Revista de Ingeniería Mecánica Aplicada

Abstracto

Modelado y optimización basada en la segunda ley de intercambiadores de calor de placas, aletas y tubos utilizando MOPSO

Ehsan Khorasani Nejad, Mohsen Hajabdollahi y Hassan Hajabdollahi

En el presente estudio, se realiza un modelado térmico integral y un diseño óptimo de un intercambiador de calor de aletas y tubos (FTHE) simple. Por lo tanto, se aplica un método para estimar la caída de presión y la efectividad del intercambiador de calor. Los parámetros de diseño de este estudio científico se seleccionan como: paso longitudinal, paso transversal, paso de aletas, número de pasos de tubos, diámetro de tubos, longitud de flujo de corriente fría, longitud sin flujo y longitud de flujo de corriente caliente. Además, se aplica la optimización de enjambre de partículas multiobjetivo (MOPSO) para obtener el número mínimo de unidades de generación de entropía y el costo anual total (suma de los costos de inversión y operación) como dos funciones objetivo, simultáneamente. Los resultados de los diseños óptimos son un conjunto de múltiples soluciones óptimas, llamadas "soluciones óptimas de Pareto". Revela que cualquier cambio geométrico que disminuya el número de unidades de generación de entropía conduce a un aumento en el costo anual total y viceversa. Además, para la predicción del diseño óptimo del FTHE, se deriva una ecuación para el número de unidades de generación de entropía versus el costo anual total para el frente de Pareto. Además, también se realiza en detalle el análisis de sensibilidad del cambio en el número óptimo de unidades de generación de entropía y el costo anual total con los cambios en los parámetros de diseño del intercambiador de calor de tubo de aletas.