیدرولیکی، بسیاری از رویکردهای طراحی از یک فرایند طولانی از محاکمه و خطا، فرمولبندی مشکلات عملی محدود و قدرت ضعیف رنج می برند. در این مقاله به آن چالش ها پرداخته شده و چارچوب بهینه سازی برای طراحی مبدل های مبدل حرارتی چند جریان را توسعه می دهد. چارچوب بهینه سازی متشکل از یک طرح سازمان سازگار با چند جریان با اصول تجزیه و تحلیل پینچ در شبکه مبدل حرارتی، انتخاب غلاف و الگوی لایه مربوطه با استفاده از الگوریتم چند منظوره برای مدل سازی حرارتی هیدرولیکی و تجزیه و تحلیل بهینه سازی میدان مغناطیسی میدان از مبدل با محدودیت متقابل پارامترهای طراحی و الزامات فرآیند سازگار با یکدیگر هستند. در نهایت، با استفاده از یک محاسبه دیفرانسیل جداگانه، میدان دما طراحی شده از تمام جریان ها و لایه ها می تواند بدست آید. قابلیت های طراحی این چارچوب بهینه سازی بر روی دو مبدل حرارتی چند جریانی برای فرآیندهای جداسازی هوای فریزر بررسی شده است. نتایج بهینه سازی با روش های طراحی سنتی مقایسه می شود و این ثابت می کند که این چارچوب نه تنها نیاز خاص انرژی را ارضا می کند، بلکه به میزان قابل توجهی کارایی انتقال حرارت را بهبود می بخشد و مقاومت مایع را کاهش می دهد. چارچوب بهینه سازی توسعه یک روش انعطاف پذیر و قوی برای شبیه سازی عددی و طراحی بهینه مبدل های حرارتی چند جریان را فراهم می کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
پیش نمایش مقاله
چارچوب بهینه سازی جدید برای طراحی مبدل های حرارتی فشرده چند جریان و شبکه های مرتبط
چکیده انگلیسی
Despite the performance gains of heat exchangers by thermal-hydraulic optimization, many design approaches suffer from a long process of trial-and-error, limited practical problem formulation and poor robustness. This paper addresses those challenges and develops an optimization framework for designing multi-stream compact heat exchangers. The optimization framework consists of a multi-stream matching organization design with Pinch analysis principles on the heat exchanger network, fin selection and relevant layer pattern using multi-objective algorithm for the thermal-hydraulic modeling, and a field synergy optimization analysis for the temperature field of exchanger. There are compatible with each other by the mutual restriction of design parameters and the process requirements. Finally, by means of a segmented differential calculation, the designed temperature field of all the streams and layers can be obtained. Design capabilities of this optimization framework are investigated on two multi-stream heat exchangers for cryogenic air separation processes. The optimization results are compared with traditional design methods, proving that this framework not only satisfies the specific energy requirement, but also to some extent improves the heat transfer efficiency and reduces the fluid resistance. The developed optimization framework provides a flexible and robust method for numerical simulation and optimization design of multi-stream heat exchangers.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Thermal Engineering - Volume 116, April 2017, Pages 110-125
نویسندگان
, , ,