降膜蒸發(fā)傳熱膜系數關聯圖的智能擬合

王 勇

（上海緯縱化工工程咨詢有限公司，上海 200235）

引 言

在文獻［1］中筆者提出一種新的擬合法——智能擬合法，該法將矩陣法與遺傳算法相結合，實現了由計算機自動篩選組合最佳函數式的類型并擬合關聯式參數，克服了傳統(tǒng)多項式擬合的項數多、容易震蕩、多變量關聯式擬合困難等問題，取得較好的效果。但文獻［1］中只考慮具有整數次方的項形式，項的形式相對單一。本文擬對先前提出的多元非線性多項式智能擬合法［1］進行改進，引入具有實數次方及項內實數參數的較復雜項類型，用以改進和完善智能擬合法，使之能夠更好地解決多元非線性函數擬合問題。

在蒸發(fā)設計計算時必然要計算總傳熱系數，其中內外兩側的傳熱膜系數的計算是關鍵，文獻［2］給出了降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)側傳熱膜系數和垂直管外冷凝傳熱膜系數的關聯圖。關聯圖只能人工查圖，不方便用于編程設計計算。

1 智能擬合法的改進

2 降膜蒸發(fā)傳熱膜系數關聯式

總傳熱系數是蒸發(fā)過程工藝設計計算要涉及到的關鍵參數，根據傳熱理論已知式（1）。

在傳熱的4個阻力中，兩側的傳熱膜系數α凝及α沸是最難計算，也是最為關鍵的。文獻［2］給出常用的計算降膜蒸發(fā)傳熱膜系數關聯圖，即蒸發(fā)側傳熱膜系數關聯圖、蒸汽在垂直管外的冷凝傳熱膜系數關聯圖。擬合時首先要有較準確的數據，而人工讀圖麻煩，而且誤差較大。本篇應用筆者在文獻［3］中提出的計算機讀圖技術從關聯圖中讀出足夠數據，再應用上述改進智能擬合法進行擬合，得到式（2）和式（3）。

式中：Re為雷諾準數；Pr為普蘭特準數；α沸為蒸發(fā)側傳熱膜系數，kJ/（m2·h·℃）；α凝為垂直管外的冷凝傳熱膜系數，kJ/（m2·h·℃）；tf為冷凝液膜溫度，℃；Γ為冷凝負荷，kg/（m·h）；φ＝（λ3ρ2g/μ2）1/3。式中的各參數意義及具體計算見文獻［2］。式（2）為蒸發(fā)側傳熱膜系數關聯式，擬合方程式與傳熱膜系數關聯圖讀取的數據的平均相對偏差為1.2%，關聯式的三維效果圖如圖1；式（3）為蒸汽在垂直管外的冷凝傳熱膜系數關聯式，擬合方程式與傳熱膜系數關聯圖讀取的數據的平均相對偏差為0.5%，關聯式的三維效果圖如圖2。

圖1 蒸發(fā)側傳熱膜系數關聯式三維效果圖

圖2 垂直管外冷凝傳熱膜系數關聯式三維效果圖

圖1和圖2中網格線所構成的曲面是由擬合所得關聯式畫出，小三角為原關聯圖讀得的部分數據點。由圖可以看出，擬合獲得的曲面真實反映了原圖數據的變量關系，數據點與曲面基本重合。擬合所得關聯式（2）、式（3）形式簡單，與對應的原圖偏差小，適用原關聯圖全圖范圍內降膜蒸發(fā)傳熱膜系數的計算。

3 結論

1）通過引入具有項內實數參數的較復雜項形式，對文獻［1］中的智能擬合法進行了改進和完善。改進后的智能擬合法具有更強的非線性函數擬合能力，能以相對少的項數來獲取高的擬合精度，使擬合結果函數形式更加簡單，更加符合工程設計參數的變量關系。

2）應用改進智能擬合法對文獻［2］給出常用的計算降膜蒸發(fā)傳熱膜系數關聯圖進行擬合，獲得降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)側傳熱膜系數關聯式和垂直管外的冷凝傳熱膜系數關聯式，精度高、適用范圍廣，方便編程設計計算。

［1］ 王勇，阮奇.多元非線性多項式智能擬合法及其應用研究［J］.計算機與應用化學，2004，21（1）：157-162.

［2］ 王世昌.海水淡化工程［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003.

［3］ 王勇.應用VB語言開發(fā)計算機讀圖軟件［J］.計算機與應用化學，2004，21（3）：477-480.