緊湊式換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)及其相變傳熱研究.pdf

1、泡沫金屬作為一種新型緊湊式換熱器的強(qiáng)化表面，在大大提高換熱的同時(shí)還減小了換熱器的體積和重量。本文對(duì)泡沫金屬的強(qiáng)化換熱性能進(jìn)行分析，包括單因素的分析和復(fù)合循環(huán)的多目標(biāo)優(yōu)化分析。最后又考察了波紋翅片管換熱器的相變換熱特性。主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）分別建立了常規(guī)的波紋翅片管換熱器和泡沫金屬翅片換熱器的數(shù)值模型，通過(guò)模型和網(wǎng)格考核，采用層流流動(dòng)的共軛傳熱模型進(jìn)行模擬，評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇綜合換熱指標(biāo)PEC=(j/j0)/(f/fo)1/3

2、。結(jié)果表明：與常規(guī)波紋翅片相比，泡沫金屬的多孔結(jié)構(gòu)使得流體的分布更加均勻，固體骨架具有良好的導(dǎo)熱特性，同等工況下，泡沫金屬的PEC是常規(guī)波紋翅片的1.06~1.6倍。
　?。?）對(duì)泡沫金屬翅片換熱器流動(dòng)換熱影響的因素較多，主要有幾何參數(shù)、材料自身參數(shù)、操作參數(shù)等，通過(guò)對(duì)其單因素分析，發(fā)現(xiàn)：隨著管徑和流道寬度的增大，換熱器的PEC逐漸下降；隨著流道長(zhǎng)度、泡沫金屬孔徑、材料導(dǎo)熱系數(shù)、環(huán)境溫度的增大，換熱器的PEC逐漸增大；當(dāng)圓管在流道

3、左右比值為2.8左右時(shí)PEC最大；當(dāng)孔隙率為0.94~0.96附近時(shí)，其PEC最大。
　?。?）建立了基于遺傳算法的復(fù)合循環(huán)的多目標(biāo)優(yōu)化方法對(duì)泡沫金屬的流動(dòng)換熱性能進(jìn)行分析，目標(biāo)函數(shù)為：Nu、f、PEC，結(jié)果表明：對(duì)各個(gè)目標(biāo)函數(shù)影響的參數(shù)由大到小分別有進(jìn)口速度、圓管縱向上部距離、圓管縱向下部距離、管徑、圓管橫向左部距離、圓管橫向右部距離等。優(yōu)化后得出最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)，PEC=1.1436，此時(shí)流道寬W=15.6mm，流道長(zhǎng)度L=34.7