基于双粒子群算法的板式换热器优化设计-论文.pdf

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1、基于双粒子群算法的板式换热器优化设计商建平，等基于双粒子群算法的板式换热器优化设计商建平，俞树荣(兰州石化职业技术学院机械系甘肃兰州，730060)(兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州，730030)摘要：在板式换热器优化设计中，针对设计变量为离散变量和方程组无法得到解析解的问题，提出了采用双粒子群算法对板式换热器进行数值求解的优化设计方法。通过实例证明，双粒子群算法在板式换热器优化设计运算中，完全可靠、有效。关键词：板式换热器；优化设计；数值求解；粒子群算法DOl编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2015．03

2、．078AbsI瞅Intermsofdiscretevariableandnomethodofsolvinganalyticsolutionoffunctionsinoptimaldesignofplateheatex—changer,thispaperputsforwardtothemethodofusingdoubleparticleswarmoptimizationinoptimaldesignofplateheatexchangenTheresultshowsthatdoubleparticleswarnloptimizati

3、onisreliableandeffectiveinoptimaldesignofplateheatexchanger．K：Plateheatexchanger；Optimumdesign；Numericalsolving；Particleswarmoptimization中图分类号：TP27文献标识码：B文章编号：1001—9227(2015)03—0078-030引言冷流体换热量L(Q，q，，tc，te2)=0板式换热器具有效率高、结构紧凑和便于维修等特点，在热流体流速f3(wh，qvh，n，，nh)=0石油化工生

4、产、生活供暖和食品加工等领域中被广泛应用。为冷流体流速A(wc，q，，<叼>，n)=0增强板式换热器的换热效果，设计时必须保证每块换热板片两侧分别是热流体和冷流体，并尽量形成逆向流动。在板式换热雷诺数器中，常将流体流过换热器的串联数称为流程数，每一流程内(Reh，wh，<叼>，)=0的并联数称为通道数，流程数和通道数的搭配称为流程组合。(Re，Wc，，)=0在相同换热板片数的情况下，可以有多种不同的流程组合，对勃朗特数应地有不同的换热效果和经济效益n。(Prh，)=0与其它机械设备一样，板式换热器的

5、设计也需要进行优化(Pro，)=0设计。所谓板式换热器优化设计，就是采用适当的优化方法使所设计的板式换热器满足总费用最小的目标函数和板式换热器努塞尔数的数学模型。由于粒子群算法具有运算可靠、有效等特点，常(Nuh，Reh，Prh)=0被应用在寻找最优目标函数的运算中。在板式换热器目标函数o(Nu，Re，)=0的计算中，需要对数学模型进行求解。板式换热器的数学模型对流传热系数为非线性方程组，再加上求解各方程的过程为一个循环运算过，；／；l(，Nuh，<叼>，)：0程，这将使板式换热器的目标函数无法得到解析解。考虑到粒、

6、；、{、；m、¨，＼{B2(。，Nu。，，)=0子群算法还具有不受非线性方程组限制的特点，因此可以再一次地采用粒子群算法进行非线性方程组的运算求解。由此本文总传热系数3(，，Rsh，<8g>，Rs，。)=0提出了基于双粒子群算法的板式换热器优化设计方法。热流体的流程数(m，n，ne)=0冷流体的流程数(，n，n)=01板式换热器的数学模型单台有效板片数fl6(Ne，mh，，m，Be)=0板式换热器的数学模型是指由各个参数之间的关系所形成的各种方程，这些方程组成一个非线性方程组，以下为各个方传热面积7(，n，Ne，

7、>)=0程的紧凑表达式。对数平均温差8(At，th，th2,tt2)=0热流体换热量L(Q，q，，t，th：)=0(1)传热速率方程／=(Q，K，A，At)=0收稿日期：2015～01—23单台总板片数(Np，m，n，m，n。)=0基金项目：甘肃省教育厅科研基金资助项目(0915B一2)，兰州石化职业技术学院院内资助项目(K09—07)实际总板片面积(A，，ⅣP，)=0作者简介：商建平(1966一)，男，江苏泰兴人，工程硕士，副教欧拉数授，主要从事4co=r-过程机械的教学与优化设计研究工作。78