مدلسازی و بهینه سازی مشخصات هندسی در طراحی مبدل های حرارتی صفحه ای موجدار با استفاده از روش تاگوچی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران

3 دانش آموخته دکتری تخصصی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

4 استاد، دانشکده مهندسی شیمی، نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

doi
10.22044/jsfm.2022.8850.3003
چکیده

کانال‌های موجدار منجر به افزایش عملکرد تجهیزات حرارتی و کاهش ابعاد آنها می‌شوند. مشخصات هندسی در طراحی مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای موجدار عبارت است از: گام، ارتفاع، ضخامت، طول پره، طول موج و دامنه‌ موج. در مطالعه حاضر، به منظور بهینه‌سازی عملکرد این نوع از مبدل‌های حرارتی، طراحی آزمایشی با استفاده از روش تاگوچی ارائه شد. این طراحی شامل 25 مدل هندسی متفاوت برای کانال‌های موجدار است. برای هریک از این مشخصات پنج مقدار متفاوت در نظر گرفته شد. در هر یک از این مدل‌ها، رفتار حرارتی و هیدرولیکی هوا به عنوان سیال خنک کننده توسط دینامیک سیالات محاسباتی در سه بعد شبیه‌سازی شد. با استفاده از روش آنالیز واریانس، مقدار بهینه هر یک از مشخصات هندسی و همچنین تاثیر آنها بر میزان انتقال حرارت و افت فشار هوا مشخص شد. نتایج نشان دادند که دامنه‌ی موج مؤثرترین مشخصه‌ی هندسی بر ضریب f و نیز بر معیار ارزیابی عملکرد j/f است. دامنه‌ی موج برای ضریب j در ناحیه آرام بیشترین تأثیر را داشت ولی در اعداد رینولدز بالاتر به تدریج از اهمیت آن کاسته شده و بر اهمیت گام پره‌ افزوده می‌شود. دومین مشخصه‌ی مؤثر در تمام اعداد رینولدز برای ضرائب j، f و j/f طول موج است.