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多股流紧凑式换热器优化设计方法:高温电解制甲烷系统案例分析
1
作者
何芝飞
李承周
+2 位作者
杨志平
杜智宇
王利刚
《中国电机工程学报》
2025年第18期7167-7176,I0012,共11页
“双碳”战略和可再生发电装机规模化发展背景下,固体氧化物电解(solid oxide electrolysis,SOE)制氢及其衍生物是解决可再生电力消纳的新途径。SOE高温运行需要配置换热器和风机等辅助部件维持系统内部热动力学平衡,合理的换热器设计...
“双碳”战略和可再生发电装机规模化发展背景下,固体氧化物电解(solid oxide electrolysis,SOE)制氢及其衍生物是解决可再生电力消纳的新途径。SOE高温运行需要配置换热器和风机等辅助部件维持系统内部热动力学平衡,合理的换热器设计对于提高系统紧凑性和能效具有重要意义。该文提出一种基于非支配排序遗传算法的多股流紧凑式换热器多目标优化设计方法,对多股流板翅式换热器外形尺寸和翅片参数进行同步优化,并以累计热负荷均方差为指标对换热器层排列进行优化。以SOE制甲烷系统为研究对象,结果表明,翅片频率是影响系统紧凑度的关键因素,翅片频率从444增加到786 m^(-1),换热器体比表面积从643增大到1116 m^(2)/m^(3),但换热器摩擦因子和流动耗功分别增加10.7%和0.2 kW;通过优化层排列方式,累计热负荷均方差降低0.6 kW。对于SOE制甲烷系统气气换热器,四股流紧凑式换热器(35 kW)与两股流换热器(28 kW)相比,体积减小88%。该方法同步优化了多股流板翅式换热器外形尺寸、翅片参数与层排列方式,可以为多股流换热器高温场景应用提供一定参考。
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关键词
固体氧化物
电解制甲烷
多股流紧凑式换热器
遗传算法
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职称材料
题名
多股流紧凑式换热器优化设计方法:高温电解制甲烷系统案例分析
1
作者
何芝飞
李承周
杨志平
杜智宇
王利刚
机构
国家火力发电工程技术研究中心(华北电力大学)
出处
《中国电机工程学报》
2025年第18期7167-7176,I0012,共11页
基金
国家重点研发计划项目(2023YFB4204000)。
文摘
“双碳”战略和可再生发电装机规模化发展背景下,固体氧化物电解(solid oxide electrolysis,SOE)制氢及其衍生物是解决可再生电力消纳的新途径。SOE高温运行需要配置换热器和风机等辅助部件维持系统内部热动力学平衡,合理的换热器设计对于提高系统紧凑性和能效具有重要意义。该文提出一种基于非支配排序遗传算法的多股流紧凑式换热器多目标优化设计方法,对多股流板翅式换热器外形尺寸和翅片参数进行同步优化,并以累计热负荷均方差为指标对换热器层排列进行优化。以SOE制甲烷系统为研究对象,结果表明,翅片频率是影响系统紧凑度的关键因素,翅片频率从444增加到786 m^(-1),换热器体比表面积从643增大到1116 m^(2)/m^(3),但换热器摩擦因子和流动耗功分别增加10.7%和0.2 kW;通过优化层排列方式,累计热负荷均方差降低0.6 kW。对于SOE制甲烷系统气气换热器,四股流紧凑式换热器(35 kW)与两股流换热器(28 kW)相比,体积减小88%。该方法同步优化了多股流板翅式换热器外形尺寸、翅片参数与层排列方式,可以为多股流换热器高温场景应用提供一定参考。
关键词
固体氧化物
电解制甲烷
多股流紧凑式换热器
遗传算法
层排列
Keywords
solid oxide
power to methane
multi-stream compact heat exchanger
genetic algorithm
layer arrangement
分类号
TK172 [动力工程及工程热物理]
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作者
出处
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1
多股流紧凑式换热器优化设计方法:高温电解制甲烷系统案例分析
何芝飞
李承周
杨志平
杜智宇
王利刚
《中国电机工程学报》
2025
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