Isı değiştiricilerinin bilgisayar destekli optimizasyonu

Abstract

ÖZET Bu çalışmada bilgisayar destekli optimizasyon incelenmiş ve ısı değiştiricisi tasarımcısına çeşitli kolaylıkların sağlanması amaçlanmıştır. Gövde borulu ısı değiştiricileri için bilgisayarda bu amaçla bir program geliştirilmiştir. Program verilmiş bir problemin optimum çözümlerinin bulunmasında tasarımcıya kolaylık sağlamaktadır. Optimum çözümün elde edilmesi için çeşitli ekonomik faktörlerde programda hesaba katılmıştır. Başlangıçta, tanımlar, sınıflandırma, çalışma tarzları ve kullanıldıkları alanlar incelenmiştir. Diğer kısımlarda ise optimizasyon sorunları incelenmiştir. Gövde borulu ısı değiştiricilerinin matematik modeli simulasyon için çıkarılmıştır. Bütün modelleme yöntemi ile analiz yapılmış ve akışkanların özellikleri giriş çıkış sıcaklıklarının ortalamasının özelliklerinin değerleri olarak alınmıştır. Optimizasyon probleminde iki temel problem mevcuttur. Bunlar ısıl performans ve boyutlandırma problemleridir. Uygun ısı değiştiricisi ısıl performans problemi çözülerek elde edilmeye çalışılmıştır. Isı değiştirici tipi, yüzey geometrisi, boyutlar, akışkanların akış hızlan, akışkanların giriş sıcaklıkları, ve kirlenme katsayısı bilinmektedir. Çıkış sıcaklıkları, toplam ısı transferi miktarı ve basınç düşüş miktarı hesaptan bulunur. Boyutlandırma probleminde ise giriş verileri, giriş ve çıkış sıcaklıkları, akışkanların hızları, yüzey geometrileri, izin verilen basınç düşüşleri ve malzeme özellikleridir. Hesaplardan ısı değiştiricisinin boyutları elde edilir. Isı değiştiricilerinin hesabında kullanılan bazı değerler Standard' lardan alınmış ve veri olarak kullanılmıştır. 2002, 117 sayfa Anahtar Kelimeler: Isı değiştiricileri, bilgisayar programı, optimizasyonu.

n ABSTRACT In this study, computer aided design of heat exchangers is examined generally and it was aimed to provide facilities about optimization to a designer dealling with heat exchangers. For shell and tube type exchangers, a computer program is developed by using. The program assists to the designer in finding the optimum solution for a given problem. To obtain the optimum design, variable economical factors are also taken into consideration. At the beginnings, definitions, classifications, working manners and usage areas are reviewed. At the other parts, the optimization problems are solved. The mathematical model of shell and tube type heat exchanger is found out for simulation. It is analysed as a lumped model and the fluids properties is calculated at the avarage temperature of the inlet and outlet of the heat exchanger. There are two main problem encountered in the optimization. Rating (performance analysis) and sizing problem. An available heat exchanger is examined in rating problem. Heat exchanger type, surface geometry, flow rates of the fluids, inlet temperatures and the fouling factors are known. Outlet temperatures, total heat transfer amount and pressure drop can be found out. In sizing problem, the datas are inlet and outlet temperatures, flow rates, surface geometries, allowed pressure drops and the material properties. Consequently the sizes of the heat exchanger is obtained. Most of datas which is used in calculations of heat exchangers are based on the Standards. 2002, 117 pages Key Words: Heat exchangers, computer program, optimizations.