Thermal design and constrained optimization of a fin and tube heat exchanger using differential evolution algorithm - Afsharzadeh, Nader (Strojniški vestnik, 2025)
Cevno orebreni prenosniki toplote (COPT) so vrsta kompaktnih prenosnikov toplote (KPT), ki je razširjena v aplikacijah prenosa toplote med plini in tekočinami. V pričujoči študiji se za optimizacijo COPT učinkovito uporabljata algoritem diferencialne evolucije (DE) in njegova različica JDE s tehniko obvladovanja omejitev na ravni ?. Za ciljni funkciji sta bili izbrani skupna teža in letni strošek obratovanja prenosnika toplote. Zajetih je bilo sedem konstrukcijskih spremenljivk: zunanji premer cevi, prečni razmik, vzdolžni razmik, razmik reber, število vrst cevi, višina in širina oblike. Za analizo prenosa toplote pod enakimi pogoji, kot so masni pretok, vstopna in izstopna temperatura, toplotna obremenitev in druge toplotne lastnosti, se uporablja metoda srednje logaritemske temperaturne razlike. Za reševanje optimizacijskih problemov so bistveno primernejši metahevristični iskalni algoritmi. Pri obeh ciljnih funkcijah so se izboljšali rezultati v primerjavi z genetskim algoritmom (GA) in tako imenovanim algoritmom iskanja prenosa toplote. Parametrična analiza je potrdila, da sta vrednosti ciljnih funkcij minimalni pri najmanjši vrednosti prečnega razmika. Predlagana metoda je preprosta in v splošnem uporabna pri termodinamičnem snovanju in optimizaciji COPT in drugih vrst KPT za različne namene.
Keywords: cevno rebrasti prenosnik toplote; constrained optimization; diferencialni evolucijski (DE) algoritem; differential evolution (DE) algorithm; fin and tube heat exchanger; optimizacija z omejitvami; skupna teža; skupni letni strošek; termodinamična zasnova; thermal design; total annual cost; total weight