【摘 要】
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板翅式换热器因其具有结构紧凑、换热效率高等优点,在石油化工、交通运输、机械制造、暖通制冷、航空航天等领域具有重要应用。板翅式换热器中的传热及流动相互制约,并且存在
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板翅式换热器因其具有结构紧凑、换热效率高等优点,在石油化工、交通运输、机械制造、暖通制冷、航空航天等领域具有重要应用。板翅式换热器中的传热及流动相互制约,并且存在流动阻力大、制造及运行成本偏高等问题,因此如何在满足换热性能的前提下,实现板翅式换热器的高效率、轻量化、低成本等指标对于提高板翅式换热器在相关领域内的应用至关重要。鉴于此,本文基于优化算法分别开展了板翅式换热器性能的单目标优化和多目标优化计算。本文介绍了遗传算法的流程,研究了不同种群数,交叉算子、变异算子对计算过程的影响。介绍了约束条件的处理方法。同时也对多目标进化算法做了一定介绍。给出了算例验证两种优化算法,为换热器优化建立了基础。本文介绍了板翅式换热器的结构和关键部件,分析了板翅式换热器的流动及传热特性,对比分析了三种评价方法,即熵分析法、(火用)分析法、热经济学分析法。基于上述评价方法,提出了板翅式换热器的单目标及多目标参数的优化方法,其中单目标优化将总熵产作为目标函数并得到了计算结果;多目标优化将传热熵产和阻力熵产、效率和重量、效率和经济指标作为目标函数,并对单目标及多目标参数优化进行了比较。计算结果表明,采用多目标参数优化的板翅式换热器在传热、流动阻力、重量、成本等方面的综合性能得到了明显改善。该研究成果为板翅式换热器的优化设计应用提供技术参考。
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