Genetik algoritma ile bir kompakt ısı değiştirici dizaynı
Compact heat exchanger design via genetic algorithm
- Tez No: 152224
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İBRAHİM ÖZKOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 71
Özet
genetik algoritma ile bir kompakt isi değiştirici DİZAYNI ÖZET Isı değiştiriciler, endüstrinin hemen hemen her dalında kullanılır. Bu yüzden ısı değiştiricilerin optmizasyonu birçok çalışmaya konu olmaktadır. Isı değiştiricinin üretim, kullanım ve bakım maliyetleri düşürmek için optimizasyona ihtiyacımız vardır. Bir sıvı-gaz ısı değiştiricisini istenilen sıcaklık farklarına göre boyutlandırmak, gaz ve sıvının ısı transfer özelliklerini dengelemeyi gerektirdiğinden zaman alıcı ve sıkıcı hesaplamaları gerektirir. Dizaynı daha iyi yapabilmek için bazı sınırlamalar bulunur. Gaz tarafındaki basınç düşümü(APa) ve ısı transfer eleman sayısı(Ntu) bunlardan ikisidir. Elde edilecek minimum APa, minimum fan gücü gereksinimine neden olur. Bunun sonucu olarak işletme maliyetleri minimize edilir. Bazı gerekli durumlarda ise gürültü oluşumu da minimize edilmiş olur. Ntu, ısı değiştiricinin hacim ve ısı transfer kapasitesini içeren bir büyüklüktür. Isı değiştiricinin üretim ve lojistik maliyetlerini düşürmek Ntu'ya bağlı olduğundan üretici için Ntu çok önemli bir parametredir. Yüzlerce malın nakliyesini düşünmek bu parametrenin önemini anlamamıza yardımcı olur. Aynı zamanda gerekli ısı transfer miktarını elde etmekte bu parametreye bağlıdır. Hava soğutmalı ısı değiştiricinin dizaynını kolaylaştırmak için literatürde birçok çalışma bulunmaktadır. Ancak bunların çoğu hesaplamaların tek yönlü yapmaktadır. Bütün işlemler uygun değer bulununcaya kadar tekrardan yapılmaktadır. Bu şekildeki deneme yanılma hesaplamaları çok vakit alır. İstenilen ısı değiştiriciyi elde etmek için, ısı değiştirici boyutunu belirlemenin ısı transfer mühendisliği uygulamalarında büyük önemi vardır. Hızlı ve tam bir optimizasyonla üretim, bakım maliyetleri minimize edilebilir. Bu sonucu elde edebilmek ısı değiştiricinin boyutsal parametrelerinin(Lx, Ly, Lz) dolayısı ile hacmin ve ağırlığın belirlenmesi gereklidir. Kompakt ısı değiştiricilerde geometri, ısı transferi ve basınç düşümü birbirlerine bağımlıdır. Bu yüzden basınç düşümünün karakteristiği termal özelliklerin belirlenmesiyle bulunabilir. Bu optimizasyon probleminin en zor kısmı sürtünme faktörünün(/) hesabıdır. Sürtünme faktörü deneysel yöntemlerle belirlenebilir. Bu yüzden sadece belirli tip geometriler için / değerleri literatürde mevcuttur. Bu zorluk nedeniyle bazı parametreler( n,, a, /, a, tf ) birer sabit olarak düşünülmüştür. Bu parametreler ve deneysel veriler referans [4] tarafından verilmiştir. Bu çalışmada bir ara-soğutucu boyutu optimize edilmiştir. Bu tip ısı değiştiricilerde havayı soğutmak için su kullanılır. Ara-soğutucu otomotiv endüstrisinde ön ısı değiştirici olarak sıkça kullanılmaktadır. Optimizasyonda kuru havanın özellikleri vnkullanılmıştır. Denklemlerde gerekli düzenlemeler yapılacak olursa optimizasyonda nemli havada kullanılabilir. Optimizasyon hesaplarında evrim mantığını kullanan genetik algoritma yöntemi kullanılmıştır. Günümüzde genetik algoritmaların mühendislik problemlerinde yaygın bir kullanılışı vardır. Kesin ve doğrulanabilir sonuçlar genetik algoritma kullanılarak hazırlanan bir bilgisayar programında elde edilmiş ve bu çalışmada sunulmuştur. Herhangi bir tip ısı değiştirici için bilgisayar kodlarında gerekli düzenlemeler yapılarak optimum ısı değiştirici boyutunu elde etmekte mümkündür. vııı
Özet (Çeviri)
COMPACT HEAT EXCHANGER DESIGN VIA GENETIC ALGORITHM SUMMARY Heat exchangers are almost used in industrial application. As a result of this, heat exchangers' optimization has been a topic of many works. We need optimization to drop production, operational and maintenance costs. Sizing any liquid-gas heat exchanger requires tedious, time-consuming calculations to balance gas and liquid heat-transfer properties according to temperature requirements. There are some constraints make the design better. The gas(air) side pressure drop(APa) and the number of heat transfer units(Ntu) are two of them. Getting the minimum APa requires the minimum fan power. As a result of this operational cost can be minimized. In some necessary conditions the noise can be minimized too. Ntu is including the size of the heat exchanger and fluid heat transfer capacities. Ntu is a very important parameter for heat exchanger producer to drop the cost of production and logistic. Imagining the transport of hundreds goods make us understand the importance of this parameter(Ntu) easily. At the same time, getting the heat transfer rate requirement depends on this parameter too. There are a lot of works in literature to make the design of air-cooled heat exchanger easy. But most of them have irreversible calculation. All the processes should be carried out many times till getting the acceptable results. These trial and error calculations are required much time. In all heat transfer engineering applications, determination of the heat exchanger size has great importance while designing any expecting product. Therefore, with fast and precise optimization, production and maintenance cost should be minimized. To get this result, three dimensions Lx, Ly, Lz of the heat exchanger should be determined thus the volume and (usually) the weight of the heat exchanger. In plate finned-tube heat exchanger, the geometry dependent heat transfer and the pressure drop are coupled to each other. Therefore the characteristic of pressure drop might be studied in order to predict the thermal features. The most difficult part of this optimization problem is to calculate the friction factor (/). Friction factor can be determined with experimental methods. Since for only the certain type of geometries, / values are exist in the literature. Therefore, some parameters involved in the optimization procedure ( rh, a, /, a, tf ) can be considered as the constants. These parameters and the experimental values are given in reference [4]. An intercooler size was optimized in this study. Water is used for cooling the air in this type heat exchanger. The intercooler is commonly used as a preheat exchanger in automotive industry. Dry-air properties were used in optimization. The same IXprocedure for optimization sequences can be carried out for the moister-air after the necessary rearrangements have been done on the equations used. Genetic Algorithms are implemented as the evolutionary algorithm for the optimization calculations. Today in many engineering problems there is a mass application of genetic algorithms. In this study we showed the accurate and robust answers develop a computer code using genetic algorithm. It is also possible to find the optimum size of any heat exchanger by making required changes in the code according to type of heat exchangers.
Benzer Tezler
- Kompakt grafitli dökme demirde frezeleme işlemi sonrası kalıntı gerilmelerin incelenmesi ve kesme parametreleri için süreç optimizasyonu
Investigation of residual stresses induced by milling in compacted graphite iron and process optimization for cutting parameters
MEHMET EMRE KARA
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Design and implementation of ecg based wearable fitness tracker
EKG tabanlı giyilebilir aktivite takip cihazının tasarımı ve uygulanması
ÇAĞLA SARVAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYaşar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NALAN ÖZKURT
- Hibrit araçlarda sinirsel ağlar ve genetik algoritma ile süspansiyon sistemi tasarımı ve optimizasyonu
Suspension system design and optimization with neural networks and genetic algorithm in hybrid electric vehicles
GURUR AĞAKİŞİ
Doktora
Türkçe
2023
Otomotiv MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERRUH ÖZTÜRK
- Yeni ve gelişmekte olan yarı iletken cihazlar için teknoloji gerçeklemesi, modelleme, devre tasarımı ve simülasyonu: Organik ince film transistör ve dört-uçlu anahtar cihazları
Technology implementation, modeling, circuit design and simulation for emerging semiconductor devices: Organic thin film transistor and four-terminal switch devices
NİHAT AKKAN
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HERMAN SEDEF
DOÇ. DR. MUSTAFA ALTUN
- Cogging torque and performance optimization of an interior permanent magnet synchronous motor used in commercial washing machines
Ticari çamaşır makinelerinde kullanılan gömülü daimi mıknatıslı senkron motorların tutunma momenti ve performans en uygunlaştırması
EGE ÜNLÜTEPE KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ