板翅式换热器的优化方向

一个好的换热器设计应能做到投资省、运行费用低和换热效果好。长期以来人们为此付出了大量的努力,也取得了相应的效果,但仍然离前面提出的要求相差甚远。不少人针对换热器的优化设计方法提出了方案,但由于优化设计目标的不确定性及换热器种类的多样性,换热器的优化设计目前还不完善。

换热器的设计是一项十分重要的工作,它涉及到换热设备的投资成本、运行状态及性能状况。

随着我国工业的不断发展,对能源利用、开发的合理性与有效性的要求不断提高,因而对换热器性能的要求也日益加强。特别是对换热器的研究必须满足各种特殊情况和苛刻条件的要求,对它的研究也就显得更为重要。因此,在换热器的生产及研究开发上除了满足各种必需的工艺条件之外,对它的综合性能也提出了更高的要求。

深入研究换热器结构参数、流动参数与换热性能三方面综合性能对换热器参数优化设计,缩短设计周期,提高设计效率和经济效益都具有重大的理论意义和现实意义。

打破传统设计方法的思路,从换热器的基本结构与流动传热特性入手,建立了全新思路的综合性能优化设计方法,以换热器的结构优化和过程可用能分析为基础,在设计过程中实现换热器的投资成本低、运行费用少以及换热性能佳的优化目标。

例如板翅式换热器是目前国内最先进的换热设备之一,它具有体积小、重量轻、换热效率高、结构紧凑、轻巧及坚固耐用、适应性强并可设计成多股流体同时换热等优点。它可以用于各种介质的热交换(气与气、气与液、液与液)以及有相变的冷凝和蒸发。

研究了板翅式换热器的结构形式及导致的流动特征,选择平直翅片板翅式换热器为目标,应用换热器综合性能优化设计方法,简化其结构形式,建立了基于实际换热模型基础上的板翅式换热器数学模型,将综合性能优化设计方法推广到实际应用当中。

在建立板翅式换热器数学模型的基础上,运用计算机语言编制程序,以单位传热量的可用能损失率最小为目标函数,寻求流动参数的最佳值,利用换热器两侧流动换热过程的流动与换热的准则关系式,在设定换热热流密度和选定换热器某个结构尺寸的基础上,采用迭代的方式完成对天然气空气和润滑油空气单侧翅片的板翅式换热单元的结构参数、流动参数与换热性能的优化设计。与传统的优化方法相比,它综合考虑了结构特征和投资费用等影响因素,由于在设计过程中仅用了两项人为设定参数而给设计者带来极大方便,也有效地减少了人为干预的因素。