مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهینه سازی سیستم سرمایش ترکیبی خنک کننده تبخیری مستقیم- برج خنک کننده به منظور کمینه کردن هزینه های عملکرد با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نویسندگان
1 تهران، بزرگراه جلال آل احمد، استاد دانشگاه تربیت مدرس، بخش مهندسی مکانیک، اتاق 309
2 دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
به‌منظور افزایش گستره کارایی خنک‌کننده‌های تبخیری از سیستم‌های ترکیبی استفاده می‌شود. در این تحقیق، سیستم ترکیبی خنک‌کننده تبخیری مستقیم با سرمایش تبخیری غیرمستقیم شامل برج خنک‌کننده و کویل سرمایشی مطالعه شده‌است. هدف اصلی از به‌کارگیری سیستم‌های ترکیبی، مصرف انرژی کمتر در مقایسه با سایر روشهای سرمایش می‌باشد. لذا در این تحقیق، نحوه طراحی بهینه سیستم ترکیبی مذکور بررسی شده‌است. ابتدا هریک از اجزای سیستم به صورت عددی مدل شده و با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده‌اند. سپس به کمک روش الگوریتم ژنتیک به تعیین مقدار بهینه پارامترهای طراحی سیستم پرداخته شده‌است. در مطالعه بهینه‌سازی، علاوه بر مصرف انرژی سیستم، توجه به میزان آب مصرفی نیز هدف بوده است. بنابراین برای اعمال همزمان این دو مهم در فرآیند بهینه‌سازی، تابع هدف به‌صورت کمینه‌کردن مجموع هزینه های آب و انرژی مصرفی درنظر گرفته‌شده‌است. در مطالعه موردی انجام‌شده، ابتدا سیستم ترکیبی، بدون محاسبات بهینه‌سازی برای شهر تهران طراحی شده‌است. سپس در ادامه با انجام محاسبات بهینه‌سازی، سیستم بهینه با سیستم اولیه مقایسه شده‌است. مقایسه این دو سیستم نشان می‌دهد که در سیستم بهینه، مصرف آب و برق به میزان چشمگیری کاهش یافته‌است. نتایج بهینه‌سازی نشان می‌دهد که در حالت بهینه، دبی جرمی آب برج خنک‌کننده از دبی جرمی هوای برج بیشتر است. هم‌چنین در این حالت، سرعت هوای عبوری از پد تبخیری، کمترین مقدار مجاز و سطح مقطع برج خنک‌کننده، بیشترین مقدار ممکن با توجه به قیدهای مربوطه به دست آمده‌است. در پایان، با توجه به مسئله کمبود آب در برخی مناطق، به بررسی اهمیت آب و برق در طراحی سیستم بهینه پرداخته شده‌است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimization of hybrid cooling system including direct evaporative cooler- cooling tower in order to minimize operation cost using genetic algorithm

نویسندگان English

Ghassem Heidarinejad 1
Seyed Zia Miri 2
Hadi Pasdar Shahri 2
1 Tehran, Ale Ahmad Ave, Tarbiat Modares University, Department of Mechanical Engineering, Room 309
چکیده English

Hybrid cooling systems is used to increase the cooling effectiveness of direct evaporative coolers. In this study, a hybrid cooling system including cooling tower, cooling coil and evaporative cooler have been discussed. The major aim of hybrid systems using is to reduce the energy consumption compare to the other cooling methods. So in this research, optimization of hybrid system was investigated. In order to have an accurate performance prediction of hybrid cooling system, a numerical simulation was performed and the results validated using experimental measurements. Moreover, genetic algorithm is used to determine the optimal design parameters. Minimizing the operation cost including water and electricity costs is considered as the objective function. All design constraints and standards were considered in optimization process. Investigated case study indicates that the optimal design can significantly reduce the operation costs. Optimization results revealed that in optimal case, air mass flow of cooling tower is lower than water mass flow. Also, the velocity of air through evaporative pad was obtained the minimum allowable value and the cross section of cooling tower was obtained the highest possible value according to the constraints. Finally, importance of water and electricity in the optimum system design was investigated due to lack of water in some areas.

کلیدواژه‌ها English

Optimization
Hybrid cooling
Cooling tower
Direct evaporative cooler
genetic algorithm