Journal of Applied Mechanical Engineering

Abstrait

Modélisation et optimisation basée sur la deuxième loi d'un échangeur de chaleur à plaques et à tubes à l'aide de MOPSO

Ehsan Khorasani Nejad, Mohsen Hajabdollahi et Hassan Hajabdollahi

Dans la présente étude, une modélisation thermique complète et une conception optimale d'un échangeur de chaleur à ailettes et tubes simples (FTHE) sont réalisées. Par conséquent, une méthode est appliquée pour estimer la chute de pression et l'efficacité de l'échangeur de chaleur. Les paramètres de conception de cette étude scientifique sont sélectionnés comme suit : pas longitudinal, pas transversal, pas d'ailette, nombre de passages de tubes, diamètre du tube, longueur d'écoulement du flux froid, longueur sans écoulement et longueur d'écoulement du flux chaud. De plus, l'optimisation multi-objectifs par essaim de particules (MOPSO) est appliquée pour obtenir le nombre minimum d'unités de génération d'entropie et le coût annuel total (somme des coûts d'investissement et d'exploitation) en tant que deux fonctions objectives, simultanément. Les résultats des conceptions optimales sont un ensemble de multiples solutions optimales, appelées « solutions optimales de Pareto ». Il révèle que tout changement géométrique qui diminue le nombre d'unités de génération d'entropie entraîne une augmentation du coût annuel total et vice versa. De plus, pour la prédiction de la conception optimale du FTHE, une équation pour le nombre d'unités de génération d'entropie par rapport au coût annuel total est dérivée pour le front de Pareto. En outre, l'analyse de sensibilité du changement du nombre optimal d'unités de génération d'entropie et du coût annuel total avec les changements des paramètres de conception de l'échangeur de chaleur à tubes à ailettes est également réalisée en détail.