王 勇

（上海緯縱化工工程咨詢有限公司，上海 200235）

引 言

在文獻(xiàn)［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(jié)合，實(shí)現(xiàn)了由計(jì)算機(jī)自動(dòng)篩選組合最佳函數(shù)式的類型并擬合關(guān)聯(lián)式參數(shù)，克服了傳統(tǒng)多項(xiàng)式擬合的項(xiàng)數(shù)多、容易震蕩、多變量關(guān)聯(lián)式擬合困難等問(wèn)題，取得較好的效果。但文獻(xiàn)［1］中只考慮具有整數(shù)次方的項(xiàng)形式，項(xiàng)的形式相對(duì)單一。本文擬對(duì)先前提出的多元非線性多項(xiàng)式智能擬合法［1］進(jìn)行改進(jìn)，引入具有實(shí)數(shù)次方及項(xiàng)內(nèi)實(shí)數(shù)參數(shù)的較復(fù)雜項(xiàng)類型，用以改進(jìn)和完善智能擬合法，使之能夠更好地解決多元非線性函數(shù)擬合問(wèn)題。

在蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)必然要計(jì)算總傳熱系數(shù)，其中內(nèi)外兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)的計(jì)算是關(guān)鍵，文獻(xiàn)［2］給出了降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)側(cè)傳熱膜系數(shù)和垂直管外冷凝傳熱膜系數(shù)的關(guān)聯(lián)圖。關(guān)聯(lián)圖只能人工查圖，不方便用于編程設(shè)計(jì)計(jì)算。

1 智能擬合法的改進(jìn)

2 降膜蒸發(fā)傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)式

總傳熱系數(shù)是蒸發(fā)過(guò)程工藝設(shè)計(jì)計(jì)算要涉及到的關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)傳熱理論已知式（1）。

在傳熱的4個(gè)阻力中，兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)α凝及α沸是最難計(jì)算，也是最為關(guān)鍵的。文獻(xiàn)［2］給出常用的計(jì)算降膜蒸發(fā)傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)圖，即蒸發(fā)側(cè)傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)圖、蒸汽在垂直管外的冷凝傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)圖。擬合時(shí)首先要有較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，而人工讀圖麻煩，而且誤差較大。本篇應(yīng)用筆者在文獻(xiàn)［3］中提出的計(jì)算機(jī)讀圖技術(shù)從關(guān)聯(lián)圖中讀出足夠數(shù)據(jù)，再應(yīng)用上述改進(jìn)智能擬合法進(jìn)行擬合，得到式（2）和式（3）。

式中：Re為雷諾準(zhǔn)數(shù)；Pr為普蘭特準(zhǔn)數(shù)；α沸為蒸發(fā)側(cè)傳熱膜系數(shù)，kJ/（m2·h·℃）；α凝為垂直管外的冷凝傳熱膜系數(shù)，kJ/（m2·h·℃）；tf為冷凝液膜溫度，℃；Γ為冷凝負(fù)荷，kg/（m·h）；φ＝（λ3ρ2g/μ2）1/3。式中的各參數(shù)意義及具體計(jì)算見文獻(xiàn)［2］。式（2）為蒸發(fā)側(cè)傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)式，擬合方程式與傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)圖讀取的數(shù)據(jù)的平均相對(duì)偏差為1.2%，關(guān)聯(lián)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(shù)關(guān)聯(lián)式，擬合方程式與傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)圖讀取的數(shù)據(jù)的平均相對(duì)偏差為0.5%，關(guān)聯(lián)式的三維效果圖如圖2。

圖1 蒸發(fā)側(cè)傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)式三維效果圖

圖2 垂直管外冷凝傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)式三維效果圖

圖1和圖2中網(wǎng)格線所構(gòu)成的曲面是由擬合所得關(guān)聯(lián)式畫出，小三角為原關(guān)聯(lián)圖讀得的部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)。由圖可以看出，擬合獲得的曲面真實(shí)反映了原圖數(shù)據(jù)的變量關(guān)系，數(shù)據(jù)點(diǎn)與曲面基本重合。擬合所得關(guān)聯(lián)式（2）、式（3）形式簡(jiǎn)單，與對(duì)應(yīng)的原圖偏差小，適用原關(guān)聯(lián)圖全圖范圍內(nèi)降膜蒸發(fā)傳熱膜系數(shù)的計(jì)算。

3 結(jié)論

1）通過(guò)引入具有項(xiàng)內(nèi)實(shí)數(shù)參數(shù)的較復(fù)雜項(xiàng)形式，對(duì)文獻(xiàn)［1］中的智能擬合法進(jìn)行了改進(jìn)和完善。改進(jìn)后的智能擬合法具有更強(qiáng)的非線性函數(shù)擬合能力，能以相對(duì)少的項(xiàng)數(shù)來(lái)獲取高的擬合精度，使擬合結(jié)果函數(shù)形式更加簡(jiǎn)單，更加符合工程設(shè)計(jì)參數(shù)的變量關(guān)系。

2）應(yīng)用改進(jìn)智能擬合法對(duì)文獻(xiàn)［2］給出常用的計(jì)算降膜蒸發(fā)傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行擬合，獲得降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)側(cè)傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)式和垂直管外的冷凝傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)式，精度高、適用范圍廣，方便編程設(shè)計(jì)計(jì)算。

［1］ 王勇，阮奇.多元非線性多項(xiàng)式智能擬合法及其應(yīng)用研究［J］.計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2004，21（1）：157-162.

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

［3］ 王勇.應(yīng)用VB語(yǔ)言開發(fā)計(jì)算機(jī)讀圖軟件［J］.計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2004，21（3）：477-480.