基于废热利用的月牙式换热器结构设计
发布时间：2021-11-27 20:39
文章介绍了现有的几种换热器装置,并分析其优点和不足。针对存在的问题,采用将船舶尾气再利用和进行低品位废热结合的方法,进一步改进换热器结构,研发出一种新型的月牙式换热器结构,阐述了结构设计和主要工作流程,即收集即将被排向大气的船舶尾气,将热量传递给换热器后送入日用保温油柜,对船舶的日用油进行加热保温,最后进行了可行性分析。
【文章来源】：中国修船. 2020,33(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图1 月牙式换热器示意图
在设计月牙式换热器之前，经过实地考察和研究发现，现有的板式换热器的缺陷是2块铝板进行贴合传热之后，未加热时要将其隔开，这会导致尖式气缸顶开两铝板时两边的管路发生伸缩。于是经过改良，将板板式改为圆筒式[3]，圆筒式思路是在改善板式换热器和套筒加软管方式后进一步得出的，利用圆筒滚动的理念又将腔体改成月牙形腔体，再根据齿轮转动完成加热和不加热的过程。首先设计出了第一代装置———平板式换热器，这种设计是由2块铝板相互贴合传热，当温度达到设定温度时，尖式气缸将两板顶开，停止板与板之间的传热。在设计过程中所遇到的最大难题是如何解决铝板运动过程带来的管路伸缩问题，为了解决这个问题，加上了套筒加软管的设计，其采用的是两端管道中间夹一个弹簧并将软管放置在弹簧内侧的结构，如图2所示。但在实验中发现，弹簧的形变方向难以控制，在有机热载体传热过程中弹簧进行形变后两边弹簧的形变方向都会受到温度和压强变化的影响，无法进行详细的分析得出弹簧明确的形变方向。在经过几番讨论后，决定在弹簧外侧套一个套筒来限制形变方向，这也是所采用的初步设计方案，然而在后期的实验中发现软管被压缩会导致管路内压强增大，存在很大的安全隐患。为合理地解决这个问题，本设计跳过管道的伸缩问题，直接对组合式能量转换器进行适度的改进，用步进电机带动齿轮替换尖式气缸的作用，将转换器的转换方式由原来的平动改为转动，考虑到平板的换热板不适合转动，又提出了将传热边平板的形状换成内曲面形，受热边的平板换成月牙形腔体，如图3所示，将平动改为转动的应对方案，其次考虑到换热器的热应力问题，将其实心平板改为腔体结构，最后合理的解决了这个板式换热器问题，并且将齿轮安装在腔体一侧，也可以更好地带动腔体的转动。
为合理地解决这个问题，本设计跳过管道的伸缩问题，直接对组合式能量转换器进行适度的改进，用步进电机带动齿轮替换尖式气缸的作用，将转换器的转换方式由原来的平动改为转动，考虑到平板的换热板不适合转动，又提出了将传热边平板的形状换成内曲面形，受热边的平板换成月牙形腔体，如图3所示，将平动改为转动的应对方案，其次考虑到换热器的热应力问题，将其实心平板改为腔体结构，最后合理的解决了这个板式换热器问题，并且将齿轮安装在腔体一侧，也可以更好地带动腔体的转动。2.2 其他改良性设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]板式换热器在船舶轮机中的应用分析[J]. 韦国新,纪震. 船舶物资与市场. 2019(08)
[2]保温材料导热系数影响因素试验研究[J]. 王芳. 上海纺织科技. 2019(06)
[3]变压器自动温控系统研究[J]. 石峰奇,张川. 科技尚品. 2015(10)
[4]全球气候变化环境下北极航道资源发展趋势研究[J]. 刘大海,马云瑞,王春娟,邢文秀,徐孟. 中国人口·资源与环境. 2015(S1)
[5]汽车尾气余热发电装置的圆筒式换热器仿真[J]. 杜卓成,彭江英. 测控技术. 2014(05)
[6]气泡泵在制冷技术中的应用研究进展[J]. 梁俣,刘道平,叶鹏. 制冷学报. 2014(01)
[7]烧碱生产中低品位废热资源化及其系统设计[J]. 吴国珊. 桂林航天工业高等专科学校学报. 2002(04)
[8]船舶柴油机废气利用系统热经济分析与优化(英文)[J]. 唐丽春. 华南理工大学学报(自然科学版). 2002(07)
[9]金属材料高温导热系数的测试分析[J]. 梁皖伦,方金凤,曹军. 理化检验(物理分册). 2001(12)
本文编号：3523007
【文章来源】：中国修船. 2020,33(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图1 月牙式换热器示意图
在设计月牙式换热器之前，经过实地考察和研究发现，现有的板式换热器的缺陷是2块铝板进行贴合传热之后，未加热时要将其隔开，这会导致尖式气缸顶开两铝板时两边的管路发生伸缩。于是经过改良，将板板式改为圆筒式[3]，圆筒式思路是在改善板式换热器和套筒加软管方式后进一步得出的，利用圆筒滚动的理念又将腔体改成月牙形腔体，再根据齿轮转动完成加热和不加热的过程。首先设计出了第一代装置———平板式换热器，这种设计是由2块铝板相互贴合传热，当温度达到设定温度时，尖式气缸将两板顶开，停止板与板之间的传热。在设计过程中所遇到的最大难题是如何解决铝板运动过程带来的管路伸缩问题，为了解决这个问题，加上了套筒加软管的设计，其采用的是两端管道中间夹一个弹簧并将软管放置在弹簧内侧的结构，如图2所示。但在实验中发现，弹簧的形变方向难以控制，在有机热载体传热过程中弹簧进行形变后两边弹簧的形变方向都会受到温度和压强变化的影响，无法进行详细的分析得出弹簧明确的形变方向。在经过几番讨论后，决定在弹簧外侧套一个套筒来限制形变方向，这也是所采用的初步设计方案，然而在后期的实验中发现软管被压缩会导致管路内压强增大，存在很大的安全隐患。为合理地解决这个问题，本设计跳过管道的伸缩问题，直接对组合式能量转换器进行适度的改进，用步进电机带动齿轮替换尖式气缸的作用，将转换器的转换方式由原来的平动改为转动，考虑到平板的换热板不适合转动，又提出了将传热边平板的形状换成内曲面形，受热边的平板换成月牙形腔体，如图3所示，将平动改为转动的应对方案，其次考虑到换热器的热应力问题，将其实心平板改为腔体结构，最后合理的解决了这个板式换热器问题，并且将齿轮安装在腔体一侧，也可以更好地带动腔体的转动。
为合理地解决这个问题，本设计跳过管道的伸缩问题，直接对组合式能量转换器进行适度的改进，用步进电机带动齿轮替换尖式气缸的作用，将转换器的转换方式由原来的平动改为转动，考虑到平板的换热板不适合转动，又提出了将传热边平板的形状换成内曲面形，受热边的平板换成月牙形腔体，如图3所示，将平动改为转动的应对方案，其次考虑到换热器的热应力问题，将其实心平板改为腔体结构，最后合理的解决了这个板式换热器问题，并且将齿轮安装在腔体一侧，也可以更好地带动腔体的转动。2.2 其他改良性设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]板式换热器在船舶轮机中的应用分析[J]. 韦国新,纪震. 船舶物资与市场. 2019(08)
[2]保温材料导热系数影响因素试验研究[J]. 王芳. 上海纺织科技. 2019(06)
[3]变压器自动温控系统研究[J]. 石峰奇,张川. 科技尚品. 2015(10)
[4]全球气候变化环境下北极航道资源发展趋势研究[J]. 刘大海,马云瑞,王春娟,邢文秀,徐孟. 中国人口·资源与环境. 2015(S1)
[5]汽车尾气余热发电装置的圆筒式换热器仿真[J]. 杜卓成,彭江英. 测控技术. 2014(05)
[6]气泡泵在制冷技术中的应用研究进展[J]. 梁俣,刘道平,叶鹏. 制冷学报. 2014(01)
[7]烧碱生产中低品位废热资源化及其系统设计[J]. 吴国珊. 桂林航天工业高等专科学校学报. 2002(04)
[8]船舶柴油机废气利用系统热经济分析与优化(英文)[J]. 唐丽春. 华南理工大学学报(自然科学版). 2002(07)
[9]金属材料高温导热系数的测试分析[J]. 梁皖伦,方金凤,曹军. 理化检验(物理分册). 2001(12)
本文编号：3523007
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