بهینه‌سازی چند هدفه توسط الگوریتم ژنتیک برای افزایش انتقال حرارت در میکرومبدلهای حرارتی

نوع مقاله: مقاله شیمی

نویسنده

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

10.22075/jme.2019.16308.1615

چکیده

در این تحقیق بهینهسازی انتقال حرارت در میکرولولههای منحنیشکل توسط روش بهینه‌سازی چند هدفه مبتنی بر الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرار گرفته است. میزان انتقال حرارت و افت فشار سیال در میکرولولههای مارپیچ با ابعاد هندسی متفاوت (شامل شعاع انحنا و طول مستقیم بین خمها) بصورت آزمایشگاهی اندازهگیری شد. با استفاده از دادههای آزمایشگاهی، اعداد بدون بعد شامل: عدد ناسلت و ضریب اصطکاک برای تحلیل و بهینهسازی نتایج، محاسبه شدند. ثوابت دو معادله تجربی برای تخمین عدد ناسلت و ضریب اصطکاک با دقت مناسب، توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک تعیین گردیدند. نتایج بیانگر خطای نسبی 49/7 درصد برای تخمین عدد ناسلت و 76/9 درصد برای پیشبینی ضریب اصطکاک می‌باشند. در نهایت این دو معادله تجربی جهت تعریف توابع هدف در بهینه‌سازی چندهدفه مبتنی بر الگوریتم ژنتیک بکار گرفته شده و نتایج بهینه‌سازی شامل مجموعه پارتو ارائه شدند. نتایج بهینهسازی شامل ابعاد هندسی مناسب برای میکروکانالهای مورد بررسی جهت طراحی مبدلهای حرارتی میکروکانالی میباشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Heat transfer enhancement in micro heat exchangers using genetic algorithm based multi-objective optimization

نویسنده [English]

  • Reza Beigzadeh
Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

In this study, the optimization of heat transfer in serpentine micro heat exchangers using the genetic algorithm based multi-objective optimization was investigated. The effects of geometric parameters of the serpentine microchannels including curvature radius and straight length between the bends on friction factor (f) and Nusselt number (Nu) were investigated experimentally. As was expected, increasing the heat transfer rate and pressure drop occurs simultaneously, which leads to the more energy required for pumping. Hence, both phenomena should be considered at the same time. The constants of two empirical equations for estimating Nusselt number and friction factor were obtained by the genetic algorithm searching method. The mean relative error of 7.49% and 9.76% were calculated for Nu and f correlation, respectively. These empirical equations were employed in two objective functions for genetic algorithm based multi-objective optimization. The optimum geometrical parameters of the investigated serpentine microchannels which lead to a trade-off between heat transfer and pressure drop were presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heat transfer
  • Genetic algorithm
  • Optimization
  • Micro heat exchanger
  • Curved microtube
  • Pareto set