基于Isight的平翅片管换热器结构参数优化 赵二涛.doc

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号： 赵二涛，周俊杰 (郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001 (Tel: Email: zhoujj@zzu.edu.cn) 摘要：本文利用 关键词：平翅片管换热器；；优化设计 Abstract: In this paper, the empirical correlation was used to build mathematical models and the effects of structural parameter of the plate fin-and-tube heat exchanger was analyzed and structural parameter was optimized. The results showed that: the effects of space of fin is the most important factor heat in heat exchanger design .Therefore it should be given full attention. While the tube longitudinal spacing and horizontal spacing has less impact on the overall performance of the heat exchanger. Key Words: plate fin-and-tube heat exchanger; mathematical model; structural parameters; Optimization 0 前言 平翅片换热器，因其结构和制造工艺的简单方便、耐久性及较好的适用性等优点,是常用的一种翅片管式换热器，也是被学者研究最多、最早的翅片。国内外学者对其进行了大量的理论和实验研究，Rich等对16种不同结构的平翅片换热器进行了实验研究，实验结果表明：翅片间距对换热系数有显著的影响，而管排数对空气压降影响很小。台湾C.C.wang等人[1]对18种不同结构的平翅片管换热器空气侧换热性能进行了研究和分析，指出了在不同雷诺数下，换热特性与管径、管排数和翅片间距之间的关系。Kim 等人[2]研究了大翅片间距对平板翅片换热器压降以及换热性能的影响。Sparrow等人[3]对单排管及双排管平翅片进行了研究，研究表明：边界层的发展是影响单排管换热器的最重要因素，且只有在高雷诺数下才能获得涡流对换热器的影响。康海军等人[4]研究了3种翅片间距(s=2.0、2.6、3.2mm)和3种管排(N=2、3、4)的9个平直翅片管换热器的换热和阻力特性，发现翅片间距对传热的影响依赖于临界雷诺数Re。对于层流，翅片间距增加，换热能力下降，阻力减小，且2排管 的性能优于3排和4排管。 国家自然基金项目：NO本文以多学科设计优化软件Isight作为平台，应用其强大的能力， 1 平翅片管换热器的软件平台搭建 1.1仿真流程的建立 图Isight实验平台的 1.2优化模型的建立 实验计算采用matlab模块计算，并采用平板式翅片换热器关联式[1]计算，关联式为： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (11) (12) 使用范围：=200-600 =9.956 =0.12-0.13mm Fp=1.64-2.65mm N=1-4 Pt=19-25.4mm Pl=16-22mm R3=7.26-19.3 R4=1.77-2.25 R5,1=11.0-21.8 R7=0.86-0.95 R8=0.16-0.27 R9=1.60-2.21 本章采用等泵功下的换热量作为优化的目标函数，即：