铅冷快堆是第四代反应堆,也称为“固态金属冷堆”。由于铅的密度很高,因此使用铅作为快中子堆的冷却工质是一项具有挑战性的任务。铅冷快堆主回路中的铅冷却是一个基本问题,为此已经提出了许多方法。一种最常见的方法是使用热交换器。但是由于温度高,无法使用简单的热交换器,因而提出一种新方法使用紧凑型热交换器。紧凑型热交换器可承受高温,更重要是尺寸较小,可提供更多的传热表面。因此,本研究的目的是设计一种用于铅冷快堆的热交换器。计算了紧凑型热交换器的流量和换热特性,并将其与其他不同种类的热交换器进行了比较,进而对紧凑型热交换器进行了优化,并比较了标称和优化结果。完成了热交换器流量和传热计算,分析了温度,压力和速度对铅冷快堆热交换器换热性能的影响。温度升高30℃,压降增加250Pa,反之亦然;流速增加0.2 kg/s,温度降低50℃。定义了两个不同的目标函数,包括年度总成本和熵产生单位,并在上述冲突目标之间找到最佳折衷。为此,采用了遗传算法进行多目标优化,评估了热交换器几何设计参数的一组最佳决策。主要优点是提供了一组最佳解决方案和策略,设计人员可以在满足所有约束条件(例如过程约束条件和可用投资)的情况下进行选择。将计算结果与文献调研数据进行了比较。研究结果表明,所设计出的该热交换器的总传热效果提高了 18.8%,年总成本降低了63.5%。与相同参数输入的管壳式热交换器相比较,可获得较低的年度总成本。