مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی بهینه مبدل گرمایی صفحه‌ای پره‌دار‌ با روش الگوریتم بهینه‌سازی زنبور عسل

نویسندگان
دانشگاه شهید چمران
چکیده
این مطالعه، کاربرد الگوریتم زنبور عسل جهت طراحی بهینه مبدل گرمایی صفحه ای پره دار از دیدگاه اقتصادی را نشان می دهد. از این رو بهینه سازی دو تابع هدف به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا کمینه سازی مساحت انتقال حرارت که به طور اساسی با هزینه های سرمایه گذاری مبدل حرارتی مرتبط است و سپس کمینه کردن افت فشار کلی که با هزینه های عملکرد مبدل حرارتی مرتبط می باشد، تحت محدودیت های مکانی، وظیفه حرارتی و افت فشار مجاز مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس کاربردها طول مبدل حرارتی، فرکانس پره، تعداد لایه های پره ، طول نیزه پره، ارتفاع پره و ضخامت پره جهت بهینه سازی مطرح شده است. همچنین قیود توسط تابع جریمه به کار برده شده اند. کارآیی و دقت الگوریتم پیشنهادی با یک نمونه مطالعاتی از منابع موجود بررسی شده است. مقایسه نتایج موجود با نتایج متناظر به دست آمده از الگوریتم ژنتیک و اجتماع ذرات نشان می دهد که الگوریتم زنبور عسل در حالت کمینه سازی مساحت انتقال حرارت به ترتیب 18 % و 11% و در حالت کمینه سازی افت فشار به ترتیب 13% و 3.5% بهتر از نتایج به دست آمده از الگوریتم ژنتیک و اجتماع ذرات می باشد. از این رو جهت مطالعه چنین مسائلی این روش توصیه می شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimal Design of Plate-Fin Heat Exchangers by a Bees Algorithm

چکیده English

This study explores application of a bees algorithm (BA) for economic optimal design of plate-fin heat exchangers. Therefore in this study, the optimization is targeting two single-objective functions separately. The first is the minimum heat transfer area which is mainly associated with the capital cost of the heat exchanger and the other is minimum total pressure drop that represents the operating cost for specific heat duty requirement under given space restrictions. Based on applications, heat exchanger length, fin frequency, numbers of fin layers, lance length of fin, fin height and fin thickness of the heat exchanger are considered for optimization. The constraints are handled by penalty function method. Also, the effectiveness and accuracy ofthe proposed algorithm is demonstrated through a case study. Comparing the results with the corresponding results using genetic algorithm (GA)and particle swarm optimization (PSO) algorithm reveals that the bees algorithm can converge to optimum solution with higher accuracy

کلیدواژه‌ها English

Optimization
genetic algorithm
plate-fin heat exchangers
Bees Algorithm
Particle Swarm Algorithm