دانلود مقاله بهینه سازی کنداسورهای لوله پرّه دار با استفاده از یک سیستم هوشمند

بهینه سازی کنداسورهای لوله پرّه دار با استفاده از یک سیستم هوشمند
خلاصه :
مسیر عبور مبّرد ( تعداد pass ) تأثیر قابل توجهی بر روی ظرفیت مبدل می گذارد . یک مهندس طراح به طور معمول یک مسیر عبور برای مبرد مشخص می کند و با استفاده از یک مدل شبیه سازی شده و یا یک تست آزمایشگاهی از درستی تصمیم خود یقین حاصل می کند . فر آیند بهینه سازی مسیر حرکت جریان با استفاده از تکنیک های جستجوی هوشمند می تواند بهبود پیدا کند . این مقاله تجربیاتی را همراه با یک برنامه بهینه سازی هوشمند متفاوت و جدید ارائه می کند . ISHED یک سیستم هوشمند برای طراحی مبدل های حرارتی است ، این سیستم به کار گرفته شده است تا با طراحی مسیر عبور جریان مبرد در کنداسورهای لوله پرّه دار ظرفیت آنها رابه حداکثر برساند .
این برنامه ( ISHED ) در یک حالت نیمه داروینی ( Darwinian ) عمل می کند و سعی می کند تا مسیر هایی را برای عبور جریان پیدا کند که ظرفیت کنداسور را برای شرایط خاص کار کرد و پیش فرض های طراحی کنداسور به حداکثر برساند . در اینجا نمونه هایی از مسیر های بهینه سازی وجود دارد که برای 6 مبرد گوناگون طراحی شده است .
ISHED نشان داد که می تواند ساختاری از مسیر عبور جریان را ، با ظرفیت هایی برابر و حتّی بیشتر از ظرفیت های بدست آمده با روش های محاسباتی و طراحی دستی به وجود آورد ، به ویژه در مواردی که هوا با توزیع غیر یکنواخت وارد می شود .
مقدمه :
اِواپراتورها ( بخار کننده ها ) و کنداسورها ی لوله پرّه دار از انواع عمده مبدل های مبرد هوا هستند . عملکرد آنها تحت تأثیر تعداد زیادی از پارامتر های طراحی است ، برخی از این پارامترها محدود می شوند به سفارش ها و یا قابلیت ها و توانایی های تولید و ساختِ صنعتیِ که در دسترس می باشد . هنگامی که ابعاد خارجی مبدل ، قطر لوله ، فاصله گذاری بین لوله ها و پرّه ها و محدوده سطح انتقال حرارت معین شد ، مهندس طراح بایستی ترتیبی برای قرار گیری لوله هایی که مرتبط با تعیین جریان مبرد در داخل لوله های مارپیچی هستند مشخص کند . در واقع هدف مهندس طراح مشخص کردن مسیری است ، که مبرّد در آن مسیر ، ظرفیتِ دِبی لوله های مارپیچی را به حداکثر مقدار خود برساند . تعداد این مسیرها ، که برای عبور جریان مبرد ، می توان یکی از آنها را برگزید مشخص هستند . برای مثال یک مبدل حرارتی سه ردیفه با دوازده لوله در هر ردیف تقریباً دارای 2 x 1045 حالت ممکن به عنوان ساختارِ مسیر عبور جریان است . اکنون می توان گفت فرآیند طراحی مسیر عبور جریان در وحله اوّل توسط تجربه مهندس طراح و پس از آن به کمک برنامه هایی که عملکرد مبدل را شبیه سازی می کنند هدایت می شود . (انتخاب) طراحی یک مسیر جریان بهینه برای مبرد وقتی سخت تر می شود که توزیع جریان هوا بر روی سطح لوله های مارپیچ داخل مبدل به طور غیر یکنواخت باشد . در چنین حالتی ، ممکن است مهندس طراح به اشتباه بیاُفتد و تغییرات سرعتِ جریان هوا را یکنواخت فرض کند ، که در چنین شرایطی این فرض ، کاهش ظرفیت را برای مبدل به دنبال خواهد داشت ( Chwalow Skietal : 1989 ) . در میان مقالاتی که در حال بررسی در رابطه ، باعث بهینه سازی مسیر جریان مبرد هستند ، یک ارزیابی تحلیلی درباره تعداد بهینه لوله های موازی در یک اِواپراتور ( تبخیر کننده ) نشان داد که حداکثر ظرفیت مبدل هنگامی میسّر می شود که افت دمای اشباع مبرّد برابر با 33% اختلاف دمای میانگین بین مبرد و دیواره لوله باشد ( Granryd and Palm 2003 ) . بررسی شبیه سازی 6 چیدمان برای مسیر جریان ، ما را به این نتیجه رساند که ، با یک طراحی مناسب و درست برای مسیر جریان مبرد ، ممکن است ، سطح انتقال حرارت در قیاس با ساختار هایی رایج به اندازه 5% کاهش یابد ( Liangetall . 2001 ) .
بررسی دیگر با توجه به عملکرد های متناوب R22 ، نشان داد که در کندانسورها ، مبرّدهای گوناگون ، برای به حداکثر رساندن ظرفیت مبدل ( کندانسور ) نیاز به ساختار های گوناگون در مسیر جریان دارند .
( Cassonetal . 2002 ) . نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ، مبردهای فشار بالا ، هنگامی که با جریان جزئی بالا استفاده می شوند ، مؤثرتر از R22 هستند و علت آن افت کم دمای اشباعشان است و به علت این امر نیز ، افت فشاری است که مبرد دچار آن می شود . این نتیجه گیری ، مفهوم فاکتور جریمه را ( Penalty Factor ) بیشتر روشن می کند ( Cavalliniatal . 2000 ) ، که در محاسبه اُفت دمای اشباع مبرد در طی یک چگالش با جابجایی اجباری به کار گرفته می شود . یک وجه مشترک بین تمامی مطالعات و بررسی های ذکر شده بالا ، این است که تمامی آنها مبدل های حرارتی لوله پرّه دار ، با چیدمان های اوّلیه متفاوت برای مسیر جریان را مورد توجه قرار داده اند . اکنون یک نگرش امکان پذیر است ، با پیشرفت هایی که در ساخت ماشین های هوشمند به وجود آمده ، طرح های مدار حرکت ، که بر اساس ، اقتضای شرایط ایجاد می شوند ، می توانند برای بکارگیری مبدلهای خاص با توزیع هوای ورودی یکنواخت و غیر یکنواخت تولید شوند . این توانایی ها به اثبات رسیده است ، چگونه !؟به وسیله یک سیستم بهینه سازی جدید و متفاوت به نام ISHED ( Domanskietal . 2004a ) . پی گیری کار مشخص کرد ، که به کارگیری ISHED برای بهینه سازی مدار حرکتِ ( مسیر ) مبرد در اِواپراتورهایی که با ایزو بوتان ( R600a) ، R134a ، پروپان ( R290 ) ، R22 ، R140a ، R32 کار می کنند میسّر است . ( Domanskietal . 2004b ) . در این مقاله به کار گیری ISHED را برای کندانسورهایی که با همین 6 مبرد کار می کنند ، شرح و سبط می دهیم .