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Eventos Anais de eventos

Anais de eventos

COBEM 2017

24th ABCM International Congress of Mechanical Engineering

Optimization of a Plate-fin Heat Exchanger by Differential Evolution Approaches

Submission Author: Douglas Mayer Rieger , PR
Co-Authors: Viviana Mariani, emerson martim, Douglas Mayer Rieger
Presenter: Douglas Mayer Rieger

doi://10.26678/ABCM.COBEM2017.COB17-0328

 

Abstract

In the present study, a single pass cross-flow plate-fin heat exchanger (PFHE) equipped with offset-strip fins was modelled and thermodynamically optimized. The method used for the modelling was the effectiveness-NTU and the program was MATLAB®. The process fluids are hot (fluid A) and cold air (fluid B). The optimization method used was the Differential Evolution (DE), which is based in the generation of an initial population (solutions) and subsequent processes of mutation, crossover and selection in order to create new generations, increase population diversity and prevent premature convergence. Posteriorly, DE was modified using two variants: Oppositional DE and Quasi-Oppositional DE. The optimized variables were the exchanger's length for each fluid, La and Lb, the number of fin layers for A, Na, the external height, H, thickness, t, frequency, n, and the lance length, l, of the fins. The main results were compared with previous literature using Genetic Algorithm (GA) and the Particle-Swarm Optimization (PSO) methods. The heat duty of the exchanger was fixed at 160 kW. Although the number of entropy generation ended up increasing (12,39% comparing to the GA), the fluids’ pressures losses were significantly reduced (65.2% lower for A and 55.64% for B compared to the GA), and the transfer coefficients greatly increased (B increased by 96.31%).

Keywords

Heat exchanger, Differential Evolution, Optimization, Evolutionary Optimization, thermodynamic, Entropy Number, Heat transfer, Convective Heat Transfer, Plate-fin Heat Exchanger

 

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