基于复合形法的板翅式换热器优化设计.pdf

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基于复合形法的板翅式换热器优化设计!型垒盟Method1板翅式换热器优化数学模型及优化方法!：Q￡垒里垒巫型垡!塑i盟Q￡堡曼丛Q!Q殴(堕垒坐!垒!曼业竖曼)OptimumDesignofPlate—finExchangerBasedComplex2Q!!生!旦HeatMetallurgy给定工况下寻找一种结构，它在满足基本热力性能和压降要求的同时其质量或体积最小、效率最高，因此换热器结构优化设计成为研究重点。吲。板翅式换热器设计方法包括对数平均温差法(LMTD法)和效能传热单元数法(￡一NIru法)，设计过程高度非线性，且具体函数表达式不容易列出，这就限制了大部分需要求梯度的束函数本身的数值进行搜索，不需考虑那些函数的导数，特别适用于计算导数有困难的问题。本文提出应用对于换热器设计，效率高、阻力小、质量轻是设计者追求的共同目标。工程实际中主要有两种设计要求：在满足效率和阻力特征的条件下，使换热器的外形尺寸和质量尽可能小；给定换热器的尺寸和质量要求，使换热器的效率尽可能高。根据不同的设计要求，可以选择不同的目标函数进行优化盯‘1川。本文提出以质量作为目标函数建立优化设计模型。安徽工业大学学报(自然科学版)第28卷第1期2Q!!祝立萍1，张振生1，龚义书2(1．安徽：r-&k学建筑工程学院，安徽马鞍山243002；2．安徽>台金科技职业学院，安徽马鞍山243000)(1．SchoolTechnology，Ma’anshan243000，China)objectandexchanger；complex近年来，随着板翅式换热器在航空、汽车、石油化工、动力工程、制冷空调等行业的广泛应用，人们希望在间接优化方法的使用。利用直接优化方法则比较方便，只需通过直接比较和利用各设计点的目标函数和约直接优化方法中的复合形法对板翅式换热器进行结构优化，得到了预期结果。1．1目标函数的建立文章编号：1671．7872(2011)01．0063—04摘要：以板翅式换热器的质量为目标函数，采用复合形法对换热器芯体外形尺寸和冷热两侧翅片参数进行优化。计算表明，与传统的设计结果相比，换热器的质量明显减小。建立的优化方法具有通用性，不仅能进行给定翅片结构的优化而且能够在提供多种类型翅片的情况下，进行翅片类型的优选。关键词：板翅式换热器；复合形法；优化设计中图分类号：TKl72文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1671．7872．2011．01．016ZHUofTechnology,Ma’anshancomplexdimensionsoptimized．CalculationscomparedqualityWasmethod收稿日期：2010．05．24作者简介：祝立萍(1963一)，女，浙江江山人，副教授，研究方向：热工设备热力学分析。V01．28No．1onLi—pingI,ZHANGZhen-shengI,GONGYi—shu2ofArchitectureCivilEngineering，AnhuiUniversity243002，China；2．AnhuiVocationalcollegeAbstract：Theweightplate-finheatexchangercouldbetakenthefunctionbyusingmethod，bodyparametershotcoolbothsidesfmsshouldshowthatwithresultstraditionaldesign，thesignificantlyreduced．Theoptimizationisuniversal，notonlyoptimizegivenfinbutalsooptimaltypeselectionfinsobtainedinmanytypesaregiven．Keywords：plate—finmethod；optimumdesigntostructureascoreacancase，
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(4)放大：放大点为XR=xD+解一xb，通常取2．2≤p≤4．0。计算出／(x足)值，并与原来各点作比较，①当／Ⅸr)<，ⅨD)，取X8=xD+碾一zD)通常取A=1．5；②若f(XD>f(XD)，取P=xD+硒一xD)通常取2=0．5。S．T．叮>‰；哦<哦。一；APo<aeo．一置，晌≤置≤五，一；f_1，2⋯．，9冷侧翅宽和翅高。式(2)中，‰。为最低效率值；APh，一和啦，一分别为热边和冷边的允许压降；X为优化②当／Ⅸs)坝xD)，失败，此时以复合形中最好点／(x4)为中心，将各边缩小一半，构成新的复合形，返2复合形法的基本原理及计算步骤Iu-13I刀口③若／(xD玎何D)，转步骤(5)。①当f(x8)√UD)，成功，构成新