基于(火积)理论的H形多尺度换热器构形优化

摘要：

与换热器热有效性定义类比,定义换热器的(火积)耗散有效性为无量纲(火积)耗散率与无量纲总泵功率之比.以积耗散有效性最大为优化目标,分别在换热器管道总体积和总表面积一定的约束条件下,对H形多尺度换热器进行构形优化,得到(火积)耗散有效性最大时的H形多尺度换热器最优构形.结果表明在换热器管道总体积一定的条件下,对于一级T形换热器,当冷、热流体质量流率较小时,热有效性和积耗散有效性最大的一级T形换热器最优构形是明显不同的.对于H形多尺度换热器,给定换热器级数时,积耗散有效性随质量流率的增大而减小;给定无量纲质量流率M(M＜32.9)时,(火积)耗散有效性随换热器级数的增加而减小.H形多尺度换热器与H形单尺度换热器相比,多尺度换热器性能得到显著提高.此外,本文还对换热器管道表面积约束的情形进行了讨论.本文优化结果使得换热器的传热和流动性能得到很好的兼顾,可为换热器的优化设计提供参考,有助于丰富务理论内涵.

关键词：构形理论、热有效性、(火积)耗散有效性、H形多尺度换热器、广义热力学优化

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资助基金：国家自然科学基金51176203;海军工程大学青年基金HGDQNJJ11008

在线出版日期：2014-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：169-177