管壳式换热器分段传热算法研究

发布时间：2023-04-30 02:28

　　目前管壳式换热器普遍的设计计算方法是根据管壳程进出口平均温度确定物性,估算传热系数。对于发生相变传热的换热器,该方法的计算结果可能会偏离实际情况,因此有必要将换热器传热模型分段,研究其微段传热机理;多管程换热器的热力计算一般采用温度校正系数F=f(p,R)来校正对数平均温差,该方法同样不适用于分段计算。另外,在传热过程中,多管程换热器的后几个管程很容易出现温度交叉,无法继续进行计算,从而无法获得此时换热器内的真实传热情况。故本课题针对以上问题,从传热机理分析、分段数值算法研究以及程序编制和校核三方面深入研究横掠式换热器及螺旋折流板换热器内管壳程各微段传热特性:(1)传热机理分析:研究换热管内沸腾传热和冷凝传热机理,总结管内沸腾临界点计算方法和管内外传热及压降模型,提出适于分段计算的传热机理判据。(2)数值算法研究:将换热器内传热模型分段,建立一维静态传热控制方程。基于微分法,建立管壳侧壁面导热传热模型。分别针对横掠式和螺旋折流板式换热器建立整体迭代微分传热模型,并针对多管程换热器温度交叉的问题进行了研究。(3)程序编制和校核:根据数值算法通过Fortran 95语言编制横掠式及螺旋折流...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 课题研究背景
    1.2 弓形折流板换热器壳侧热力学算法
        1.2.1 Colburn方法
        1.2.2 Donohue方法
        1.2.3 kern方法
        1.2.4 Tinker-流路分析法
        1.2.5 Bell-Delaware方法
    1.3 螺旋折流板换热器性能及算法研究
        1.3.1 螺旋折流板换热器性能研究
        1.3.2 换热器相关算法研究
        1.3.3 国内外相关软件
    1.4 本文研究目的和研究内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
2 管内外单相及相变热力模型
    2.1 管内单相传热及压降模型
        2.1.1 单相传热模型
        2.1.2 单相压降模型
    2.2 管内沸腾传热模型
        2.2.1 沸腾传热临界参数
        2.2.2 核态沸腾传热模型
        2.2.3 临界后传热模型
        2.2.4 传热判据
    2.3 管内冷凝传热模型
        2.3.1 管内流型判断
        2.3.2 冷凝传热模型
    2.4 管内两相压降模型
    2.5 壳内单相传热及压降模型
        2.5.1 横掠换热器壳内传热及压降模型
        2.5.2 螺旋折流板换热器壳内传热及压降模型
    2.6 本章小结
3 换热器分段传热模型及程序结构
    3.1 传热计算模型
        3.1.1 传热模型分段
        3.1.2 基本热力模型
        3.1.3 壁面静态传热控制方程
    3.2 换热器整体迭代模型
        3.2.1 横掠式换热器整体迭代模型
        3.2.2 螺旋折流板换热器整体迭代模型
    3.3 换热器程序结构
        3.3.1 程序模块化
        3.3.2 边界条件
        3.3.3 物性数据库读入
    3.4 本章小结
4 换热器热力计算结果分析
    4.1 不同传热算法计算结果分析
        4.1.1 管内单相传热计算结果分析
        4.1.2 管内沸腾传热计算结果分析
        4.1.3 壳内单相传热计算结果分析
    4.2 横掠式换热器计算结果分析
        4.2.1 一级光管横掠换热器
        4.2.2 一级翅片管横掠换热器
        4.2.3 二级横掠换热器
    4.3 螺旋折流板换热器计算结果分析
        4.3.1 管内外单相工况
        4.3.2 管内相变、管外单相工况
        4.3.3 管内单相、管外相变工况
    4.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 物性读入程序
附录B 符号说明
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3806234