Un marco para la optimización multiobjetivo de intercambiadores de calor de aletas planas utilizando un modelo de simulación tridimensional detallado
Autores: Haider, Patrick; Heinz, Paul; Acher, Thomas; Rehfeldt, Sebastian; Klein, Harald
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un marco para la optimización multiobjetivo de intercambiadores de calor de aletas planas utilizando un modelo de simulación tridimensional detallado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Intercambiador de calor
Rutina de optimización
Optimización multiobjetivo
Algoritmo genético
Modelo de simulación detallado
Tareas de ingeniería
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de un intercambiador de calor de aletas de múltiples corrientes es una tarea altamente integrada con múltiples objetivos opuestos y muchos grados de libertad. Este trabajo muestra cómo puede ser totalmente o parcialmente automatizado mediante la combinación de un modelo de simulación tridimensional detallado y una rutina de optimización. La tarea deseada se formula como el objetivo de una optimización multiobjetivo y se resuelve utilizando un algoritmo genético. El flujo de trabajo se presenta utilizando un intercambiador de calor de aletas criogénicas con cuatro corrientes de proceso. El diseño se optimiza hacia alta eficiencia, baja caída de presión y bajo peso unitario ajustando la geometría exterior, la configuración del distribuidor de entrada y salida, y la geometría detallada de la corriente. Un análisis detallado del conjunto de Pareto ofrece una buena visión general de las posibles soluciones, y la rutina de optimización puede encontrar automáticamente un diseño factible con un compromiso razonable entre los objetivos. Todos los elementos del marco están implementados en software de código abierto. Un aspecto destacado de esta investigación es que se emplea un modelo de simulación muy completo y detallado en el marco de optimización. Así, el método presentado puede ajustarse fácilmente para adaptarse a las necesidades de otras tareas de ingeniería.
Descripción
El diseño de un intercambiador de calor de aletas de múltiples corrientes es una tarea altamente integrada con múltiples objetivos opuestos y muchos grados de libertad. Este trabajo muestra cómo puede ser totalmente o parcialmente automatizado mediante la combinación de un modelo de simulación tridimensional detallado y una rutina de optimización. La tarea deseada se formula como el objetivo de una optimización multiobjetivo y se resuelve utilizando un algoritmo genético. El flujo de trabajo se presenta utilizando un intercambiador de calor de aletas criogénicas con cuatro corrientes de proceso. El diseño se optimiza hacia alta eficiencia, baja caída de presión y bajo peso unitario ajustando la geometría exterior, la configuración del distribuidor de entrada y salida, y la geometría detallada de la corriente. Un análisis detallado del conjunto de Pareto ofrece una buena visión general de las posibles soluciones, y la rutina de optimización puede encontrar automáticamente un diseño factible con un compromiso razonable entre los objetivos. Todos los elementos del marco están implementados en software de código abierto. Un aspecto destacado de esta investigación es que se emplea un modelo de simulación muy completo y detallado en el marco de optimización. Así, el método presentado puede ajustarse fácilmente para adaptarse a las necesidades de otras tareas de ingeniería.