基于流動和傳熱引起的熵產對螺旋板式換熱器的多目標優化

李 闖 黃躍武

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基于流動和傳熱引起的熵產對螺旋板式換熱器的多目標優化

李 闖 黃躍武

（東華大學環境科學與工程學院 上海 201620）

應用遺傳算法，在傳熱量一定的約束條件下，以螺旋板換熱器尺寸參數為優化變量，流體的傳熱和阻力引起的熵產為目標函數，進行多目標優化，并得出pareto前沿圖，最后對pareto前沿解域進行TOPSIS決策，選出最優解。然后對比多目標、單目標優化下，螺旋板換熱器的換熱面積和壓降。結果表明，傳熱量不變的條件下，多目標優化相較于以壓降熵產為單一目標的優化壓降降低8.4%，換熱面積減少58.3%；相較于以傳熱熵產為單一目標的優化，壓降降低45.76%，換熱面積減少25.5%。

螺旋式板式換熱器；多目標優化；熵產；遺傳算法

0 引言

螺旋板式換熱器在生產中有廣泛的用途，但在設計優化方面更多的是依靠經驗，理論研究方面還不夠深入，經常無法滿足對于有特定需求的用戶，也沒有更有效的方案達到設計要求，因此在實際中，更多的是使用技術比較成熟的管殼式換熱器。隨著技術的發展，各種優化算法和計算機技術的成熟，換熱器優化設計方面也有了突破性進展[1]。本文就是應用遺傳算法和計算機強大的計算技術，對螺旋板式換熱器進行傳熱和流體阻力綜合性能的優化。

國內外文獻中已有很多用于評價和指導這類優化問題的方法。比如Bejan[2]考慮到換熱面積增大時，換熱器效率增加，同時壓降升高，于是定義了最小熵產法作為評價強化換熱技術的準則。……