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全焊接板式换热器的设计与研究

发布时间:2017-06-11 05:08

  本文关键词:全焊接板式换热器的设计与研究,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:全焊接板式换热器因其传热效率高,流体阻力小,结构合理,安全可靠等特点,广泛应用于化工、制药、机械、食品加工等领域。板式换热器的换热板通常采用波纹板结构,而波纹形式,波纹间距,波纹板的摆放形式、角度,换热流体的流程数、行程数等都是最终影响换热效果与流动阻力的主要因素。随着计算机技术的发展进步,工程仿真技术也越来越成熟。这一技术有效简化了换热器设计过程中的人工计算分析,降低了工作量的同时还能提供更为直观的模拟结果,方便技术人员优化已有的换热器类型,并有助于研发新型换热器。本文的首要任务是搞清楚波纹倾角与波纹间距对换热效果与流动阻力的影响,并通过这两者相互之间的关系找到换热、流量和阻力最佳匹配的换热板参数。其次,针对某化工厂实际生产中失效的换热器进行工程改造。根据给定的工艺参数进行工程计算并对结构设计有影响的关键数据计算和校核。设计完成的全焊接板式换热器通过FLUENT来模拟工况条件下的性能表现,并根据性能偏离来调整设计。最后,针对管板、接管、封头等核心零件进行设计和机械强度的校核。模拟分析得到的实验数据通过最终的实际生产验证,误差在10%以内,证明了FLUENT软件模拟和数值分析在全焊接板式换热器设计中的可行性。
【关键词】:全焊式板式换热器 数值分析 数值模拟 FLUENT
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TK172
【目录】:
  • 摘要6-7
  • ABSTRACT7-10
  • 第一章 绪论10-18
  • 1.1 课题的背景及意义10
  • 1.2 板式换热器的构造及特点10-12
  • 1.3 全焊接板式换热器的构造及特点12-15
  • 1.4 全焊接板式换热器的研究现状15-16
  • 1.5 本课题拟完成的主要任务16-18
  • 第二章 波纹形换热板的数值模拟计算结果及分析18-45
  • 2.1 数值模拟的理论基础18-22
  • 2.1.1 数值模拟研究18-19
  • 2.1.2 湍流模型的研究与进展19-22
  • 2.2 数值计算方法22-26
  • 2.2.1 FLUENT简介22-23
  • 2.2.2 几何模型与网格划分23
  • 2.2.3 计算模型23-25
  • 2.2.4 边界条件和计算方法25-26
  • 2.3 研究对象及网格划分26-28
  • 2.3.1 研究对象26-27
  • 2.3.2 网格划分27-28
  • 2.4 数值计算结果及分析28-35
  • 2.4.1 波纹倾角 β 对换热器流场的影响分析28-32
  • 2.4.2 波纹间距 λ 对换热器流场的影响分析32-35
  • 2.5 数据处理与分析35-44
  • 2.5.1 数据处理35
  • 2.5.2 波纹倾角 β 对换热及阻力损失的影响分析35-38
  • 2.5.3 波纹间距 λ 对换热及阻力损失的影响分析38-41
  • 2.5.4 综合准则关系式41-44
  • 2.6 本章小结44-45
  • 第三章 换热器的设计与分析45-70
  • 3.1 工程设计背景45-46
  • 3.2 热力学设计计算46-54
  • 3.2.1 总换热量的计算46-47
  • 3.2.2 冷、热介质换热板间流速的计算47
  • 3.2.3 冷热介质的雷诺数计算47-48
  • 3.2.4 冷热介质的普朗特数计算48
  • 3.2.5 冷热介质的努塞尔数计算48-49
  • 3.2.6 冷热介质对流传热系数计算49
  • 3.2.7 传热单元数NTU的计算49-51
  • 3.2.8 总热系数的计算51-52
  • 3.2.9 传热平均温差和修正系数的计算52-53
  • 3.2.10 换热面积的计算53
  • 3.2.11 换热量校核的计算53-54
  • 3.2.12 冷热介质流程数的计算54
  • 3.2.13 计算实际换热面积54
  • 3.3 机械设计强度校验54-69
  • 3.3.1 螺栓载荷计算55-57
  • 3.3.2 需用螺栓的面积57
  • 3.3.3 平封头强度计算57-60
  • 3.3.4 接管颈部厚度的校验60-62
  • 3.3.5 开孔处连接焊缝长度的校验62
  • 3.3.6 开孔处连接焊缝强度的校验62-65
  • 3.3.7 封头强度的校验65-69
  • 3.4 本章小结69-70
  • 第四章 换热器整体性能的数值研究70-80
  • 4.1 几何模型和网格划分70-73
  • 4.2 边界条件和求解73-75
  • 4.3 FLUENT后处理75-77
  • 4.4 数据分析和实验验证77-79
  • 4.4.1 数据分析77-78
  • 4.4.2 实验验证78-79
  • 4.5 本章小结79-80
  • 第五章 总结及展望80-82
  • 5.1 本文的主要工作及成果80-81
  • 5.2 课题展望81-82
  • 参考文献82-85
  • 致谢85-86
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 蓝少健;朱冬生;钟家淞;赵强;;波纹板式换热器的数值模拟[J];化学工程;2010年08期

2 栾辉宝;陶文铨;朱国庆;陈斌;王崧;;全焊接板式换热器发展综述[J];中国科学:技术科学;2013年09期

3 王雨;赵臣;;板式换热器的板片结构、组合形式及密封结构[J];现代制造工程;2007年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 何光文;板式换热器结构参数优化及其传热性能研究[D];华南理工大学;2010年


  本文关键词:全焊接板式换热器的设计与研究,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:440827

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