طراحی و بهینهسازی مبادلهکنهای گرمایی سهجریانی لولهای با ساختار درختی با استفاده از نظریه ساختاری
نویسندگان
1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران
2 استادیار، پژوهشکده انرژی و محیطزیست، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
3 کارشناسی ارشد، گروه سیستمهای انرژی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
4 استاد، گروه سیستمهای انرژی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
doi
چکیده
در این مقاله اصول نظریه ساختاری به منظور مدل سازی و طراحی مبادلهکنهای گرمایی سه جریانی لولهای بسط و تعمیم داده میشود. هدف این است که با استفاده از اصول مربوط به نظریه ساختاری خصوصا طراحی بر اساس ساختارهای درختی بتوان عملکرد این نوع مبادلهکنهای گرمایی را بهبود داد. در این راستا معادلات دیفرانسیلی مربوط به انتقال گرما یک مبادلهکن گرمایی سه جریانی استخراج و حل این معادلات بهدست میآید. سپس با استفاده از اصول نظریه ساختاری و با استفاده از روش لاگرانژ یک نسبت تقسیمات برای ساختارهای متوالی در یک درخت برای مبادلهکن گرمایی سهلولهای استخراج میگردد که این رابطه حجم محاسبات را کاهش چشمگیری میدهد. بر این مبنا و با استفاده از مدلسازیهای هندسی و گرمایی، الگوریتم طراحی یک مبادلهکن گرمایی سهجریانی استخراج و بیان میگردد. به منظور بررسی میزان بهبود عملکرد یک مبادلهکن گرمایی سهجریانی لولهای و بررسی قابلیت و کارایی روش فوقالذکر از یک مطالعه موردی استفاده شده است. نتایج حاصل نشان میدهد که افت فشار و سطح انتقال گرما در مبادلهکنهای گرمایی ساختاری با ساختار درختی نسبت به نوع عادی آن کاهش قابل ملاحظهای دارد.
