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基于模拟退火算法的板翅式换热器优化设计

石小闯  
【摘要】:板翅式换热器由于其高效节能和紧凑性在工业中广泛应用,研究分析影响换热器性能的参数和对换热器进行优化设计具有重要的意义。本文以气对气板翅式换热器为研究对象,以改进的熵产数为优化的目标函数,以换热器的尺寸长度,翅片参数为优化参数,采用模拟退火算法进行优化,得到熵产数最小时的板翅式换热器的最佳尺寸。最后将计算结果与遗传算法进行对比,得到模拟退火算法的优越性和不足。具体如下: 首先,本文对板翅式换热器的工作原理,工作过程,传热基础理论进行了研究,了解板翅式换热器的强化传热和设计计算理论。然后,对现在换热器优化设计的智能算法进行比较,本文选用了模拟退火算法,相对于其它算法,SA算法不易陷入局部最小值,简单容易实现,不需要编码,还研究了该算法的原理,算法流程,参数的选择以及参数对优化结果的影响。其次,对板翅式换热器的熵产计算以及引起熵变的原因进行了分析,从而确定了熵产的组成:有限温差,流动混合和流动阻力引起的熵产,最后得出了本文板翅式换热器熵产数的计算公式。然后,将算例与熵产数最小化结合,以板翅式换热器熵产数为目标函数,利用VC软件进行算法编程,得出了熵产数最小时换热器的最优结构参数,将优化结果与遗传算法进行比较,得出在经济成本,压降,换热面积等方面,模拟退火算法具有一定的优越性。最后,利用热力学第二定律(?)分析法以及改进的(?)分析法对优化后的换热器进行分析,以及对以及对系统的(?)效率进行计算,得到了优化后的换热器(?)效率有了很大提高。


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