分液不锈钢冷凝器的优化方法

对于分液不锈钢冷凝器，确定合理的管内外流程结构和几何尺寸是实现其强化效果的关键，相比传统费时费料的实验筛选和逐步迭代法，利用编程程序实现数值模拟是不锈钢冷凝器优化设和评价方面广范应用于研究的万法。不锈钢冷凝器的结构优化一般是指在冷热物流进出口参数确定的条件下，获得特定目标较优下的换热器内部流程结构和几何尺寸，其结构决策变量和评价指标较多，一般包括单目标优化如较小熵产、较小经济成本、较小总成本等以及考虑多种指标权衡的多目标优化如较小泵功和较小换热面积、较大换热量和较小压降、较小换热面积和较小压降等，较终大多归结为换热系数和压降之间的权衡。

陈颖等针对分液不锈钢冷凝器内部流程结构特点，提出了分液不锈钢冷凝器热力学参数的理论计算方法并对分液不锈钢冷凝器的流程分配进行优化，并进行了实验验证：通过理论计算和实验研究发现，影响分液不锈钢冷凝器传热流动性能的核心因素除了管程数、每程管数、管间距等流程结构外，还包括换热管管长、管径等几何参数。然而仅考虑确定内部流程结构下的几何参数优化或者仅考虑确定几何参数下的内部流程结构的优化都将大大缩小优化空间，同步考虑内部流程结构和几何尺寸则会带来两个困难，一是由于内部流程和几何参数司变导致不锈钢冷凝器换热系数和压降沿程不一致，经典换热系数和压降关联式不能直接应用，需在经典关联式基础上建立准确的关联式并进行实验验证，提出不锈钢冷凝器全程当量换热系数和总压降的计算方法；二是优化模型中考虑换热器内部流程和几何参数可变将使得表征流型区间界定、内部流程结构等的离散变量和表征几何参数、流速、压降、换热系数等的连续变量以及相应逻辑约束大幅增加，造成设计方案的组合爆炸。传统无约束算法或局部迭代算法无法求解该问题，需要开发合适的求解策略。