一种热交换器的设计及在低温下的可靠性研究

发布时间：2017-07-16 23:04

  本文关键词：一种热交换器的设计及在低温下的可靠性研究

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【摘要】：随着国家对于航空航天产业发展的大力支持,越来越多的连续式跨声速换热器被应用到或民用或军事的用途中。由于我国在低温高雷诺数换热器方面发展比国外同行业至少晚起步30年,所以在很多特殊用途的换热器生产技术上存在许多需要改进和研究的地方。跨声速换热器的特点就是在即有0≤Ma≤1又有Ma≥1的试验段气流中进行热量交换。一旦确定芯体便可进行相应工况点的热工计算,算出主换热器的总换热面积、总迎风面积、水侧总压降、水冷系统的总换热量等参数条件,为换热器的选型配套做好技术支持。换热器会受到管内水流或管外的空气的剧烈流动而产生局部的振动现象,如果不加以重视分析,会造成振动破坏,严重会降低换热器的换热效率,甚至是泄漏的发生。因此通过之前所设计出的换热器,重点理论计算了换热管管束间的动态特性以及固有频率,研究其振动机理,做好防振措施。本文所设计的换热器除了要满足常温条件下的换热工作,还需要放置在特殊的低温工况(90K)下,经受住超低温的严寒环境。因此着重对芯体的管片连接方式和焊接工艺进行重点实验论证,这对于换热器能否在超低温环境下不发生韧脆以及应力变形是至关重要的。
【关键词】：热交换器 跨声速 低温焊接 热工计算
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172;V211.74
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 国内外风洞的发展现状10-11
• 1.2 热交换器及其水冷系统在风洞系统中的应用11
• 1.3 低温环境下芯体对热交换器的影响11-12
• 1.4 本论文的意义及研究内容12-16
• 第二章 热交换器的总体设计思路16-20
• 2.1 热交换器总体设计原则16
• 2.2 热交换器总体设计思路16-20
• 2.2.1 主、辅换热器的设计16-17
• 2.2.2 热交换器冷却水系统的设计17-18
• 2.2.3 自动控制设计思路18-20
• 第三章 热交换器的主换热器设计方案20-36
• 3.1 主换热器的计算条件20-22
• 3.1.1 厂区自然条件20
• 3.1.2 现场工程条件20
• 3.1.3 主换热器运行频度20-21
• 3.1.4 主换热器的详细设计条件21-22
• 3.2 管片形式的选择22-25
• 3.2.1 翅片管的定义23-24
• 3.2.2 双金属翅片管的特点24-25
• 3.3 主换热器的热工计算25-30
• 3.3.1 换热管束排列方式的选择28
• 3.3.2 换热面积计算28-30
• 3.4 主换热器水侧压降的计算30-32
• 3.4.1 沿程阻力30-31
• 3.4.2 局部阻力31-32
• 3.5 主换热器设计要求及技术性能32-33
• 3.6 本章小结33-36
• 第四章 热交换器的水冷系统设计36-54
• 4.1 概述36
• 4.2 工艺流程及系统简介36-43
• 4.2.1 闭式循环工艺流程37-38
• 4.2.3 闭式冷却塔38-43
• 4.3 水冷系统设计依据43-44
• 4.4 冷却设计参数44
• 4.4.1 气象参数44
• 4.4.2 设计参数44
• 4.5 闭式冷却塔设计条件44-50
• 4.5.1 闭式冷却塔设计条件44-45
• 4.5.2 热负荷计算45-46
• 4.5.3 传热过程计算46-50
• 4.6 开式冷却塔50-52
• 4.6.1 开式冷却塔选用优点50-51
• 4.6.2 开式冷却塔选用要求51
• 4.6.3 开式冷却塔容量选择51-52
• 4.7 本章小结52-54
• 第五章 热交换器的振动性计算54-66
• 5.1 热交换器的振动机理分析54-59
• 5.1.1 振动机理55-56
• 5.1.2 弹性支撑对换热管管束动态特性的影响分析56
• 5.1.3 结构动态特性的有限元分析56-57
• 5.1.4 具有内流换热管的动态特性分析57-59
• 5.2 流动诱发振动的计算59-65
• 5.2.1 卡门旋涡频率59-60
• 5.2.2 紊流抖振主频率60-61
• 5.2.3 声学驻波频率61
• 5.2.4 声速61-62
• 5.2.5 声频62
• 5.2.6 临界横流速度62-63
• 5.2.7 换热管的固有频率63-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第六章 芯体管片在低温环境下的可靠性试验66-72
• 6.1 实验器件66-67
• 6.1.1 试验样件66
• 6.1.2 试验设备66-67
• 6.2 实验研究对象67-68
• 6.2.1 胀管67
• 6.2.2 钎焊67
• 6.2.3 低温焊接67-68
• 6.3 管片在低温工况下的实验方法68
• 6.4 实验预期结果68-70
• 6.4.1 温度对于连接强度的影响68-69
• 6.4.2 热交变换对于连接强度的影响69-70
• 6.5 本章小结70-72
• 第七章 全文总结72-74
• 7.1 结论72
• 7.2 创新点72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-82
• 附录82

【参考文献】

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本文编号：550900