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提高能源利用率,有效的利用现有可再生和不可再生能源,已经成为各国专家学者关注的热点问题。换热器是生活和生产中非常常见的一种设备。调查显示在机械、化工企业中,换热器的投资费可以达到总投资的30%-40%。在空调行业中,换热器的体积能占机器总体积的20%以上,质量占总质量的30%以上,热交换能耗约占总能耗的25%左右。PTC(Positive Temperature Coefficient)加热器是目前效率最高、最清洁、最安全可靠的电加热器。对于PTC加热器,目前只有以基于热学性能指标的优化设计,但是在实际生产生活中,其经济性也是极为关键的部分。因此同时找到考虑PTC加热器的热学性能和经济性的优化方法,有着重要的理论意义和工程应用价值。本文运用热传学原理和entransy理论对PTC加热器进行分析,得到PTC加热器的温度分布函数、entransy耗散数函数和传热效率函数;结合经济性指标温差有效度,提出PTC加热器的综合性能评价函数。分别以entransy耗散数最小和综合性能评价函数值最大为优化目标对PTC加热器进行结构优化,并对优化结果进行仿真验证、实验分析和热经济学分析,以验证其热学性能和经济性。随后提出了一种新的散热翅片加工方式。优化与分析验证结果如下:(1)改进后的PTC加热器热学性能提高8.37%~12.59%;基于entransy耗散数最小的优化PTC加热器比基于综合性能评价函数值最大的优化PTC加热器,热学性能提高0.97%~4.22%;两种优化方法均表现出矩形散热结构PTC加热器优于三角形散热结构PTC加热器。(2)改进后的PTC加热器成本增加,年耗电量减少,总体经济性提高。对于生产企业而言,基于综合性能评价函数值最大的优化PTC加热器比基于entransy耗散数最小的优化PTC加热器成本降低1.27%-3.16%,耗电成本略微增加。总体经济性基于综合性能评价函数值最大的优化PTC加热器更优。(3)对于生产企业来说,以综合性能评价函数值最大为PTC加热器的评价指标相对于其它指标更为合理。