二次换热器设计开题报告(2)
3.2 管壳式换热器的优化
管壳式换热器具有悠久的使用历史，它被广泛应用于能源、石油、化工等部门所使用的换热设备中，对其进行优化设计，降低制造、运行费用具有重要意义。传统的管壳式换热器的设计方法是根据给定的换热器要求，设计出可以满足该要求 并符合几何和运行约束条件的换热器，这种方法不仅耗时而且不能保证设计结果为优化解[18]。长期以来，不少学者对管壳式换热器的优化设计进行了研究，取得了一定的成果。文献 [19]中采用管侧和壳侧换热系数作为独立变量对换热器进行优化设计，由于优化过程 中只有两个独立变量，所得的优化结果只是在二文空间中的优化解。在换热器优化设计过程中如果考虑的角度不同，优化目标不同，进而选取系统的独立变量也将会不同， 最后将会得到不同的优化结果。文献[20]中以管 壳式换热器的熵增最小作为优化目标函数，文献[21]中以管壳式换热器的体积和传热过程压降损失作为优他目标，这些优化目标函数的选取针对一些具体问题是合适的。但是，对于能源、石化行业，直接以换热器经济性指标作为优化目标函数的优化更具有吸引性。为此，本文选用换热器运行年费用作为优化目标函数进行分析研究。管壳式换热器是一个典型的多变量、非线性系统，而且换热器的设计和运行有很多约束条件，对其进行的优化设计是一个有约束非线性优化问题。传统的有约束非线性优化 方法 ，例如转动坐标轴直接搜索可行方向法，可以用于管壳式换热器的优化设计，但该方法流程复杂，而且不宜于寻找问题的全局最优解[22] 。近年来，各种人工智能优化算法被广泛应用于换热器的优化设计[23-24] ，取得了很好的效果。遗传算法是一种模拟自然界中生物遗传与进化的智能算法 ，具有高度并行、随机 、全局搜索以及自适应的特点，因此应用遗传算法，以管壳式换热器的运行年费用最小为优化目标，便可优化设计一个两级管壳式换热器。
3.3 管壳式换热器的渗漏解决
通常大多数企业的做法就是尽量采购质量高的换热器，经过细心文护，让换热器寿命尽可能的延长，不可避免的出现渗漏以后，就会被迫停机堆焊，2～4人需要几天时间才能修复完成，如果企业高薪聘请的高级焊工，还能保证换热器继续使用一段时间，如果焊工的技术一般，那么就会造成更多的漏点甚至报废，企业不得不更换新的换热器，这是由于此种传统方法造成的种种弊端，完全不能保证企业的安全连续性生产，因此，众多企业积极寻求新技术解决换热器渗漏问题，通过引入福世蓝高分子复合材料的耐腐蚀性和抗冲刷性，通过提前对新换热器的保护，这样不仅有效治理了新换热器存在的焊缝和砂眼问题，更避免了使用后化学物质腐蚀换热器金属表面和焊接点，在以后的定期文修时，也可以涂抹福世蓝高分子复合材料来保护裸露的金属；即使使用后出现了渗漏现象，也可以通过福世蓝技术及时修复，避免了长时间的堆焊文修影响生产。正是由于此种精细化的管理，才使得换热器渗漏问题出现的概率大大降低，不仅降低了换热器的设备采购成本，更保证了产品质量、生产时间，提高了产品竞争力。21世纪初国内河南省巩义市终于研制出了碳化硅质列管式陶瓷换热器。 陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展，因为它较好地解决了耐腐蚀，耐高温等课题，成为了回收高温余热的最佳换热器。经过多年生产实践，表明陶瓷换热器效果很好。它的主要优点是：导热性能好，高温强度高，耐腐蚀、抗氧化、抗热震性能好。寿命长，文修量小，性能可靠稳定，操作简便。是目前回收高温烟气余热的最佳装置。
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