کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4992885 1457469 2017 8 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Configuration optimization of shell-and-tube heat exchangers with helical baffles using multi-objective genetic algorithm based on fluid-structure interaction
ترجمه فارسی عنوان
بهینه سازی پیکربندی مبدل های حرارتی پوسته و لوله ای با سوپر اسپلیت ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه بر اساس ساختار متقابل ساختار
کلمات کلیدی
مبدلهای حرارتی شل و لوله با حصارهای اسپلیت، تعامل مایع مایع، الگوریتم ژنتیک چند هدفه، بهینه سازی پیکربندی، ویژگی های مکانیکی،
ترجمه چکیده
پارامترهای پیکربندی زاویه مارپیچی و درجه همپوشانی مبدلهای حرارتی پوسته و لوله با بافرهای مارپیچی برای عملکرد جامع حرارتی ساختاری مورد بحث قرار گرفته است. بر اساس تئوری تعامل مایع ساختمانی، یک روش برای تنظیم پیکربندی مبدلهای حرارتی پوسته و لوله با بافرهای اسپلیت با استفاده از سطوح پاسخ رگرسیون چندجمله ای دوم همراه با الگوریتم ژنتیک چند هدفه معرفی شده است. نتایج نشان می دهد که ضریب انتقال گرما در واحد افت فشار مبدل های حرارتی پوسته و لوله با حباب های اسپلیت، ابتدا افزایش می یابد و سپس با افزایش زاویه مارپیچ افزایش می یابد و با افزایش درجه همپوشانی در سرعت های ورودی خاصی کاهش می یابد. و عملکرد جریان و انتقال حرارت نسبت به سطح همپوشانی نسبت به زاویه مارپیچی حساس تر است. حداکثر استحکام برشی با زاویهی مارپیچ افزایش مییابد اما تقریبا با درجه همپوشانی برای خواص مکانیکی سوپاپهای اسپلیت، تقریبا تحت تاثیر قرار نمیگیرد. اهداف بهینه سازی عبارتند از ضریب انتقال گرما در واحد افت فشار حداکثر سازی و حداکثر تنش برش حداقل با دامنه تنش پذیری و سه ساختار بهینه بدست آمده است. نتایج بهینه نشان می دهد که ضریب انتقال حرارت در واحد افت فشار به طور متوسط ​​به میزان 14.1 درصد افزایش می یابد، حداکثر استحکام برشی به میزان 4.1 درصد کاهش می یابد که هدایت نظری را برای طراحی صنعتی مبدل های حرارتی پوسته و لوله با حروف موج دار فراهم می کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
پیش نمایش مقاله
بهینه سازی پیکربندی مبدل های حرارتی پوسته و لوله ای با سوپر اسپلیت ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه بر اساس ساختار متقابل ساختار
چکیده انگلیسی
The configuration parameters of helical angle and overlapped degree of shell-and-tube heat exchangers with helical baffles have been discussed for the thermal-structural comprehensive performance. Based on fluid-structure interaction theory, a method on configuration optimization of shell-and-tube heat exchangers with helical baffles is introduced using second-order polynomial regression response surface combined with Multi-objective Genetic Algorithm. The results show that the heat transfer coefficient per unit pressure drop of shell-and-tube heat exchangers with helical baffles increases firstly and then decreases with the increase of helical angle, and decreases with the increase of overlapped degree under certain shell-inlet velocity. And the performance of flow and heat transfer is more sensitive to helical angle compared with overlapped degree. The maximum shear stress increases with helical angle, but it is almost unaffected by overlapped degree for mechanical properties of helical baffles. The objectives of optimization are the heat transfer coefficient per unit pressure drop maximizing and maximum shear stress minimizing with scope of allowable stress, and three optimal structures are obtained. The optimal results indicate that the heat transfer coefficient per unit pressure drop increases averagely by 14.1%, the maximum shear stress decreases averagely by 4.1%, which provides theoretical guidance for industrial design of shell-and-tube heat exchangers with helical baffles.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Communications in Heat and Mass Transfer - Volume 85, July 2017, Pages 62-69
نویسندگان
, , , , , ,