تحلیل عددی وبهینه سازی هندسی یک مبدل حرارتی پوسته-لوله به منظور بازیابی حرارت اگزوز خودروی دیزلی برای استارت سرد

مبدل های حرارتی پوسته-لوله یکی از پرکاربردترین تجهیزات صنعتی در حوزه ی انتقال حرارتی می باشد. استفاده از بافل در مبدل های پوسته لوله روشی برای افزایش اختلاط بیشتر جریان سیال و بازدهی حرارتی مطرح مطرح شده است، اما افزایش نواحی ساکن یا مرده و کاهش قدرت پمپ کنندگی از جمله معایب استفاده از این بافل ها می باشد. در این تحقیق، به منظور بررسی خواص انتقال حرارت، یک مبدل حرارتی پوسته-لوله طراحی با گاز خروجی از اگزوز در بخش پوسته و سیال سوخت دیزلی درون لوله در شبیه سازی ها مورد استفاده قرار گرفته است. طراحی به وسیله نرم افزار Solidworks انجام شده و با کیفیت بالا در گمبیت و انسیس فلوئنت مش بندی انجام می گیرد. ورودی سیستم از نوع سرعت ورودی و خروجی از نوع جریان خروجی انتخاب گردید. سیستم بعد از طراحی به بخش فلوئنت در نرم افزار انسیس انتقال داده شد. به منظور ارتقای بازدهی حرارتی و گرمایش سوخت، از جریان گاز خروجی از اگزوز در شبیه سازی مبدل حرارتی استفاده شده و تاثیر سرعت ورودی گاز بر روی ضریب انتقال حرارت جابه جایی و عدد ناسلت دیگر پارامتری است که می تواند مورد بررسی قرار بگیرد. در نهایت مطابق با تحلیل عددی اجرا شده و با شناخت دقیقی از رفتار حرارتی-سیالاتی مبدل، بهینه سازی چند هدفه به منظور کاهش افت فشار و افزایش میزان بازدهی حرارتی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با توجه به اینکه چند هدف در مبحث طراحی این نوع از مبدل باید لحاظ شود که عمدتا با یکدیگر در تناقض هستند، از الگوریتمی مبتنی بر اهداف چندگانه استفاده خواهد شد که شامل انتخاب نقاط طراحی، ساختن مدل از اهداف طراحی و قیود مساله، جستجوی تصادفی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک و حصول نتایج بهینه با برآورده کردن توابع هدف خواهد بود. خروجی این تحقیق طراحی بهینه ی یک مبدل پوسته-لوله خواهد بود که با مکانیزم حرارتی مشخص حاصل شده از تحلیل عددی اعتبارسنجی شده، قادر به پیش بینی بازدهی حرارتی با بهترین عملکرد باشد.