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. . 安徽工业大学学报自然科学版第卷第期
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文章编号:.。—
基于复合形法的板翅式换热器优化设计
祝立萍’,张振生,龚义书
.安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山;.安徽冶金科技职业学院,安徽马鞍山
摘要:以板翅式换热器的质量为目标函数,采用复合形法对换热器芯体外形尺寸和冷热两侧翅片参数进行优化。计算表明,与
传统的设计结果相比,换热器的质量明显减小。建立的优化方法具有通用性,不仅能进行给定翅片结构的优化而且能够在提
供多种类型翅片的情况下,进行翅片类型的优选。
关键词:板翅式换热器;复合形法;优化设计
中图分类号: 文献标识码: :...—...
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近年来,随着板翅式换热器在航空、汽车、石油化工、动力工程、制冷空调等行业的广泛应用,人们希望在
给定工况下寻找一种结构,它在满足基本热力性能和压降要求的同时其质量或体积最小、效率最高,因此换
热器结构优化设计成为研究重点。板翅式换热器设计方法包括对数平均温差法法和效能传热单
元数法—法,设计过程高度非线性,且具体函数表达式不容易列出,这就限制了大部分需要求梯度的
间接优化方法的使用。利用直接优化方法则比较方便,只需通过直接比较和利用各设计点的目标函数和约
束函数本身的数值进行搜索,不需考虑那些函数的导数,特别适用于计算导数有困难的问题。本文提出应用
直接优化方法中的复合形法对板翅式换热器进行结构优化,得到了预期结果。
板翅式换热器优化数学模型及优化方法
. 目标函数的建立
对于换热器设计,效率高、阻力小、质量轻是设计者追求的共同目标。工程实际中主要有两种设计要求:
在满足效率和阻力特征的条件下,使换热器的外形尺寸和质量尽可能小;给定换热器的尺寸和质量要求,使
换热器的效率尽可能高。根据不同的设计要求,可以选择不同的目标函数进行优化。。本文提出以质量作
为目标函数建立优化设计模型。
收稿日期:.
作者简介:祝立萍.,女,浙江江山人,副教授,研究方向:热工设备热力学分析。
64 安徽工业大学学报(自然科学版) 2011年

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式(1)中: ,厶,厶分别为换热器外形尺寸;ID 曲,ID 分别为热侧和冷侧翅片编号;Se.,Sfo,Sh,so分别为热侧和
冷侧翅宽和翅高。式(2)中,‰为最低效率值; , 和, 分别为热边和冷边的允许压降;X为优化
变量组成的向量;Z, 和)max(f=1,2,⋯,9)为每个变量取值的上下限。
2 复合形法的基本原理及计算步骤iu-131

,它是在单纯形法的基础上发展起来求解有约束非线性优化问
题的一种重要直接解法。它的突出优点是在迭代计算中不必求函数的导数,也不用进行一维最优搜索,它对
目标函数和约束函数的性态无特殊要求,尤其