绕管换热器计算方法研究及软件开发

发布时间：2017-07-19 15:13

  本文关键词：绕管换热器计算方法研究及软件开发

  更多相关文章： 绕管换热器 两相流 传热计算 压降计算 软件开发 工程应用

【摘要】：换热器作为各大行业普遍使用的设备,开发应用高效的换热器对于节约能源具有重大的意义。绕管换热器广泛用于低温甲醇洗装置、化工装置、天然气液化过程、空气分离过程等,具有广泛的应用前景。基于洛阳××有限公司芳烃异构化进料换热器改进项目,研究了单相流和两相流绕管换热器的传热和压降计算方法,并进行了设计计算软件开发。完成的主要工作及结论如下:(1)针对Schmidt.E.F计算方法中临界雷诺数中各层缠绕直径D_s需要反复带入计算的问题,提出了采用平均缠绕直径(?)代替D_s来计算管侧传热系数的方法;并对壳侧传热系数计算过程中的当量直径De和壳程有效质量流速Geff这两个关键参量的计算方法进行了改进,完善了单相流绕管换热器的传热和压降计算。为便于编程,同时兼顾绕管换热器自身结构的特殊性,提出了物性参数拟合公式法,并建立了绕管换热器独有的结构设计方法。(2)针对绕管换热器管内沸腾传热机理的复杂性的问题,在分析直管管内沸腾传热的基础上,用代表绕管换热器结构特点的参数—迪恩数D_n加以修正后,得到两相流绕管换热器管侧沸腾传热计算公式;对计算绕管换热器壳侧冷凝传热的R.W.Lockhart方法和Bays和McAdams方法进行了修正,并给出了其不同的适用工况;同时为提高物性参数计算的精确性,提出了能用于各种类型换热器设计计算的温度分段计算方法,并给出了各段温度点的求解方法。(3)在上述计算方法的基础上,使用VB编程语言对两相流绕管换热器设计计算进行了软件编制,软件编制过程中充分运用了VB编程的循环结构,大大缩减了代码的数量,并对每个步骤的计算创建了友好的可视化窗口,此外还建立VB和Word之间的链接,把设计计算结果保存到Word文档中,便于后期的验证和施工操作。洛阳××有限公司对软件进行了考核验证,并应用于工程中。工程应用结果表明,该软件的设计计算方法具有一定的可靠性。
【关键词】：绕管换热器 两相流 传热计算 压降计算 软件开发 工程应用
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符号说明10-12
• 1 绪论12-21
• 1.1 绕管换热器的研究背景和意义12-13
• 1.2 绕管换热器的国内外研究现状13-17
• 1.2.1 国内研究现状13-15
• 1.2.2 国外研究现状15-17
• 1.3 管壳式换热器设计软件的发展现状17-20
• 1.3.1 国内研究现状17-19
• 1.3.2 国外研究现状19-20
• 1.4 本文的研究内容及方法20-21
• 2 单相流绕管换热器设计计算方法研究21-41
• 2.1 物性参数计算公式拟合及分析21-23
• 2.2 单股流绕管换热器结构设计方法23-29
• 2.3 单相流绕管换热器换热系数计算改进29-35
• 2.3.1 单相流绕管换热器管侧换热系数计算改进29-30
• 2.3.2 单相流绕管换热器壳侧换热系数计算改进30-35
• 2.4 单相流绕管换热器压降校核计算35-39
• 2.4.1 单相流绕管换热器管侧摩擦压降计算35-37
• 2.4.2 单相流绕管换热器壳侧摩擦压降计算37-38
• 2.4.3 单相流绕管换热器重力压降计算38-39
• 2.4.4 单相流绕管换热器管、壳侧总压降计算39
• 2.5 单相流绕管换热器设计计算流程图39-41
• 3 两相流绕管换热器设计计算方法研究41-51
• 3.1 两相流绕管换热器管侧沸腾传热计算方法41-45
• 3.2 两相流绕管换热器壳侧冷凝传热系数计算45-46
• 3.3 两相流绕管换热器管侧压降计算46-49
• 3.3.1 两相流绕管换热器管侧摩擦压降计算46-48
• 3.3.2 两相流绕管换热器管侧重力压降计算48-49
• 3.3.3 两相流绕管换热器管侧加速压降计算49
• 3.4 两相流绕管换热器壳侧压降计算49-50
• 3.4.1 两相流绕管换热器壳侧摩擦压降计算49
• 3.4.2 两相流绕管换热器壳侧重力压降计算49-50
• 3.4.3 两相流绕管换热器壳侧加速压降计算50
• 3.5 两相流绕管换热器设计计算流程图50-51
• 4 绕管换热器温度分段计算方法51-59
• 4.1 换热器温度分段的原因51
• 4.2 换热器温度分段的方法51
• 4.3 绕管换热器不同工况下温度分段计算方法51-59
• 4.3.1 管壳侧均未发生相变的工况52-53
• 4.3.2 单侧发生相变的工况53-56
• 4.3.3 管侧沸腾相变、壳侧冷凝相变工况56-59
• 5 绕管换热器软件编制59-67
• 5.1 VB编程窗口设计60-65
• 5.1.1 登陆界面设计60
• 5.1.2 热力计算模块60-62
• 5.1.3 结构设计模块62-63
• 5.1.4 传热工艺计算模块63-64
• 5.1.5 压降校核模块64-65
• 5.2 软件计算流程图65-67
• 6 绕管式换热器设计计算软件工程应用67-75
• 6.1 设计工况说明67-68
• 6.2 准备工作68-69
• 6.3 软件操作流程69-72
• 6.4 结果对比72-75
• 6.4.1 绕管换热器与普通管壳式换热器对比结果分析72-74
• 6.4.2 软件计算结果和实际运行结果对比74-75
• 7 结论与展望75-76
• 7.1 结论75
• 7.2 展望75-76
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81

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本文编号：563511