管壳式换热器计算机辅助设计与优化研究

发布时间：2017-04-24 14:01

  本文关键词：管壳式换热器计算机辅助设计与优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：管壳式换热器广泛应用于各个领域的工业设备,具有选材范围广、清洗方便、适应性强等特点,在国民经济中具有非常重要的作用。随着人们节能意识和要求的不断提高,作为能量交换设备的换热器,其研制和开发也备受重视。换热器计算机辅助设计技术是CAD在换热设备领域的具体应用,换热器的计算机辅助设计、优化、加工制造也是换热设备行业的发展趋势。 本工作致力于管壳式换热器CAD技术的开发研究,采用面向对象技术结合参数化设计方法,对换热器的设计过程、计算方法和优化设计方法进行分析研究,把换热器的设计与计算机辅助设计相结合,提出了适用于管壳式换热器设计的系统模型。建立并完善了设备材料数据库和标准零部件尺寸数据库,并在此基础上,以Visual Basic语言为开发工具,对SolidWorks进行二次开发,最终得到一个完整的换热器辅助造型系统。 本文首先根据换热器的设计计算流程,利用程序汇编语言编写了换热器的辅助计算设计程序,并编写了具有人性化的工作界面。用户只需按照自己的设计要求,选取合适的设计工况参数及初始结构参数,便可以通过计算机进行设计计算,并能根据设计结果给出零部件三维模型,直观的表达出换热器的外形,并且自动生成二维工程图,准确的应用在工业加工中。 本文还研究了基于火积耗散理论和遗传算法的换热器优化设计,可以依据火积耗散最小给出换热器的优化热力参数、阻力值和结构参数,并能生成优化后的三维结构图和工程图。本软件可以应用于弓形折流板换热器、连续螺旋折流板换热器和搭接螺旋折流板换热器的热力计算,阻力计算和结构计算。 本文所研究的管壳式换热器CAD系统实现了换热器研究开发与工艺设计、零部件设计、优化设计与工程图绘制的一体化与集成化。该系统不仅能够节能降耗、提高设计质量与效率、减少设备投资费用,而且能缩短开发周期、优化换热器设计、减少人力物力。
【关键词】：换热器 CAD 参数化 火积耗散
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 主要符号表11-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 管壳式换热器的研究背景12-13
• 1.2 管壳式换热器设计方法介绍13-14
• 1.3 管壳式换热器计算机辅助设计的发展14-15
• 1.4 管壳式换热器优化设计方法15-17
• 1.5 本文研究的主要内容17-20
• 第二章 管壳式换热器设计原理20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 MATLAB技术20-24
• 2.2.1 MATLAB简介20-21
• 2.2.2 Matlab与Visual Basic混合编程21-24
• 2.3 参数化设计24
• 2.4 CAD技术24-27
• 2.4.1 CAD技术的概况24-25
• 2.4.2 CAD技术的优势25-26
• 2.4.3 CAD技术在换热器设计中的应用26-27
• 2.5 小结27-28
• 第三章 管壳式换热器的设计计算28-52
• 3.1 引言28
• 3.2 数据库Database28-30
• 3.2.1 Visual Basic数据库访问28-29
• 3.2.2 数据库的建立29-30
• 3.3 热力计算30-40
• 3.3.1 热力计算流程图30-31
• 3.3.2 介质物性参数求取31-36
• 3.3.3 平均温差的处理36-37
• 3.3.4 换热系数的计算37-38
• 3.3.5 图表曲线的处理38-40
• 3.4 结构计算40-46
• 3.4.1 管板布管的原则41-42
• 3.4.2 管板布管方法42-46
• 3.5 阻力计算46-51
• 3.5.1 管程流动阻力46-47
• 3.5.2 壳程流动阻力47-51
• 3.6 小结51-52
• 第四章 管壳式换热器三维结构设计52-72
• 4.1 引言52
• 4.2 SolidWorks52-56
• 4.2.1 SolidWorks简介52
• 4.2.2 SolidWorks功能描述52-54
• 4.2.3 SolidWorks二次开发技术54-56
• 4.3 管壳式换热器零部件三维结构绘制56-63
• 4.3.1 折流板57-60
• 4.3.2 法兰60-61
• 4.3.3 封头61-62
• 4.3.4 管板62-63
• 4.4 设计软件63-70
• 4.4.1 程序结构63
• 4.4.2 软件使用63-66
• 4.4.3 计算说明书66-67
• 4.4.4 三维结构67-70
• 4.4.5 二维工程图70
• 4.5 小结70-72
• 第五章 管壳式换热器的优化设计72-80
• 5.1 引言72
• 5.2 火积耗散理论及火积耗散数72-74
• 5.3 优化设计流程74-77
• 5.3.1 设计变量74-75
• 5.3.2 约束条件75-76
• 5.3.3 遗传算法76-77
• 5.4 优化实例77-79
• 5.5 小结79-80
• 第六章 全文总结与展望80-82
• 6.1 结论80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-87
• 致谢87-88
• 攻读学位期间发表的论文88-89
• 学位论文评阅及答辩情况表89

【参考文献】

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本文编号：324311