降膜蒸发传热膜系数关联图的智能拟合

王 勇

（上海纬纵化工工程咨询有限公司，上海 200235）

引 言

在文献［1］中笔者提出一种新的拟合法——智能拟合法，该法将矩阵法与遗传算法相结合，实现了由计算机自动筛选组合最佳函数式的类型并拟合关联式参数，克服了传统多项式拟合的项数多、容易震荡、多变量关联式拟合困难等问题，取得较好的效果。但文献［1］中只考虑具有整数次方的项形式，项的形式相对单一。本文拟对先前提出的多元非线性多项式智能拟合法［1］进行改进，引入具有实数次方及项内实数参数的较复杂项类型，用以改进和完善智能拟合法，使之能够更好地解决多元非线性函数拟合问题。

在蒸发设计计算时必然要计算总传热系数，其中内外两侧的传热膜系数的计算是关键，文献［2］给出了降膜蒸发器蒸发侧传热膜系数和垂直管外冷凝传热膜系数的关联图。关联图只能人工查图，不方便用于编程设计计算。

1 智能拟合法的改进

2 降膜蒸发传热膜系数关联式

总传热系数是蒸发过程工艺设计计算要涉及到的关键参数，根据传热理论已知式（1）。

在传热的4个阻力中，两侧的传热膜系数α凝及α沸是最难计算，也是最为关键的。文献［2］给出常用的计算降膜蒸发传热膜系数关联图，即蒸发侧传热膜系数关联图、蒸汽在垂直管外的冷凝传热膜系数关联图。拟合时首先要有较准确的数据，而人工读图麻烦，而且误差较大。本篇应用笔者在文献［3］中提出的计算机读图技术从关联图中读出足够数据，再应用上述改进智能拟合法进行拟合，得到式（2）和式（3）。

式中：Re为雷诺准数；Pr为普兰特准数；α沸为蒸发侧传热膜系数，kJ/（m2·h·℃）；α凝为垂直管外的冷凝传热膜系数，kJ/（m2·h·℃）；tf为冷凝液膜温度，℃；Γ为冷凝负荷，kg/（m·h）；φ＝（λ3ρ2g/μ2）1/3。式中的各参数意义及具体计算见文献［2］。式（2）为蒸发侧传热膜系数关联式，拟合方程式与传热膜系数关联图读取的数据的平均相对偏差为1.2%，关联式的三维效果图如图1；式（3）为蒸汽在垂直管外的冷凝传热膜系数关联式，拟合方程式与传热膜系数关联图读取的数据的平均相对偏差为0.5%，关联式的三维效果图如图2。

图1 蒸发侧传热膜系数关联式三维效果图

图2 垂直管外冷凝传热膜系数关联式三维效果图

图1和图2中网格线所构成的曲面是由拟合所得关联式画出，小三角为原关联图读得的部分数据点。由图可以看出，拟合获得的曲面真实反映了原图数据的变量关系，数据点与曲面基本重合。拟合所得关联式（2）、式（3）形式简单，与对应的原图偏差小，适用原关联图全图范围内降膜蒸发传热膜系数的计算。

3 结论

1）通过引入具有项内实数参数的较复杂项形式，对文献［1］中的智能拟合法进行了改进和完善。改进后的智能拟合法具有更强的非线性函数拟合能力，能以相对少的项数来获取高的拟合精度，使拟合结果函数形式更加简单，更加符合工程设计参数的变量关系。

2）应用改进智能拟合法对文献［2］给出常用的计算降膜蒸发传热膜系数关联图进行拟合，获得降膜蒸发器蒸发侧传热膜系数关联式和垂直管外的冷凝传热膜系数关联式，精度高、适用范围广，方便编程设计计算。

［1］ 王勇，阮奇.多元非线性多项式智能拟合法及其应用研究［J］.计算机与应用化学，2004，21（1）：157-162.

［2］ 王世昌.海水淡化工程［M］.北京：化学工业出版社，2003.

［3］ 王勇.应用VB语言开发计算机读图软件［J］.计算机与应用化学，2004，21（3）：477-480.