فهرست مطالب
چکیده 1
فصل اول: کلیات     
1-1- مقدمه 2
1-2- ضرورت تحقیق و ارتقای بازدهی در مبدل‌های حرارتی5
1-2-1- سرفصل هاي پروژه 5
1-2-2- خلاصه اي از نوآوريها و اهداف اصلی اين پروژه6
1-2-3- فرضیات در نظر گرفته شده در اين پروژه7
فصل دوم: مروری برتحقیقات گذشته وگستره نظری موضوع      
2-1- مقدمه 8
2-2- نانوسیال 8
2-2-1- خواص ترموفیزیکی نانوسیالات 9
2-2-2- افزایش انتقال حرارت توسط نانوسیالات11
2-3- نانوسیالات در تجهیزات و مبدل‌ها11
فصل سوم: روش تحقيق     
3-1- مقدمه 22
3-2- اصول طراحی یک مبدل حرارتی23
3-3- نرم افزار  ANSYS Fluentبرای  شبیه‎سازی مبدل حرارتی محتوی نانوسیال26
3-4- استفاده از نانو سیالات اتیلن به منظور افزایش کارایی در مبدل‌های حرارتی دولوله‌ای31
3-4-1- ذخیره سازی انرژی حرارتی در مبدل31
3-5- طراحی ساختاری مبدل دو لوله‌ای32
3-6- تحلیل اگزرژی مبدل حرارتی دولوله‌ای34
3-7- تحلیل افت فشار در مبدل حرارتی دولوله‌ای در حالت دوفازی35
3-8- محاسبات حرارتی در مبدل‎ حرارتی36
فصل چهارم: نتايج و تفسير آنها     
4-1- مقدمه 40
4-2 معرفی روش‌هاي بهينه سازي 41
4-2-1- روش نمونه برداري LHD 43
4-3 معرفي روش RSM 44
4-3-1- فرمول‌بندی تابع هدف با روش RSM45
4-4- الگوريتم ژنتيک برای حل مدل ریاضی47
4-4-1- الگوريتم ژنتيک در طراحي مهندسي47
4-4-2- روند کلي حل مسائل در الگوريتم ژنتيک48
4-5- معرفی الگوریتم بهينهسازي مورد استفاده در این تحقیق51
4-5-2- معرفی توابع هدف و متغیرهای طراحی53
4-6- بهينهسازي با اهداف چندگانه 54
4-6-1- روش ميانگين هندسي 55
4-6-2- روش بهينه سازي با اهداف چندگانه‌ي MDO55
4-7- خلاصه فصل 56
فصل پنجم: جمع‌بندي و پيشنهادها     
5-1- مقدمه 57
5-2- همگرایی الگوریتم ژنتیک 57
5-3- نتایج حل عددی مبدل حرارتی دو لولهای حامل مبرد نانو سیال اتیلن59
5-4- ترسیم مدل ریاضی دمای سیال گرم خروجی از مبدل Th و دمای سیال سرد خروجی از مبدلTc    63
5-5- نتایج بهینه‌سازی هندسی مبدل حرارتی دولولهای حامل نانوسیال اتیلن66
5-6- چکیده‌ی تحقیق 68
منابع 69

 
فهرست اشکال
شکل (1-1) مبدل‎های حرارتی با جریان موازی همسو    3
شکل (1-2) نموداری از نحوه اجرای تحقیق    6
شکل (2-1) ترسیم شماتیک ﮐﺎر آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﮐﺎﻧﺎداﺳﺎن و ﻫﻤﮑﺎراﻧﺶ    12
شکل (2-2) نتایج آزمایشگاهی افزایش ﻋﺪد ﻧﺎﺳﻠﺖ در ﻧﺴﺒﺖ ﺣﺠﻤﯽﻫﺎي مختلف    12
شکل (2-3) ترسیم شماتیک ﮐﺎر آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﮐﺎﻧﺎداﺳﺎن و ﻫﻤﮑﺎراﻧﺶ    13
شکل (2-4) ضریب انتقال حرارت جابجایی در عددهای رینولدژ مختلف برای رژیم جریان آرام و مغشوش    14
شکل (2-5) سل تحت آزمایش توسط زاﺑﻠﻮﺗﺴﮑﯽ و ﻫﻤﮑﺎراﻧﺶ    15
شکل (2-6) توزیع میدان مغناطیسی روی سل مورد آزمایش    15
شکل (2-7) بردارهای سرعت، خطوط جریان و توزیع دما در سل حاصل شده از روش عددی    16
شکل (2-8) تجهیزات آزمایش سل با حامل جریان نانو سیال    16
شکل (2-9) تجهیزات آزمایش مبدل پوسته-لوله حامل جریان نانو سیال    17
شکل (2-10) ضریب انتقال حرارت مبدل بر حسب عدد پکلت    17
شکل (2-11) عدد ناسلت مبدل بر حسب عدد پکلت    18
شکل (2-12) عدد ناسلت مبدل بر حسب عدد پکلت    18
شکل (2-13) پروفیل سرعت در میدان مغناطیسی با شدت مختلف    19
شکل (2-14) توزیع نیرو در لوله با میدان مغناطیسی با شدت مختلف    19
شکل (2-15) ترسیم شماتیک ﮐﺎﻧﺎل ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﻋﻤﻮدي ﺗﺤﺖ ﻣﯿﺪانﻫﺎي ﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺴﯽ ﻏﯿﺮﯾﮑﻨﻮاﺧﺖ    20
شکل (2-16) توزیع سرعت در رینولدز 50  با حضور میدان مغناطیسی و بدون  حضور میدان مغناطیسی    21
شکل (2-17) توزیع دما در کانال با حضور میدان مغناطیسی و بدون  حضور میدان مغناطیسی    21
شکل (3-1) روش و اصول طراحی مبدل حرارتی محتوی نانوسیال    24
شکل (3-2) پايگاه داده‎ها براي لولههايی با جنس‎های مختلف و سیالات گوناگون در نرم افزار ANSYS Fluent    27
شکل (3-3) پايگاه داده‎های ‎مختلف برای  شبیه‎سازی مدار هیدرولیکی در نرم افزار ANSYS Fluent    27
شکل (3-4) مدلسازی مبدل حرارتی دولوله‌ای حاوی نانوسیال اتیلن    32
شکل (3-5) طراحی مبدل حرارتی دولوله‌ای در نرم‌افزار Solidworks    33
شکل (3-6) شبیه‌سازی مدل مبدل حرارتی دولوله‌ای در نرم‌افزار انسیس فلوئنت و نتایج توزیع فشار    33
شکل (3-7) متغیرهای طراحی مبدل حرارتی    34
شکل (3-8) ترسیم میزان افت فشار در مبدل حرارتی برای دبی‌های مختلف    36
شکل (4-1) رويه‌ي کلي کد نویسی الگوريتم ژنتيک برای حل مدل ریاضی    51
شکل (4-2) ترسيمي ‌از روند کلي الگوريتم بهينه سازي مبدل حرارتی دولوله‌ای    53
شکل (5-1) روند همگرایی الگوریتم ژنتیک، (الف) مبدل حرارتی دو لولهای با ضخامت 1 میلیمتر، (ب) مبدل حرارتی دو لولهای با ضخامت 3 میلیمتر ، (ج) بهینه‌سازی همزمان هر دو هندسهی مبدل    58
شکل (5-2) توزیع سرعت در مبدل حرارتی در قطرهای مختلف نانو ذره    60
شکل (5-3) مقايسه کانتورهای سرعت ثانويه،جريان ثانويه و دما برای اعداد رينولدز مختلف نانو ذره    61
شکل (5-4) مقايسه دمای ديواره داخلی و خارجی و دمای میانی برای قطر نانوذرات مختلف    62
شکل (5-5) کانتور دما در طول و مقطع خروجی لولهی سیال گرم در محفظه‌ی مبدل حرارتی    63
شکل (5-6) ترسيم مدل 3 بعدي حاصل‌شده از روش RSM براي تابع هدف   Th(Li,Di) بر حسب متغير‌هاي طراحي Li وDi    65
شکل (5-7) ترسيم مدل 3 بعدي حاصل‌شده از روش RSM براي تابع هدف   TC(Li,Di) بر حسب متغير‌هاي طراحي Li وDi    65