熱管式空氣預熱器整體優(yōu)化及CAD研究.pdf

1、熱管是一種新型的傳熱元件,由于是以內(nèi)部工質(zhì)相變和連續(xù)工質(zhì)循環(huán)實現(xiàn)熱量傳遞的,因此具有較高的傳熱效率.目前對熱管的應(yīng)用已有很大的進展,如在空間技術(shù)發(fā)展中以成功的實現(xiàn)傳熱和監(jiān)控問題;在地面各方面應(yīng)用中則更多.以熱管為傳熱元件的熱管換熱器具有下列特點:傳熱效率高,壓力損失小,工作可靠,結(jié)構(gòu)緊湊,有利于控制露點腐蝕等,這些獨特的優(yōu)點是它在解決能源問題,如:利用熱能、節(jié)約原料、降低成本等方面,特別是在工業(yè)余熱利用中發(fā)揮了越來越多重要的作用.由于熱

2、管換熱器形式多樣,結(jié)構(gòu)復雜,因而如何選擇其形式是工程應(yīng)用中的一個重要環(huán)節(jié).該課題就是要針對這一問題,對熱管元件及熱管換熱器整體優(yōu)化設(shè)計進行研究,以氣——氣熱管換熱器中典型代表——熱管空氣預熱器為例,利用最優(yōu)化理論,提出了對其進行整體優(yōu)化設(shè)計的方法.文中詳細闡述了如何分析實際的物理過程,如何確定優(yōu)化對象的設(shè)計變量,建立了年凈收益最大為目標的目標函數(shù),確定了由實際過程及技術(shù)參數(shù)所構(gòu)成的約束條件,從而建立了優(yōu)化設(shè)計的最優(yōu)化數(shù)學模型,并采用窮舉

3、法和復形調(diào)優(yōu)法對熱管換熱器的熱管直徑d<,0>、熱冷流體側(cè)翅片間距S<,fh>、S<,fc>、翅片厚度δ<, fh>、 δ <,fc>、管束橫向管間距S<,T>及冷熱流體的迎風流速u<,01>、u<,02>(其中,熱管基管直徑、冷熱側(cè)翅片間距、翅片厚度、管束橫向管間距這六個變量為離散型變量;冷熱流體迎風流速為連續(xù)型變量)進行優(yōu)化,就是通過對優(yōu)化變量d<,0>、S<,T>、S<,fh>、 S<,fc>、δ<, fh>、 δ<,fc>、u<

4、,01>、u<,02>的調(diào)整,在滿足給定的設(shè)計依據(jù)與條件下,使年凈收益最大,即使目標函數(shù)值最大.通過理論研究和相關(guān)問題研制,以及對具體事例進行計算和分析,并與常規(guī)設(shè)計計算結(jié)果進行比較,最后得出結(jié)論:該文所編制的計算程序可進行熱管預熱器的優(yōu)化設(shè)計,能確定熱管預熱器的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)及運行參數(shù).在考慮熱管預熱器技術(shù)經(jīng)濟指標基礎(chǔ)上,導出的年凈收益方程,對于預熱器優(yōu)化選型有很好的指導作用.熱管元件、預熱器整體結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化組合既節(jié)省了初始化投資,