燈籠狀蜂窩板式換熱器的多目標(biāo)優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)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(jì)和垂直流的流動(dòng)形式特點(diǎn)，既具有普通板式換熱器高傳熱系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，還解決了其工作壓力低、工作溫度受限的缺點(diǎn)。本文基于換熱器強(qiáng)化傳熱原理，對(duì)燈籠狀蜂窩板式換熱器進(jìn)行雙層循環(huán)多目標(biāo)優(yōu)化研究。并搭建實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。本文的主要工作內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　（1）通過(guò)對(duì)燈籠狀蜂窩板換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和流動(dòng)特性的分析，確定采用RNG k-?模型及增強(qiáng)壁面函數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，選擇pec=(Nu/Nu0)/(f/

2、f0)1/3作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)計(jì)算單元進(jìn)行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：蜂窩結(jié)構(gòu)附近流場(chǎng)出現(xiàn)規(guī)律的周期性變化，流體流經(jīng)焊孔時(shí)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?cái)_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(shí)，一些結(jié)構(gòu)參數(shù)的蜂窩板pec值已經(jīng)小于1，說(shuō)明在高雷諾數(shù)下蜂窩板傳熱性能已無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。
　?。?）綜合考慮燈籠狀蜂窩板

3、式換熱器的流動(dòng)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(duì)其進(jìn)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(duì)目標(biāo)函數(shù)影響較大，所以對(duì)蜂窩板進(jìn)行優(yōu)化時(shí)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(dá)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(shí)結(jié)果最優(yōu)。對(duì)蜂窩板換熱器75組設(shè)計(jì)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出其流動(dòng)換熱準(zhǔn)則關(guān)系式