基于知识及遗传退火混合算法的翅片管换热器管路优化方法

通过在现有方法中引入专业知识及模拟退火算法;提出了一种基于知识及遗传退火混合算法的换热器管路连接优化方法。以一个实际翅片管换热器为例;在满足实际制造工艺的约束条件下;以换热器换热能力最大为优化目标对提出的方法进行了验证。结果表明;基于知识及遗传退火混合算法得到的最优管路连接中;各支路均匀交叉分布于空气流中;且所含换热管数目相等;避免了流体在不同支路之间换热不平衡的问题;优化后得到换热器的换热能力比优化前提高22％;比单纯基于遗传算法的优化方法得到换热器的换热能力提高10.3％。     

翅片管换热器

<正> 翅片管换热器采用翅片管为传热元件,具有体积小、传热表面大、效率高的特点。它问世半个世纪,应用于炼油、化工行业已有四十年历史。自一九四八年美国德克萨斯州炼油厂首次全部采用翅片管空气冷却器代替传流的水冷却器以来,发展很快。五十年代起,英国新建的几家炼油厂也全都采用了     

基于粒子群算法的内外翅片管换热器优化

粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)是一种新型的优化算法,今把PSO应用于内外翅片管换热器的结构尺寸优化,建立了物理数学模型,开发了C 程序.把体积作为优化目标函数,以换热面积和压降作为约束条件,对管子横向间距、纵向间距、管排数、外翅片间距、换热器在与热气流垂直方向的长度进行了优化,并与利用遗传算法的文献结果对比:在相同的设计参数和相同的优化变量搜索范围条件下,体积减小9.5%,重量减轻16%,优化计算时间减小一个量级,PSO应用于换热器优化设计优于遗传算法.     

轧片式翅片管换热器

轧片式翅片管换热器是目前国际上通用的较理想的换热装置。本文介绍了该产品国产系列的结构、性能及生产应用情况。     

热泵空调翅片管换热器流路优化研究进展

换热器的性能提升对制冷与热泵系统能效的提升具有重大影响,其中翅片管换热器的流路优化由于无需额外的成本、易于操作,是换热器性能提升的重要研究方向。本文总结了国内外学者对翅片管换热器流路的优化方法和评价指标。主要方法有基于空气侧风速分布的优化以及制冷剂侧流量的优化,基于管路结构的优化（包括管径、管路分合点、可变流路）,基于微元换热最大化的优化,基于不可逆损失最小的?分析、熵产最小化、热阻平衡法以及遗传算法的优化。总结得出可变流路可以同时满足蒸发器与冷凝器的最佳流路,是冷暖两用制冷与热泵系统流路优化的最佳选择;此外,热阻平衡法可以同时优化蒸发器与冷凝器的流路,是当前适用性较好的优化方法。评价指标中等泵功率下换热量的大小与热阻平衡是较为通用的评价指标。基于上述分析,针对翅片管换热器的优化方法以及评价指标提出了展望与建议。     

花瓣状翅片管气体换热器（二）

以空气为介质,以纵向流动方式冲刷光滑管与花瓣状翅片管进行管壳式换热器壳程的传热强化与流阻性实验研究。实验结果表明,与文（一）的横向冲刷情况相比,在相同工功耗下,Ｒｅ＝２×１０＾４时,按实际换热面积计算,横向冲刷花瓣状翅片管比光滑管提高给热系数１３５．８％,纵向冲刷花瓣管仅与光滑管的给热系数相当,文中通过设计实例的是到横向冲刷是花瓣管空冷器设计方案的较佳选择。     

翅片管换热器结霜性能研究

翅片管换热器结霜问题较为复杂,一直以来成为研究的难题。从换热器的翅片结构、表面性能、空气的速度、湿度等方面对翅片式换热器的结霜问题进行了总结,并从如何改善热泵系统结霜情况出发,对换热器的设计参数、换热器的操作条件等提出相应建议。     

花瓣状翅片管气体换热器（一）

以空气为介质横向冲刷花瓣状翅片管（包括单管与管束）进行强化热与流阻性能实验研究 。并对其传热强化机理进行分析,结果表明,花瓣状翅片管的非连续周向翅片具有极好的传热强化效果,在实验范围内,本文提出了横向冲刷花瓣状翅片管传热性能的计算方法与理论分析模型,其计算结果与实验值符合良好。     

几种翅片管换热器的应用研究

介绍了翅片管换热器的特点、材料及型式,列出了3种翅片管换热器的应用示例,分析了在不同应用条件下翅片管的应用情况,并给出了应用结果,为翅片管换热器的应用方法提供了借鉴,最后分析了新型AIF翅片管换热器的研制及应用。     

基于Solidworks和VC6．0的翅片管换热器的二次开发

使用Solidworks作为二次开发的三维设计平台,通过VC6．0程序设计软件和Solidworks的API编程接口,来实现翅片管换热器的自动成图。通过在操作界面数据的输入,能够自动的实现换热器的自动绘图,提高化工换热器设计的工作效率。     

管翅式换热器管路布置优化设计的数值研究

采用分布参数法模型对常见的双流程管翅式换热器,在不同的空气及制冷剂进口状态下的工作性能进行了数值研究,对管路布置提出了改变不同流程管径比的优化设计方案,并从数值模拟的角度给出了验证。数值计算结果表明改变两流程之间的管径比可以优化换热器的换热性能,而且两流程的管径之间存在一个最佳比值0.8,在该最佳管径比下,换热器的换热性能在不同工况下均比相同管径提高6%～11%,同时可以使空气侧的阻力损失减少2%。     

套片式换热器设计计算和CAD绘图软件的研制

结合国内生产企业实际研制了套片式换热器的设计计算和CAD绘图软件。该软件将套片式换热器的性能设计计算、结构和强度计算、生成产品报价和绘制CAD结构图功能结合在一起,实现了一体化的设计流程。提供了一条全新的性能设计计算思路,从设定限制条件预先筛选、优化搜索策略等方面来极大减少计算量,同时保证可以计算出满足各项热力性能指标和离散设计参数的全部方案,对方案挑选、排序后,进行下一步的结构和强度计算;将结构计算和强度计算实现轻度耦合,使得设计结果可以灵活地满足不同的强度标准;将CAD绘图模块需要的参数分为4部分,防止了在CAD绘图模块调整零部件结构参数时,影响其强度性能。     

翅片管换热器内部空气流场的数值模拟与实验研究

空气侧换热是制约翅片管换热器发展的一个主要因素,而风机-换热器单元的内部空气流场分布对空气侧的换热影响显著。本文用数值模拟和实验两种手段对一种U型翅片管内部空间的空气流场进行了研究。通过商用软件对该空间进行了三维数值模拟,研究结果给出了整场流速的详细分布。用干冰作为材料,对该空间进行了可视化发烟实验。在不同高度的速度分布上,数值模拟与实验结果吻合较好。结果显示正对风机的速度最大,换热最好。本研究为翅片管的优化提供了数据,为本领域的研究者提供了一个新的思路。     

纵向涡发生器在管翅式换热器中的应用及优化

纵向涡发生器能够在较大幅度提升换热器换热能力的同时,较小幅度地增加其流动阻力。利用三维数值模拟的方法,详细分析和研究了纵向涡发生器对管翅式换热器传热流动的影响;并对纵向涡发生器的关键参数（攻角,数目,摆放位置）进行了优化。结果表明：纵向涡发生器的攻角为15°,采用3对矩形小翼时,管翅式换热器的空气侧换热能力的提升幅度超过了其流动阻力增加的幅度,与未采用强化措施的换热器相比,其空气侧传热系数提升了71.3%～87.6%,相应的流动阻力增加了54.4%～72%;空气侧的换热能力随着纵向涡发生器数目的增加而逐渐变大,但空气侧的局部换热能力在第5根换热管之后几乎不受涡发生器数目的影响;与纵向涡发生器的顺排布置相比,纵向涡发生器以交错叉排的方式布置时,可以在保证强化换热水平的同时,进一步减小换热器流道内的流动阻力。     

Airside performance of herringbone fin-and-tube heat exchangers in wet conditions

The airside performance for herringbone fin-and-tube heat exchangers under dehumidifying conditions are reported in this study. A total of eighteen samples were tested and compared. The effects of the number of tube rows, fin pitch, tube size, and wave height were examined in this study. A unique characteristic of the herringbone fin pattern is that the friction factors are strongly related to the number of tube rows. The airside performance of the herringbone fin pattern is strongly related to condensate retention. Based on the present test results, heat transfer and friction correlations, in terms of the Colburn j and Fanning friction factors, were proposed to describe the airside performance of the herringbone fin geometry. The correlation of the Colburn j factor gives a mean deviation of 5.76%, while the Fanning f factor shows a mean deviation of 8.27%.     

Fluidized tube heat exchanger

The presence of solid particles in a heat exchanger is important in keeping the surface clean, thus having a beneficial effect on heat transfer. Solids circulation in the system can be provided by means of a recycle tube mounted in the central core of the heat exchanger. In this study a pilot scale fluidized tube heat exchanger system which consists of six fluidization tubes together with the centrally located recycling tube was constructed and pressure drop, liquid–wall and solid–wall friction forces and the effects of the amount of solids introduced to the system on heat transfer were investigated. Experimental results indicate that although the recycle tube causes an approximately 35% decrease in the heat transfer coefficient when no solid is used, the presence of the solids in the system increases the heat transfer coefficient by about 45% above that of the solids‐free system. © 1999 Society of Chemical Industry     

基于群体智能算法的换热网络同步最优综合

换热网络同步综合方法一般需要建立复杂的混合整数非线性数学规划模型,该模型具有非凸、非线、不连续的特点,属于最难求解的一类NP-hard问题,应用传统的优化算法很难确定其全局最优解,尤其是对大规模换热网络综合问题,甚至无法在合理时间内接近全局最优的局部最优解。针对换热网络同步综合问题,提出基于群体智能算法的分层优化策略,外层采用离散粒子群算法与遗传算法相结合的混合群体智能算法优化换热网络结构,内层在结构变量给定条件下利用改进粒子群算法优化冷热物流分流比与换热负荷。两个典型算例研究证明了该方法能以较高的效率和稳定性得到较好的优化结果。     

Optimization of a plate-fin heat exchanger design through an improved multi-objective teaching-learning based optimization (MO-ITLBO) algorithm

Teaching-learning-based optimization (TLBO) is a recently developed heuristic algorithm based on the natural phenomenon of teaching-learning process. In the present work, multi-objective improved teaching-learning-based optimization (MO-ITLBO) algorithm is introduced and applied for the multi-objective optimization of plate-fin heat exchangers. The basic TLBO algorithm is improved to enhance its exploration and exploitation capacities by introducing the concept of number of teachers, adaptive teaching factor, tutorial training and self-motivated learning. The MO-ITLBO algorithm uses a grid-based approach to adaptively assess the non-dominated solutions maintained in an external archive. Minimizing total annual cost and the total weight of heat exchanger as well as minimization of total pressure drop and maximization of heat exchanger effectiveness for specific heat duty requirement are considered as objective functions. Two application examples are presented to demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed algorithm.