1
目次
熱交換器の外観
プレート
フィン
プレート:
各熱媒通路間の仕切りであり
一次伝熱面
フィン:
二次伝熱面（拡大伝熱面）
水-水式対向流プレートフィン型熱交換器
S
B
δ
x
y
H
n層
・Bは有効幅
・Lはフィン長さ
・δはフィン厚さ
・Sはフィンピッチ
・Hはフィン高さ
・nは層数
・xはフィン内幅
・yはフィン内高
プレートフィン型熱交換器の基本単元
単位[mm]
2
目次
研究方法
目的関数
フィンの最適寸法
遺伝的アルゴリズム
 Tc ,in  1 
 Tc ,in 
1 
1
 hVh Ph  cVc Pc 
Ns = ln 1  
- 1   ln 1  
 1 
 
 Th ,in   
 Tc ,in  c p m min 
伝熱によるエントロピー生成単位数 Ns T
ε-NTU法  
伝熱因子j
摩擦因子f
NTU
1  NTU
j
f 
KF
NTU 
cm min
 Pr 2 / 3
cG
 D P
2
流れ抵抗によるエントロピー生成単位数 Ns P
K  function ( fin , plate )
 a Re b L / D  H / D   / D 
c
d
e
 a  Re b  L / D  H / D   / D 
d
4 fLG 2
P 
2 D
*
数値解析
c
jcG
  2/3
Pr
e
重回帰分析式
*
2 LG
ここで、K は熱交換器の熱貫流率[W/m2•K]、 Fは熱交換器の伝熱面積[m2] 、c は比熱容量[W/kg•K]、
αは対流熱伝達率[W/m2•K]、Gは熱交換器の流量[kg/m2 ·s]、Prはプラントル数、ρは熱媒の密度
[kg/m3]、D[mm]は単一流路断面の等価直径である。 a、b、c、d、e、 a’、b’、c’、d’、e’は係数である。
*D. Junqi, et al., Flow and heat transfer on compact smooth fin surface, Trans. Chin. Soc. Agric. Mach. 38 (2007) 53–56.
3
目次
伝熱因子と摩擦因子
伝熱因子と摩擦因子
0.006
0.004
ｊ因子
ｊ因子
0.005
jmh
0.003
0.002
0.15
jwh
0.004
f因子
解析対象及び解析空間
0.002
fh
0.1
0.05
0.001
0
0
625
jmc
0.003
0.002
625
1250 1875 2500
0
Re数
0.006
ｊ因子
ｊ因子
0.004
0
0
Re数
0.005
高低温熱媒の流入温度：290Kと283K
1250 1875 2500
jwc
0.004
0.002
625
1250
1875
2500
1875
2500
Re数
0.15
f因子
0
fc
0.1
0.05
0.001
解析ケース
0
0.1
0.2
0.3
0.1
0.3
0.2
0.2
0.1
0.3
625
1250 1875 2500
Re数
高さ 厚さ ピッチ 長さ
[mm] [mm] [mm] [mm]
2
2
2
2.5
2.5
2.5
3
3
3
0
0
1.4
2.1
3.2
1.4
3.2
2.1
2.1
1.4
3.2
800
900
1000
1000
800
900
1000
900
800
質量流量
[kg/m2•s]
60, 160, 260, 360, 460
560, 660, 760,860,960
60, 160, 260, 360, 460
560, 660, 760,860,960
60, 160, 260, 360, 460
560, 660, 760,860,960
60, 160, 260, 360, 460
560, 660, 760,860,960
60, 160, 260, 360, 460
0
0
625 1250 1875 2500
Re数
0
625
1250
Re数
jmh，jmc ：高低温通路のフィンの伝熱因子
jwh，jwc ：高低温通路のプレートの伝熱因子
fh，fc ：高低温通路の摩擦因子
4種伝熱因子と2種摩擦因子の重回帰分析式：
0.5264
H / D 0.0023  / D 0.1503 R 2  0.9729
jmh  0.7754 Re 0.4846 L / D 
jmc  0.7561 Re 0.4449 L / D 
H / D 0.4977  / D 0.0183 R 2  0.9725
0.5640
H / D 0.4837  / D 0.0437 R 2  0.9878
jwh  1.7324 Re 0.4847 L / D 
0.5450
H / D 0.3789  / D 0.0504 R 2  0.9890
jwc  1.5484 Re 0.4817 L / D 
0.1986
H / D 0.0390  / D 0.1340 R 2  0.9859
f h  3.9638 Re 0.9232 L / D 
0.1995
H / D 0.0364  / D 0.1369 R 2  0.9859
f c  3.9711 Re 0.9234 L / D 
0.4959
4
目次
ケーススタディー
変数範囲の設定及び最適解(単目的最適化)
集団サイズ：50
フィン高さ[mm]
フィンピッチ[mm]
フィン厚さ[mm]
フィン長さ[mm]
変数範囲
2～3
1.4～3.2
0.1～0.3
800～1000
最適解(目的関数NsΔP)
3
3.2
0.1
800
最適解(目的関数NsΔT )
2
1.4
0.3
1000
最適解(目的関数Ns)
3
1.4
0.1
1000
Ns P
Ns T
Ns total
多目的最適化のパレート面