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缠绕管式换热器结构参数多目标优化数值模拟研究
【作者】 王斯民 [1] 简冠平 [1] 肖娟 [1] 王家瑞 [1] 文键 [2]
【关键词】 缠绕管式换热器 结构参数 多目标优化 数值模拟
【摘要】为分析缠绕管式换热器关键几何结构对其流动和传热性能的影响,采用多目标遗传优化算法对壳侧的流动和传热特性进行了数值模拟研究,并对通过中心复合设计得出的实验点进行了计算.研究结果表明:缠绕管式换热器的壳侧压降随着层间距、缠绕角、同层管间距的增大而减小;壳侧换热系数随着层间距的增大而减小,随着管外径的增大而增大,随着螺旋角的增大先增大后减小.通过敏感度分析可知:螺旋角和层间距对缠绕管式换热器的流动和传热性能影响最大,在计算工况下,层间距对压降和换热系数都呈负相关;螺旋角与压降呈负相关,与换热系数呈正相关.同时,应用多目标遗传算法在连续响应面的基础上对原结构进行优化,得到3组优化结果,换热系数平均增加了2.93％,压降平均降低了40.27％,综合传热性能均好于原结构.该研究成果可为缠绕管式换热器的优化设计提供理论基础.
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