湿工况下翅片管换热器火积耗散优化分析

以传热,流动阻力和质交换引起的总火积耗散数最小为目标,以换热器芯体外形尺寸为优化变量,在给定热负荷的情况下,采用遗传算法对管内外工作流体分别为水和空气的套片式翅片管换热器进行优化。分析总火积耗散数与风机和泵功率,效能和传热单元数的关系。得到温度火积,压力火积和湿度火积占总火积耗散数的百分比关系,并将模拟数据与实验数据作对比。结果表明:优化后传热火积耗散数,阻力火积耗散数和湿度火积耗散数均大幅减小,且后两者比传热火积耗散数减少的幅度更大。随着总火积耗散数的减小,换热器有效度有所增加,且消耗的风机与泵功率大幅下降,换热器整体传热性能得到提高。

湿工况下翅片管换热器多目标优化设计

以传热、流动阻力和质交换引起的最小总火积耗散数和翅片板面积为目标函数,以换热器芯体外形尺寸为优化变量,在给定热负荷的情况下,采用遗传算法对管内外工作流体分别为水和空气的套片式翅片管换热器进行多目标优化。得到总火积耗散数与翅片板面积的最优Pareto解集,分析总火积耗散数与翅片板面积的关系。分别将以上三种火积耗散数两两作为目标函数做多目标优化,对比分析三种情况下的最优解区间。结果表明:总火积耗散数与翅片板总面积以及总火积耗散数中三种耗散因素之间是相互对立的,其变化趋势是相反的。本文引入的湿工况下的质交换火积耗散在总火积耗散中占据约28.5%,比粘性耗散引起的火积耗散大。