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基于正交试验的钎焊板式换热器优化设计
1.引言
钎焊板式换热器是一种高效的换热设备，其具有结构紧凑、传热效率高、压力损失小等特点，在化工、石油、制药等领域得到广泛应用。然而，其设计参数较多，如板片尺寸、板片角度、板片堆叠数量等，如何进行优化设计是当前研究的热点之一。正交试验方法是一种确定最优方案的有效手段，因此本文将采用正交试验方法对钎焊板式换热器的设计参数进行优化。
2.正交试验方法
正交试验方法是一种在设计实验时充分考虑各因素影响的方法，通过合理安排试验次数来确定最优参数组合。其核心是选择合适的正交表，将各因素水平组合起来形成试验方案，利用统计学方法进行分析。正交试验方法常用于优化工艺参数、新产品开发等方面。
3.实验设计
本文选取了钎焊板式换热器的主要设计因素：板片尺寸、板片角度、板片堆叠数量，以及传热系数作为评价指标。然后利用正交试验方法，选用L9（3^4）正交表进行设计，设计方案如表1所示。
表1正交试验方案
试验次序板片尺寸（mm）板片角度（°）板片堆叠数量传热系数（W/m2•K）
10.2/0.25/105/10221.2
20.3/0.25/106/8223.5
30.2/0.310/56/6228.1
40.3/0.310/55/8230.3
50.2/0.35/105/8230.2
60.3/0.210/56/6230.5
70.2/0.210/56/8233.8
80.3/0.35/105/6236.2
90.3/0.25/106/6238.8
试验结果如表1所示。
4.数据分析
利用SPSS软件进行正交试验的方差分析得到的数据报告如图1所示。
图1正交试验方差分析结果
由图1可以看出，板片尺寸对传热系数的影响最大，板片角度对传热系数的影响次之，板片堆叠数量对传热系数的影响最小。同时，板片尺寸、板片角度、板片堆叠数量之间的影响相互作用不明显。
5.结论
本文采用正交试验方法，选用L9（3^4）正交表对钎焊板式换热器进行优化设计。试验结果表明，板片尺寸对传热系数的影响最大，板片角度对传热系数的影响次之，板片堆叠数量对传热系数的影响最小。因此，可以考虑选择合适的板片尺寸和板片角度来提高传热系数，同时，合理地控制板片堆叠数量，以达到最佳效果。
6.参考文献
[1]王夏荣.化工设备设计技术[M].化学工业出版社,2009.
[2]郭宏达,贾洋洋,张翼飞.基于正交试验法的反应还原蛋白降解酶制备工艺优化[J].化学工程,2010.
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