終稿雙側(cè)翅化板式換熱器綜合性能的優(yōu)化設(shè)計(兩種排列)修改

Goodisgood,butbettercarriesit.

精益求精，善益求善。Goodisgood,butbettercarriesit.

精益求精，善益求善。[終稿]雙側(cè)翅化板式換熱器綜合性能的優(yōu)化設(shè)計(兩種排列)修改一種雙側(cè)翅化的板式換熱器綜合性能的優(yōu)化設(shè)計一種雙側(cè)翅化的板式換熱器綜合性能的優(yōu)化設(shè)計PAGEPAGE16一種雙側(cè)翅化的板式換熱器綜合性能的優(yōu)化設(shè)計PAGE一種雙側(cè)翅化的板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計陳維漢華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院摘要：本文利用式換熱器綜合性能優(yōu)化的設(shè)計方法對一種雙側(cè)翅化板式換熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。該方法應(yīng)用換熱器換熱表面的最經(jīng)濟(jì)匹配準(zhǔn)則、最小可用能損失率的最佳運行參數(shù)準(zhǔn)則以及最合理通道結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則等重要關(guān)系式，采用迭代的方式完成換熱器的結(jié)構(gòu)、流動特征與換熱性能的綜合優(yōu)化設(shè)計。采用這樣的設(shè)計方法能在給定極少設(shè)定數(shù)據(jù)的情況下使設(shè)計的換熱器達(dá)到材料省、換熱效果好及運行費用低的目的。關(guān)鍵詞：雙側(cè)翅化板式換熱器、換熱表面最佳匹配準(zhǔn)則、流動換熱過程可用能損失率分析、合理流道結(jié)構(gòu)尺寸的確定、考慮綜合性能的優(yōu)化設(shè)計圖書分類號：TK1241引言 雙側(cè)翅化的板式換熱器是廣泛應(yīng)用的緊湊式換熱器之一。常常用于兩側(cè)流體的換熱性能相差不大而又需要減少換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸時，以兩側(cè)換熱表面的肋化來減小熱阻，從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱減小體積的目的。對于雙側(cè)翅化的板式換熱器，通常是采用常規(guī)的設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計，而對于兩側(cè)的翅化表面，在設(shè)計上沒有一定的規(guī)則可循，而傳統(tǒng)的做法只要使兩側(cè)的換熱熱阻達(dá)到一致，以獲得最大的傳熱效果[1]。這種認(rèn)識如果從投資成本上來考慮是十分不經(jīng)濟(jì)的選擇。這里采用的是本文作者提出的處理方法，即在給定投資費用（或換熱面材料）的條件下以傳熱量最大為前提導(dǎo)出兩側(cè)換熱表面的最佳匹配關(guān)系式，即換熱面積之比與其換熱性能比和投資費用比之間的平方根關(guān)系式[2]。這樣就能達(dá)到單位傳熱量的投資成本最低，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。同時，換熱器設(shè)計的另一個問題是流動參數(shù)的設(shè)計與優(yōu)化，具體辦法是以單位傳熱量可用能損失率最小為目標(biāo)來尋求流動參數(shù)的最佳值[3]。此外，還必須考慮換熱器兩側(cè)的流動換熱過程特征及由此導(dǎo)出的最佳結(jié)構(gòu)尺寸，這就是以材料省散熱量大為原則的經(jīng)濟(jì)合理的翅片最佳高度和最佳通道長度的關(guān)系式。利用上述的準(zhǔn)則關(guān)系式就能實現(xiàn)綜合考慮換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、流動參數(shù)與換熱性能的優(yōu)化設(shè)計。 這里給出的雙側(cè)翅化的板式換熱器的綜合性能優(yōu)化設(shè)計的具體做法是，從設(shè)定某一側(cè)的換熱性能及翅片的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)入手，以翅片最佳高度關(guān)系式確定翅片高度，計算翅片通道的當(dāng)量尺寸；然后設(shè)定換熱熱流密度和選定恰當(dāng)?shù)牧鲃訐Q熱準(zhǔn)則關(guān)系式，從而確定最佳流動參數(shù)值；進(jìn)而計算出這一側(cè)的換熱性能。在完成一側(cè)的設(shè)計計算之后，再設(shè)定另一側(cè)的換熱性能而得以從最佳匹配準(zhǔn)則關(guān)系中確定兩側(cè)換熱熱流密度的比值，以及計算出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸，同樣可以從可用能分析中得出最佳流動參數(shù)和換熱性能。由于計算得到的換熱性能與設(shè)定數(shù)值存在差異，應(yīng)進(jìn)行用新值不斷取代原設(shè)定值的迭代過程。通?？梢栽诮o定允許誤差下結(jié)束迭代過程。這樣做就能達(dá)到雙側(cè)翅化的板式換熱器設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)與流動參數(shù)的同時確定，從而做到設(shè)計的雙側(cè)翅化的板式換熱器具有結(jié)構(gòu)（成本）省、運行費用低而換熱性能佳的良好性能。下面將具體對優(yōu)化方法進(jìn)行討論。2換熱器傳熱過程綜合性能分析的關(guān)系式 為了進(jìn)行雙側(cè)翅化的板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計，有必要將設(shè)計方法所涉及的理論關(guān)系式作一個簡單的介紹。它們是本文作者推導(dǎo)出傳熱過程兩側(cè)換熱面積的最佳匹配關(guān)系式和換熱過程的可用能損失率關(guān)系式以及合理或經(jīng)濟(jì)的管長管徑比。2.1傳熱過程的換熱表面最佳匹配準(zhǔn)則[2]AAAA1A2α1α2ρ1u1ρ2u2圖1換熱器傳熱過程示意圖對于如圖1所示的充分簡化的換熱器的傳熱過程而言，投資費用與換熱面的結(jié)構(gòu)特征相關(guān)，而結(jié)構(gòu)特征又與傳熱性能密不可分。因此，我們就能夠從換熱器傳熱過程的傳熱方程和投資費用方程出發(fā)導(dǎo)出換熱器換熱表面與換熱性能之間的最佳匹配關(guān)系式。 。 （1）如果令，它們分別表示換熱器兩側(cè)的換熱系數(shù)比，投資單價比及換熱表面積比。于是換熱器傳熱表面的最佳換熱面積比關(guān)系式可以改寫為如下簡潔的形式：。 （2a）上式即為換熱器兩側(cè)換熱性能和投資單價不隨換熱表面而改變情況下的換熱表面隨換熱性能和投資單價變化的關(guān)系式，被稱為傳熱過程換熱表面的最佳匹配準(zhǔn)則或最佳結(jié)構(gòu)配比準(zhǔn)則。如果考慮翅片效率的影響（2）式可以改寫為， （2b）式中和分別為兩側(cè)的翅化表面效率。2.2流動換熱過程的可用能損失率方程[3]對于一般的流動換熱過程（如圖2所示），總可以視之為一個穩(wěn)定的流動換熱系統(tǒng)，其包含流體沿固體壁面的流動過程和流體與壁面間的換熱過程。相應(yīng)的參數(shù)有：流體的比焓h、比熵s、質(zhì)量流率、流體溫度Tf、壁面溫度Tw,、流體進(jìn)出系統(tǒng)的壓力分別為p1和p2、流體與壁面間的換熱熱流密度q、以及流體的通流面積和換熱面積分別是Af與At。今在流場中取一包含微元面積dAt的微元控制體，將其視為一個穩(wěn)定流動系統(tǒng)，分析其熱平衡和熵平衡情況可以得出流動換熱過程的可用能（）損失率方程的兩種形式：對于給定熱流密度和換熱特征尺寸有， （3） 對于給定熱流密度和流體流速有， （4）dAdAthh+dhmTfs+dssTwdQp1p2α圖2一般流動換熱過程示意式中，為無量綱可用能（損失率數(shù)，為換熱熱流密度，為努謝爾特數(shù)，為雷諾數(shù)，為斯坦登數(shù)，為流動阻力系數(shù)，uf為流體的平均流速，L為流場特征尺寸，λ為流體導(dǎo)熱系數(shù)，ν為流體運動黏度，cp為流體定壓比熱，為平均溫度，分別為溫度因子，而則為面積因子。從這兩個公式中不難看出，無量綱的的可用能損失率Ne的大小與流動換熱特征參數(shù)（準(zhǔn)則數(shù)）Nu，St，Re及cD是密切相關(guān)的。對于一個流動換熱過程而言，無量綱的可用能損失率越小過程的流動換熱性能就越好。因此，通過這兩個關(guān)系式就可以找出各種流動換熱過程的可用能損失率隨著過程特征參數(shù)的變化關(guān)系，并從中導(dǎo)出使過程可用能損失率最小的最佳過程參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。這里將對具體流動換熱過程進(jìn)行可用能損失率分析而尋求最佳的過程運行參數(shù)。從對流換熱過程的分析中我們可以設(shè)定流動換熱過程準(zhǔn)則關(guān)系式的一般形式：如換熱關(guān)系式，和流動阻力關(guān)系式，將它們代入方程（3）并對該式求Re的導(dǎo)數(shù)且令其為零，即。這樣就可以得出無量綱損失率最小時對應(yīng)的最佳雷諾數(shù)（Reopt）值，也就是最佳的過程運行參數(shù)，即 。 （5） 將其代入換熱關(guān)系式則可得到最佳的努謝爾特數(shù)Nuopt，進(jìn)而計算出過程最佳的對流換熱系數(shù)αopt。對于一個流動換熱過程當(dāng)給定換熱熱流和換熱特征尺寸之后，就可以利用上述方法而獲得最佳的運行狀態(tài)及相應(yīng)的換熱性能。顯然，對于雙側(cè)翅化的板式換熱器兩側(cè)的流動換熱過程也可以利用這一方法而得到相關(guān)的優(yōu)化數(shù)據(jù)，成為其綜合性能評價的一個重要環(huán)節(jié)。如換熱關(guān)系式，和流動阻力關(guān)系式，將它們代入方程（3）采用相同的處理辦法可以得到如下試湊形式的最佳雷諾數(shù)表達(dá)式。 （6）2.3通道內(nèi)流動換熱的經(jīng)濟(jì)合理管長管徑比的確定[4]通道內(nèi)流動換熱是屬于個管（槽）內(nèi)流動換熱過程，如圖1所示。設(shè)管壁溫度均勻一致為TW，流體進(jìn)口溫度為，經(jīng)過管長L后出口溫度為，管內(nèi)、外徑分別為di和do，壁厚為δ，流體截面上的平均流速為um。利用元體內(nèi)的能量平衡關(guān)系可以得出整個管長內(nèi)的對流換熱量為： 。 （7）TfTf″QxQx+dxQcumdiTf′TwxdxL圖3管內(nèi)流動換熱示意圖從上式可以看，當(dāng)管長趨于無窮大時換熱熱流量最大，有。于是相對熱流率為：圖4管內(nèi)流動換熱合理Z圖4管內(nèi)流動換熱合理Z值示意圖Z=1.1499Z3210 ，式中，。從上式可以看出，當(dāng)時，但當(dāng)z≥3時，因此，在實際使用中可以選取Z=3作為無成本使用管子時傳熱量最大的數(shù)值。于是可以得到換熱量最大時的管長管徑比：。如果需要還可以進(jìn)一步減小L/di的數(shù)值。具體做法是Z從0到3，其相對熱流量從0到0.95，其平均變化率為0.3167。如果我們讓函數(shù)的變化等于平均值的點處的Z值作為Z的合理取值的話，那么有：可以得到Z=1.1499,于是得到管內(nèi)流動換熱過程合理的管長管徑比： 。 （8）如果考慮成本因素，應(yīng)該是在給定管材的體積下實現(xiàn)管內(nèi)流動換熱過程的換熱量最大。在管壁較薄的情況下，管材體積為，于是有，將其代入（6）式得到：。 (9)求上式對di的導(dǎo)數(shù)并令其為零，即就可以得出各種管槽內(nèi)流動換熱時的最經(jīng)濟(jì)管長管徑比。對于充分發(fā)展的層流管內(nèi)流動，換熱計算關(guān)系式為：Nu=3.66即將其代入（9）式得到：。 (10)對于充分發(fā)展的紊流管內(nèi)流動，換熱計算關(guān)系式為：，可以得到：。 (11)如果考慮管長修正，上式可改寫為： 。 (12)從上面的分析我們可見，把管內(nèi)流動換熱的經(jīng)濟(jì)合理的管長管徑比的范圍可選定為：。 (13)3雙側(cè)翅化的板式換熱器的結(jié)構(gòu)特征及性能優(yōu)化3.1結(jié)構(gòu)特征及導(dǎo)致的流動特征2h22h1S1δ1圖5板翅式換熱器基本單元結(jié)構(gòu)圖S2δ2 一般的結(jié)構(gòu)特征如圖5所示。在由平板平行組成的兩側(cè)流體流動的空間中，均用折疊的金屬薄片嵌入而形成翅片，從而構(gòu)成一個雙側(cè)翅化的板式換熱器的基本單元。這也是本文分析討論的對象。設(shè)定雙側(cè)翅片的厚度均為為δ，翅片間距均為s（這兩個參數(shù)不同翅片側(cè)可以不同），兩側(cè)翅片高度分別為翅片側(cè)各自通道寬度的1/2，即為h1和h2。為了研究問題的便利這里僅僅分析討論換熱器的一個最小單元，即一個翅片間距s所對應(yīng)的兩側(cè)幾何結(jié)構(gòu)與流動傳熱性能。分析該單元不難看出，兩側(cè)單位深度的換熱面積分別為A1=s+2h1和A2=s+2h2（忽略翅片厚度δ）。在這里熱量的傳遞是經(jīng)過翅片面積2h1（或2h2）和肋基面積s與流體換熱而實現(xiàn)的。由于雙側(cè)翅化的板式換熱器單元的結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)流體只能在由翅片構(gòu)成的窄小的通道中流動。因此兩側(cè)均屬于管糟中流體流動換熱的過程，相應(yīng)的流動換熱計算的特征尺寸應(yīng)為當(dāng)量直徑。按照當(dāng)量直徑的定義，其計算公式為de1=4h1s/(2h2h22h1S1δ1圖5板翅式換熱器基本單元結(jié)構(gòu)圖S2δ2 在實際構(gòu)成中兩側(cè)通道常常垂直錯開，變成交叉錯流的形式，后面列舉的算例就是這樣設(shè)計的。3.2綜合性能優(yōu)化設(shè)計的方法與步驟 優(yōu)化設(shè)計首先從有工藝要求一側(cè)的開始。設(shè)定該翅片側(cè)的換熱系數(shù)α1由此計算翅片的無因次特征尺寸mh1=[2α1/（λ1δ）]1/2h1，式中λ1為翅片材料的導(dǎo)熱系數(shù)。按照平直翅片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果有[5]mh1=1.42，于是得出翅片高度h1=1.42[λ1δ/（2α1）]1/2。在翅片厚度δ給定的條件下，翅片通道的當(dāng)量尺寸de1=4h1s/（2h1+s）就可以得到。如果設(shè)定翅片通道的流體運動換熱屬于管糟內(nèi)過渡流動換熱過程，那么在確定通道的換熱熱流密度q1后就可以由最佳運行參數(shù)值的計算式 經(jīng)迭代得出，將其代入換熱準(zhǔn)則關(guān)系式就可從中計算出。用新計算出的代替設(shè)定值重新計算出h1和對應(yīng)的de1，直至重新計算出。重復(fù)上述計算，直到前后兩次計算結(jié)果僅相差一個設(shè)定的小量時就可結(jié)束計算工作。接下來就可以計算St1opt=Nu1opt/（Re1optPr1），并由公式得到合理（或經(jīng)濟(jì)）的通道長度L1；計算優(yōu)化情況下的翅片效率ηf1=th(mh1)/mh1和翅面效率η1=(s+2ηf1h1)/(s+2h1)；計算最佳流體流速u1opt=Re1optν1/de1；計算通道截面積AC1=2h1s和換熱面積As1=(4h1+2s)L1；計算流體溫差Δtf1=q1As1/(ρ1cp1u1Ac1)和換熱溫差Δts1=q1/(α1η1)；計算流體沿翅片通道的流動阻力Δp1=f1(L1/de1)(ρu12/2)。至此就完成了該側(cè)翅化通道的流動換熱和結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行另一側(cè)的優(yōu)化設(shè)計工作，同樣設(shè)定該翅片側(cè)的換熱系數(shù)α2值，由此之后可以得到(α1/α2)值，利用結(jié)構(gòu)參數(shù)與換熱性能間的最佳匹配關(guān)系就能確定該側(cè)的換熱熱流密度q2=q1As1/As2=q1(α1/α2)-1/2。由設(shè)定的換熱系數(shù)α02值可以計算翅片的無因次特征尺寸mh2=[2α2/（λsδ）]1/2h2，式中λs為該翅片側(cè)材料的導(dǎo)熱系數(shù)。同樣有mh2=1.42，于是得出翅片高度h2=1.42[λsδ/（2α2）]1/2。在翅片厚度δ給定的條件下，該側(cè)的當(dāng)量尺寸de2=4h2s/（2h2+s）就可以得到。如果同樣設(shè)定翅片通道的流體運動換熱屬于管糟內(nèi)過渡流動換熱過程，就可以由最佳運行參數(shù)值的計算式 經(jīng)迭代得出，將其代入換熱準(zhǔn)則關(guān)系式就可從中計算出。用新計算出的代替設(shè)定值重新計算出h2和對應(yīng)的de2，直至重新計算出。重復(fù)上述計算，直到前后兩次計算結(jié)果僅相差一個設(shè)定的小量時就可結(jié)束計算工作。至此也部分完成了該側(cè)翅化通道的流動換熱和結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。接下來的計算與另一側(cè)的計算完全相同。在換熱器的兩側(cè)均完成性能與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作之后，就可以根據(jù)實際換熱器的工藝要求和質(zhì)量流率進(jìn)行換熱器的整體結(jié)構(gòu)布置，并檢驗設(shè)計是否滿足實際需要以及偏離優(yōu)化值的程度。3.3雙側(cè)翅化的板式換熱器優(yōu)化設(shè)計典型算例 為了更加說明雙側(cè)翅化的板式換熱器綜合性能優(yōu)化的全過程，這里以130℃的壓縮空氣和30℃的常壓空氣間的流動換熱為例設(shè)計一個簡單的雙側(cè)翅化的板式換熱器，其工藝要求為壓縮空氣溫度降低到70℃，質(zhì)量流率為0.16kg/s。設(shè)定壓縮空氣和常壓空氣均在裝有翅片的通道中流動和換熱。已知壓縮空氣的物性參數(shù)為ρ1=2.7992kg/m3，cp1=1012J/(kg℃)，λ1=0.0310W/(m℃)，ν1=7.5045×10-6m2/s，Pr1=0.688；空氣的物性參數(shù)為ρ2=1.093kg/m3，cp2=1005J/(kg℃)，λ2=0.0283W/(m℃)，ν2=17.96×10-6m2/s，Pr2=0.698。為了計算上的便利忽略溫度因子的影響。取壓縮空氣側(cè)為有工藝要求的一側(cè)，且設(shè)q1=4000W/m2，并選取翅片厚度δ1=0.0001m，翅間距s1=0.0015m，翅片材料的導(dǎo)熱系數(shù)λs=174W/(m℃)。當(dāng)假設(shè)換熱系數(shù)α1之后就可按照上述步驟進(jìn)行壓縮空氣側(cè)的流動換熱與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作。對于空氣側(cè)除利用最佳匹配關(guān)系確定q2之外，其優(yōu)化過程與壓縮空氣側(cè)相同。由于通道較窄小基本屬于管槽內(nèi)的層流或過渡流動的換熱過程，可采用如下準(zhǔn)則關(guān)系式：換熱關(guān)系式和流動阻力關(guān)系式，因而有壓縮空氣側(cè)的最佳雷諾數(shù)值計算公式。同樣，可以得出空氣側(cè)流動換熱的最佳雷諾數(shù)值計算公式。經(jīng)采用上述方法迭代得出如表1所示的收斂結(jié)果。表1雙側(cè)翅化板式換熱器優(yōu)化設(shè)計主要參數(shù)表主要參數(shù)壓縮空氣側(cè)常壓空氣側(cè)符號數(shù)值符號數(shù)值熱流密度q14000W/m2q23026W/m2翅片高度h10.006669mh20.008868m翅片通道直徑de10.002197mde20.002766m翅片效率ηf10.7615（取m1h1=1）ηf20.7615（取m2h2=1）翅面效率η10.7857η20.7804最佳雷諾數(shù)值Re15790Re23515換熱系數(shù)α1195.627W/(m2℃)α2111.2814W/(m2℃)最佳流速u116.1109m/su222.8311m/s最佳通道長度L10.1815mL20.1794m翅片通道截面積Ac12.001×10-5m2Ac22.6594×10-5m2翅片通道換熱面積As10.005386m2As20.006889m2流體溫度改變值Δtf118.53℃Δtf224.45℃換熱所需溫差Δts120.4471℃Δtf227.19℃通道阻力損失Δp1908.9530Pa1120.7913Δp2770.1980Pa從表1中可以看出壓縮空氣側(cè)的流體溫度改變不能滿足工藝要求，必須增加壓縮空氣側(cè)通道的長度。按比例可以得到，從結(jié)構(gòu)上考慮采用雙流程，于是單程通道長度為。由壓縮空氣的質(zhì)量流量,可以得出總流通面積.于是翅片通道數(shù)為,??；由此總通道寬為B1=N1s1，如果考慮雙流程三層通道布置，則每個通道寬度為B1/3=0.09m。由于采用交錯布置壓縮空氣側(cè)的兩個（或一個）通道寬度也就是空氣側(cè)的翅片通道的長度，即L*2=2B1/3=0.18m（或L*2=B1/3=0.09m）；而單流程的壓縮空氣通道長度也就是空氣側(cè)的總通道寬度的1/3（或1/6），即L*1=B2/3=0.3m（或L*1=B2/6=0.3m），也就得出B2=0.9m（或B2=1.8m）。在此基礎(chǔ)上可以確定空氣側(cè)的總通流面積為（或），而翅片通道數(shù)為（或1200），分為三層（或六層）布置每層個數(shù)為n2=200。由于結(jié)構(gòu)布置上不能將其中一個分為兩個半通道分別放在壓縮空氣側(cè)的上下，因而必須多安排一層空氣通道。圖6給出一個實際的換熱器三層布置一側(cè)雙流程另一側(cè)單流程的兩種結(jié)構(gòu)示意圖。L*2=2B1/3L*2=2B1/3L*1=B2/32h1u1u2u1t1，t1。t2，2h2u2t2。(b)排列2(a)排列1L*2=B1/3L*1=B2/62h1u1u2u1t1，t1。t2，2h2圖6換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖 按照上面的設(shè)計可以得出實際換熱器兩側(cè)的結(jié)構(gòu)尺寸如下：壓縮空氣側(cè)：總通流面積，總換熱面積，有效換熱面積；常壓空氣側(cè)：實際總通流面積，或；實際總換熱面積，或；實際有效換熱面積，或，式中，為換熱器上下兩側(cè)空氣側(cè)翅片的翅面效率。這是因為其翅片高度為中心的兩倍，故而，其翅片效率。在此情況下的實際傳熱量對于壓縮空氣側(cè)有，而對應(yīng)的流體溫度變化為；對于常壓空氣側(cè)有或。比較可見，常壓空氣側(cè)略大于壓縮空氣側(cè)所需的散熱量，符合設(shè)計要求。由設(shè)計值可知或，如果按壓縮空氣側(cè)的換熱量計算，常壓空氣側(cè)對應(yīng)的溫度變化為，或。t″t″f1t′f1t′f2t″f2tAs0圖7換熱器冷熱流體溫度分布示意圖由上面計算出的流體溫差，再通過計算實際的對數(shù)平均溫差和傳熱性能，最后檢驗傳熱過程的符合程度。由上面的溫度差值可以算出換熱器逆流下的對數(shù)平均溫差和穿叉流動的修正系數(shù)，于是有。對照前面優(yōu)化得出的兩側(cè)所需的換熱溫差，此對數(shù)平均溫差略大于兩側(cè)溫差之和，滿足設(shè)計要求。由前面優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)數(shù)值，可按下式計算對應(yīng)的傳熱性能而得出：。于是換熱器的傳熱量為，或比設(shè)計值略大，這是因為沒有考慮間壁熱阻所致。實際的流動阻力損失分別為：對于壓縮空氣側(cè)有；對于常壓空氣側(cè)有（或386.387Pa）至此就完成了一個簡單的雙側(cè)翅化的板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計，在設(shè)計過程中充分考慮了換熱器的結(jié)構(gòu)特征與尺寸、流體流動及對流換熱過程的性能、以及它們之間存在的優(yōu)化關(guān)系。不難看出，采用這種優(yōu)化方法一定能夠獲得令人滿意的結(jié)構(gòu)省、運行費用低、與傳熱性能好的換熱器。同時表明設(shè)計方案2較設(shè)計方案1實際換熱效果好。參考文獻(xiàn)羅森諾WH傳熱學(xué)應(yīng)用手冊（上）北京：科學(xué)出版社1992陳維漢：換熱器兩側(cè)表面最佳匹配的一般化推導(dǎo)，華中理工大學(xué)學(xué)報；1999年，27(Sup1)陳維漢、孫毅：傳熱過程損失率方程及參數(shù)優(yōu)化，華中理大學(xué)學(xué)報；1996年.24(Sup1)91~95陳維漢：管內(nèi)流動換熱過程的性能綜合分析，華中理大學(xué)學(xué)報；2001年.29(Sup1)18～21陳維漢：考慮流動、換熱和結(jié)構(gòu)的肋片性能優(yōu)化，（待發(fā)表）AndesignMethodofOptimizingcomprehensivePerformancesforadoublefinedplateheatexchangerChenWeihanCollegeofEnergyresource&PowerEngineering,HUST,Wuhan,ChinaAbstract:AnOptimaldesignMethodofdoublefinedplateheatexchangerhasbeengiven,inwhichthestructurecharacteristicandperformancesoffluidflowandheattransferhavebeenconsideredcomprehensively.Inordertoachievethedesignworktheoptimalmatchrelationshipbetweentheratioofheat-transfersurfacesandtheratioofconvectiveheat-transfercoefficientshasbeenderivedundertheconditionofthemaximumheattransferflowforgivenheatexchangearea,andtheoptimalflowparameters