Zastosowanie metody minimalizacji generacji entropii do optymalizacji geometrycznej wymiennika typu rura w rurze

W artykule dokonano analizy generacji entropii dla wymiennika typu rura w rurze, w którym czynnikami przekazującymi ciepło była woda. Rozważono cztery konfiguracje wymiennika z czynnikiem grzejnym w rurze wewnętrznej i zewnętrznej oraz przy przepływie współ i przeciwprądowym. Celem analiz było znalezienie średnicy wewnętrznej rury dla minimalnej generacji entropii. Uwzględniono generację entropii na skutek przepływu ciepła i wynikającą z oporów przepływu (spadków ciśnień) czynników przekazujących ciepło. Minimalną generację entropii w funkcji średnicy wewnętrznej rury uzyskano dla dwóch przypadków dla przepływu przeciwprądowego i współprądowego kiedy czynnik chłodniejszy przepływa przez wewnętrzną rurę a cieplejszy przepływa przez przestrzeń pomiędzy rurami. Dla dwóch pozostałych przypadków dla przepływu przeciwprądowego i współprądowego kiedy czynnik cieplejszy przepływa przez wewnętrzną rurę a chłodniejszy przepływa przez przestrzeń pomiędzy rurami generacja entropii maleje w przybliżeniu liniowo wraz ze wzrostem średnicy wewnętrznej rury i nie występuje ekstremum generacji entropii (minimum).

---

The paper presents analysis of entropy generation for a double-tube heat exchanger with water as heat transferring fluids. Four heat exchanger configurations were considered: with the heating fluid in the inner and outer tubes, and with the parallel and counter flows. The aim of the analyses was to determine the tube inner [inner tube] diameter for which entropy generation is minimum. The entropy generation resulting from heat flow and from resistance to flow (pressure losses) of hest transferring fluids were taken into account. The minimum entropy generation as a function of the inner tube diameter was found for two cases: for the counter and parallel flows when the cold fluid flow through the inner tube and the hot fluid passed through the space between the tubes. For two other cases of the counter and parallel flows when the hot fluid flows through the inner tube and the cold fluid passes through the space between the tube, entropy generation is approximately linearly decreasing with the increase in the inner tube diameter, and there is no entropy generation extremum (minimum) in the range of dimensions analysed in the study.