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S-CO2印刷电路板式换热器构形优化方法及系统 

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申请/专利权人:中国人民解放军海军工程大学

摘要:本发明属于换热器构形优化技术领域,公开了一种基于成本最小的S‑CO2印刷电路板式换热器PCHE构形优化方法,本发明基于构形理论,以无量纲总成本最小为优化目标,采用分段热设计方法,在换热器总体积和换热通道总体积一定的条件下,对PCHE的长宽比和通道半径开展单自由度和双自由度构形设计,探索PCHE几何结构设计与无量纲总成本之间的变化规律,获得PCHE最优构形,并分析了冷热流体质量流率、进口温度和进口压力等参数对最小总成本和最优构形的影响。本发明通过优化PCHE的长宽比和通道半径,可显著降低换热器的总成本,对S‑CO2循环PCHE的制造与应用具有重要指导意义。

主权项:1.一种基于成本最小的S-CO2印刷电路板式换热器构形优化方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S101:构建S-CO2循环印刷电路板式换热器及分段计算模型;步骤S102:以无量纲总成本最小为优化目标,采用分段热设计方法;步骤S103:对S-CO2印刷电路板换热器的长宽比进行优化;步骤S104:对S-CO2印刷电路板换热器的换热通道半径进行优化;步骤S105:进行S-CO2印刷电路板换热器的双自由度优化;所述步骤二中S-CO2循环印刷电路板式换热器的总成本可计算为:Ctotal=Cco+Cop式中,Cco和Cop分别为制造成本和运行成本;制造成本Cco为:Cco=ρmatCmatVmat式中,ρmat和Cmat分别为印刷电路板式换热器材料的密度和单价;运行成本Cop为: C0=PpumpkpB 式中,ky是换热器工作年限,J为年折现率,Co为每年运行成本,Ppump为泵耗功率,kp为能源价格,B为每年运行小时数,η为泵效率,ρc,ave和ρh,ave分别为冷热流体的平均密度;无量纲总成本为: 式中,Cco,int和Cop,int为换热器初始条件下的制造成本和运行成本,Cco和Cop为当前换热器条件下的制造成本和运行成本;所述步骤五中同时释放长宽比和通道半径两个几何自由度,开展以与R为变量的双自由度构形优化,确定长宽比和通道半径的最佳匹配。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 中国人民解放军海军工程大学 S-CO2印刷电路板式换热器构形优化方法及系统

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