燈籠狀蜂窩板式換熱器的多目標(biāo)優(yōu)化及實驗研究.pdf

1、燈籠狀蜂窩板式換熱器由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計和垂直流的流動形式特點，既具有普通板式換熱器高傳熱系數(shù)的優(yōu)點，還解決了其工作壓力低、工作溫度受限的缺點。本文基于換熱器強化傳熱原理，對燈籠狀蜂窩板式換熱器進行雙層循環(huán)多目標(biāo)優(yōu)化研究。并搭建實驗裝置，進行實驗研究。本文的主要工作內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）通過對燈籠狀蜂窩板換熱器結(jié)構(gòu)特點和流動特性的分析，確定采用RNG k-?模型及增強壁面函數(shù)進行數(shù)值模擬，選擇pec=(Nu/Nu0)/(f/

2、f0)1/3作為主要評價指標(biāo)。對計算單元進行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：蜂窩結(jié)構(gòu)附近流場出現(xiàn)規(guī)律的周期性變化，流體流經(jīng)焊孔時在焊孔迎風(fēng)側(cè)流速增大，在焊孔背風(fēng)側(cè)流速減小并出現(xiàn)漩渦，極大地擾亂了邊界層，提高了協(xié)同性。隨著Re增加Nu呈指數(shù)倍增大，f呈指數(shù)倍降低，pec呈指數(shù)倍降低，變化范圍為0.51~3.82。當(dāng)Re?10000時，一些結(jié)構(gòu)參數(shù)的蜂窩板pec值已經(jīng)小于1，說明在高雷諾數(shù)下蜂窩板傳熱性能已無明顯優(yōu)勢。
　?。?）綜合考慮燈籠狀蜂窩板

3、式換熱器的流動參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)影響，提出雙層循環(huán)優(yōu)化模型，采用遺傳算法對其進行雙層循環(huán)多目標(biāo)優(yōu)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：焊孔半徑 R對目標(biāo)函數(shù)影響較大，所以對蜂窩板進行優(yōu)化時可優(yōu)先考慮改變焊孔半徑R的值，為工業(yè)生產(chǎn)提供參考。綜合比較3組優(yōu)化結(jié)果發(fā)現(xiàn)pec的值高達3.199，綜合換熱性能明顯高于平板，當(dāng)R=4.882mm、蜂窩半徑L=5.092mm、蜂窩間距P'=32.79mm時結(jié)果最優(yōu)。對蜂窩板換熱器75組設(shè)計點數(shù)據(jù)進行處理，得出其流動換熱準(zhǔn)則關(guān)系式