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。     

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。     

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。     

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。     

基于实际热负荷分布的换热网络优化改造

采用非等温混合分流分级超结构,建立了基于实际热负荷分布的换热网络改造模型,以由改造费用和运行费用组成的年度化总成本为目标,并采用遗传算法进行求解。改造费用涉及现有换热器增加换热面积、配置新换热器、重新布置管道以及移动现有换热设备所产生的费用,充分考虑了原有换热网络经改造后结构的变化所引起的改造成本。在回用原有换热设备后,根据设备实际面积来计算换热网络的热负荷分布和温度分布,即基于实际热负荷分布对换热网络进行改造。案例研究表明,改造后的换热网络结构具有良好的节能效益,合理地再利用了原网络中的旧换热设备,并以较少的改造成本实现了较高的能量回收,投资回报期仅为0.43年,验证了所提改造方法的有效性和实用性。     

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。     

印刷电路板换热器结构及传热关联式研究进展

印刷电路板换热器的流道是由光化学反应在金属换热板上刻蚀形成,采用扩散连接的方式将冷热换热板叠加成换热芯体。与传统换热器相比,印刷电路板换热器具有效率高、结构紧凑、高耐温耐压性等诸多优势,目前在核电站、新型太阳能发电、制氢工业以及燃气轮机中均有广泛应用。为了进一步提高印刷电路板换热器的综合性能,使其得到更广泛的应用,本文对印刷电路板换热器的性能评价指标、结构优化研究现状以及相关的工业应用进行了全面的归纳和分析,同时通过回顾国内外相关研究,对印刷电路板换热器（PCHE）未来的发展方向和应用潜力进行了展望,为印刷电路板换热器的结构设计优化提供参考。     

析湿工况下翅片管式换热器表面粉尘沉积过程的数值模型

空调器采用翅片管式换热器作为蒸发器,在制冷工况下换热器表面发生析湿及粉尘沉积,导致性能衰减。建立湿翅片表面粉尘颗粒物沉积过程的数学模型,模拟冷凝水捕集颗粒物以及湿积灰层黏附颗粒物的过程。被冷凝水捕集的颗粒物数量等于运动轨迹与水表面轮廓会出现相交的入射颗粒物的数量;后续的入射颗粒物与湿积灰层碰撞时,部分入射颗粒物会发生沉积且部分被碰撞的已沉积湿颗粒物会发生移除,这两部分的颗粒物数量相减即为被湿积灰层黏附的颗粒物数量。模拟与实验结果的对比表明,预测的湿积灰层形状与实验照片的吻合度较好,预测的单位面积颗粒物沉积质量与91%的实验数据之间的误差在±20%之间,平均误差为11.8%。     

基于非逆流传热的热交换网络系统的3E优化

考虑非逆流传热对换热设备传热温差、壳数和面积的影响，对包含非逆流换热设备的热交换网络系统进行优化设计。基于非等温混合分流分级超结构，采用能源、经济和环境（3E）综合评价指标，引入温差修正系数，建立了热交换网络多目标混合整数非线性规划（MO-MINLP）模型，并基于非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）提出了系统性的求解策略和求解方法。应用案例研究表明，涉及非逆流传热的热交换网络，其优化设计结果与基于纯逆流换热假设的设计结果有很大区别，且仅对基于纯逆流换热假设的设计结果进行修正并不能得到最优解，必须在建模中考虑温差修正效应的影响，从而保证设计结果的优化性、可靠性和实用性；3E评价反映了热交换网络系统在经济、能耗和环境影响之间的权衡和约束关系，使系统的设计更加实际，同时多目标的优化方法不但可以获得与单目标经济优化相当的最经济的结果，而且提供了多样性的优化解集供选择，提高了设计的灵活性，可以满足不同的设计需求。