降膜蒸發傳熱膜系數關聯圖的智能擬合

王 勇

（上海緯縱化工工程咨詢有限公司，上海 200235）

引 言

在文獻［1］中筆者提出一種新的擬合法——智能擬合法，該法將矩陣法與遺傳算法相結合，實現了由計算機自動篩選組合最佳函數式的類型并擬合關聯式參數，克服了傳統多項式擬合的項數多、容易震蕩、多變量關聯式擬合困難等問題，取得較好的效果。但文獻［1］中只考慮具有整數次方的項形式，項的形式相對單一。本文擬對先前提出的多元非線性多項式智能擬合法［1］進行改進，引入具有實數次方及項內實數參數的較復雜項類型，用以改進和完善智能擬合法，使之能夠更好地解決多元非線性函數擬合問題。

在蒸發設計計算時必然要計算總傳熱系數，其中內外兩側的傳熱膜系數的計算是關鍵，文獻［2］給出了降膜蒸發器蒸發側傳熱膜系數和垂直管外冷凝傳熱膜系數的關聯圖。關聯圖只能人工查圖，不方便用于編程設計計算。

1 智能擬合法的改進

2 降膜蒸發傳熱膜系數關聯式

總傳熱系數是蒸發過程工藝設計計算要涉及到的關鍵參數，根據傳熱理論已知式（1）。

在傳熱的4個阻力中，兩側的傳熱膜系數α凝及α沸是最難計算，也是最為關鍵的。文獻［2］給出常用的計算降膜蒸發傳熱膜系數關聯圖，即蒸發側傳熱膜系數關聯圖、蒸汽在垂直管外的冷凝傳熱膜系數關聯圖。擬合時首先要有較準確的數據，而人工讀圖麻煩，而且誤差較大。本篇應用筆者在文獻［3］中提出的計算機讀圖技術從關聯圖中讀出足夠數據，再應用上述改進智能擬合法進行擬合，得到式（2）和式（3）。

式中：Re為雷諾準數；Pr為普蘭特準數；α沸為蒸發側傳熱膜系數，kJ/（m2·h·℃）；α凝為垂直管外的冷凝傳熱膜系數，kJ/（m2·h·℃）；tf為冷凝液膜溫度，℃；Γ為冷凝負荷，kg/（m·h）；φ＝（λ3ρ2g/μ2）1/3。式中的各參數意義及具體計算見文獻［2］。式（2）為蒸發側傳熱膜系數關聯式，擬合方程式與傳熱膜系數關聯圖讀取的數據的平均相對偏差為1.2%，關聯式的三維效果圖如圖1；式（3）為蒸汽在垂直管外的冷凝傳熱膜系數關聯式，擬合方程式與傳熱膜系數關聯圖讀取的數據的平均相對偏差為0.5%，關聯式的三維效果圖如圖2。

圖1 蒸發側傳熱膜系數關聯式三維效果圖

圖2 垂直管外冷凝傳熱膜系數關聯式三維效果圖

圖1和圖2中網格線所構成的曲面是由擬合所得關聯式畫出，小三角為原關聯圖讀得的部分數據點。由圖可以看出，擬合獲得的曲面真實反映了原圖數據的變量關系，數據點與曲面基本重合。擬合所得關聯式（2）、式（3）形式簡單，與對應的原圖偏差小，適用原關聯圖全圖范圍內降膜蒸發傳熱膜系數的計算。

3 結論

1）通過引入具有項內實數參數的較復雜項形式，對文獻［1］中的智能擬合法進行了改進和完善。改進后的智能擬合法具有更強的非線性函數擬合能力，能以相對少的項數來獲取高的擬合精度，使擬合結果函數形式更加簡單，更加符合工程設計參數的變量關系。

2）應用改進智能擬合法對文獻［2］給出常用的計算降膜蒸發傳熱膜系數關聯圖進行擬合，獲得降膜蒸發器蒸發側傳熱膜系數關聯式和垂直管外的冷凝傳熱膜系數關聯式，精度高、適用范圍廣，方便編程設計計算。

［1］ 王勇，阮奇.多元非線性多項式智能擬合法及其應用研究［J］.計算機與應用化學，2004，21（1）：157-162.

［2］ 王世昌.海水淡化工程［M］.北京：化學工業出版社，2003.

［3］ 王勇.應用VB語言開發計算機讀圖軟件［J］.計算機與應用化學，2004，21（3）：477-480.