人居环境与可持续技术研究团队在国际期刊《Renewable Energy》发表论文，题目为：“Multi-objective optimization of hollow fiber membrane-based water cooler for enhanced cooling performance and energy efficiency”。课题组研究生闫伟超为论文第一作者。

一、摘要

论文针对一种新型中空纤维膜基蒸发水冷器开发了一套优化设计框架。在开式冷却塔的标准工况下，通过数值模拟和响应面法获得了两个回归模型，建立水流速、气水比、纤维长度、纤维内径、膜层厚度和填充率6个设计参数与出口水温和耗电比2个性能评价指标之间的关联性。采用遗传算法同时最小化2个评价指标，得到了一组最佳参数组合，构成帕累托前沿。此外，通过理想点法确定了相对最优解，结果表明：相比原始设计，该优化方案能够使中空纤维膜基蒸发水冷器的出口水温和耗电比分别降低10.23%和94.52%。通过对帕累托前沿的验证，证实了所提出的优化框架在工程实践中的可靠性。

二、主要研究内容

（1）提出了中空纤维膜基蒸发水冷器，有望解决传统蒸发冷却系统固有的空气-水交叉污染、液滴飘逸、维护费用高等问题。

（2）验证了以实验、数值模拟、响应面法、遗传算法为研究方法而构建优化设计框架的可行性。

（3）推导出准确且便捷的水冷器性能预测模型，提供了兼具优异冷却性能及高能效的水冷器设计方案。

三、文章亮点

图1 本研究的优化流程图

图2 利用遗传算法求解的帕累托前沿：（a）标准工况1，（b）标准工况2

图3 帕累托解集：（a）标准工况1，（b）标准工况2

四、文献信息

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119892