换热器在在很多行业都有着非常多的应用,设计建造花费占的比例也相对较高,对换热器进行优化设计,能够一定程度上提高性能的同时降低成本,这种研究对工程实际应用有很重要的意义。螺旋板式换热器在生产中同样有广泛的用途,但在设计优化方面更多的是依靠经验,在理论研究方面还不够广泛和深入,因此经常无法满足特定需求或者无法以更有效的方案满足设计要求,因此在实际中,大部分企业更多的使用技术成熟、设计方法比较完善常规换热器,例如板翅式换热器和管壳式换热器。为了完善螺旋板式换热器在优化设计方面存在的不足,本文在利用最小熵产原理的基础上,用遗传算法的理论对其进行多目标优化。螺旋板式换热器在优化中,首先要考虑的是目标函数的问题,目标函数的选择对优化的进行以及结果的适用性至关重要。本文选择目标函数时,选择用来表述因为不可逆过程产生能量耗散的熵产数为目标函数。优化中以换热器的结构参数作为设计变量,以换热量、压降、等设计标准为约束条件,以上这些条件即是换热器整个优化设计的限制因素。在目标函数具体的选取问题上,因为换热器整个换热过程主要是流体流动和传热的过程,所以本文以压降引起的熵产和传热引起的熵产为目标函数,以下简称流动熵产和传热熵产,以这两个目标函数作为多目标函数进行优化,然后和分别以流动熵产和传热熵产为单目标时,对螺旋板式换热器的的优化设计结果进行对比,结果显示,不管是以流动熵产为单目标的优化还是以温度熵产为单目标的优化,换热面积、压降都相较于多目标优化结果要大,而考虑到经济性即建造成本和运行成本,都要比多目标优化结果要高。为了研究多目标优化设计得到的螺旋板换热器实际运行效果,和研究螺旋板式换热器性能影响参数,本文建立了螺旋板换热器内部的流动和传热数学模型,通过gambit建模并划分网格,利用fluent模拟,最终得到换热器内部流动通道内的流体情况,主要研究了压力场的分布情况,和温度场的变化规律,另外还对模拟得到的结果作了对比分析,研究了换热器内冷热流体的流速、换热器结构参数变化时对换热器性能的影响,这些模拟结果直接反应了相关设计参数和运行参数和换热器性能的关系,对换热器的设计和优化起到了很好的指导作用。