一、管壳式换热器的设计计算（论文文献综述）
吴志伟[1]（2021）在《基于高效换热管和异径孔折流板的新型换热器的开发与研究》文中研究表明管壳式换热器是目前工程上应用最多的换热设备,开发高效换热器在节能降耗等方面有着重要意义,也是科技界一直关注的重点课题。异径孔折流板和锥纹管是北京化工大学提出的纵流折流板和高效换热管,本论文采用实验和数值模拟方法,研究异径孔折流板的管束减振和锥纹管的传热强化效果,研究由异径孔折流板和（或）锥纹管构造的多种新型高效换热器的流体流动和传热性能,开发换热器工艺设计软件,具有重要工程应用价值。主要工作和结论如下:（1）建立了传统弓形折流板换热器、异径孔弓形折流板换热器和异径孔折流板换热器数值模型,并进行了双向流固耦合振动分析和比较,发现与传统弓形折流板相比,异径孔折流板可有效降低管束振动,有着较大工程应用价值。（2）数值模拟研究了锥纹管管内流动与传热性能,并与常见的其它类型高效换热管进行了对比。发现在给定的研究条件下,和其它高效换热管相比,锥纹管的平均努塞尔数分别比螺旋槽管、缩放管和光滑管提高了11%-17%、26%和110%-130%。在数值模拟基础上拟合得到了高效换热管内努塞尔数和阻力系数计算关联式,并通过协同角分析揭示了强化传热机理。（3）通过实验和数值模拟研究了锥纹管成型后的机械性能。结果表明,与光滑管不同,在轴向载荷作用下,锥纹管存在三向应力,且在相同外径、厚度、轴向载荷下,锥纹管的最大轴向应力远大于光滑管的轴向应力;与光滑管相比,锥纹管的轴向刚度明显降低。虽然锥纹管抗疲劳断裂能力下降,但其疲劳强度仍满足工程应用的要求;论文还定义了锥纹管的轴向应力集中系数和刚度等效系数,并将其回归为结构参数的函数,以方便工程应用。（4）应用锥纹管和异径孔折流板开发了一种新型换热器——锥纹管异径孔折流板换热器。采用实验和数值模拟方法,以水和油为介质,研究了其传热性能,并与传统弓形折流板换热器进行了对比。结果表明,在给定的实验条件下,当壳程以水为介质时,锥纹管异径孔折流板换热器的总传热系数比传统弓形折流板换热器增加了10%-66%。当壳程以油为介质时,锥纹管异径孔折流板换热器的总传热系数比弓形折流板换热器增加4%-20%;论文还提出了锥纹管异径孔折流板换热器壳程努塞尔数的关联式。（5）鉴于圆弧波纹管工程应用的普遍性,构造了圆弧波纹管异径孔折流板换热器,数值模拟研究了该换热器的壳程流动与传热性能,并将其与传统弓形折流板换热器、光管异径孔折流板换热器和异径孔弓形折流板换热器进行了对比。结果表明,圆弧波纹管异径孔折流板换热器具有较好的传热性能;论文还拟合得到了一些高效换热器壳程传热系数计算关联式。（6）为方便工程设计,使用Py Qt5编写了一些换热器的工艺计算软件,包含新型锥纹管异径孔折流板换热器和圆弧波纹管异径孔折流板换热器。算例表明工艺计算软件简单可靠。
蔡浩飞[2]（2021）在《超临界压力CO2冷却换热特性及毛细管换热器研究》文中进行了进一步梳理随着能源需求日益增长和环境可持续发展受到越来越多的重视,以二氧化碳为循环工质的超临界二氧化碳布雷顿循环发电和跨临界二氧化碳热泵以清洁高效、节能环保的特点展现出了广阔的应用前景,引起了广泛的关注。高压紧凑式换热器是超临界压力二氧化碳循环系统中的重要部件。一方面,超临界流体在临界点附近的物性剧变特点导致二氧化碳独特的管内流动换热特性,另一方面,非均匀热容、沿程换热及压降的多变特性使换热器的优化方法不同于常规换热器。此外,超临界压力二氧化碳的高压特性对换热器的强度提出了较高要求。毛细管换热器是一种新型高性能紧凑式换热器,在超/跨临界二氧化碳换热方面具有良好的承压能力和性价比。本文以毛细管换热器为主要研究对象,通过数值模拟与实验研究结合的方式,研究了超临界压力二氧化碳在微通道内的冷却换热机理,分析总结了毛细管束壳程流体流动换热规律,对不同二氧化碳换热关联式的工程实际应用的准确性进行了对比,并结合物性剧变的特点,针对换热器的夹点问题和流动传热性能的提升进行了综合优化,可为二氧化碳毛细管换热器的设计和应用提供理论支撑。主要结果如下。（1）采用数值模拟方法开展了超临界压力二氧化碳在恒热流壁面条件和耦合换热壁面条件下的冷却机理研究。沿程温度变化导致的导热、比热等物性剧烈变化引发了拟临界点附近边界层厚度的急剧减薄及底层传热特性的增强;密度变化在浮升力作用下导致二次流动,强化了上半部的换热,弱化了下半部的换热。超临界压力二氧化碳与冷却水在毛细管换热器耦合流动换热时,管外冷却介质的流动方式变化造成不同的内外耦合温度场,进一步对管内超临界压力二氧化碳换热和压降特性产生影响,其中,冷却水向下横掠方式中二氧化碳二次流速度大小比向上横掠高出5%。基于数值模拟结果,对已有的超临界压力二氧化碳冷却换热关联式和压降关联式准确性进行了对比分析,为换热器设计提供理论基础。（2）搭建了超临界压力二氧化碳换热器实验台,开展了超临界压力二氧化碳毛细管换热器的实验研究。结果表明,毛细管束下有折流板的壳程换热系数达到20000～30000 W·m-2·℃-1,相比无折流板提高3～4倍,并且毛细管束壳程换热系数可达到常规壳程换热关联式预测大小的2倍以上,拟合了适用于毛细管束壳程换热的关联式;利用新的壳程换热关联式,对超临界压力二氧化碳与壳程冷却介质的换热进行了分析。结果表明,已有的多个超临界压力二氧化碳关联式同实验结果均存在一定的误差,相比之下,Dang的关联式预测结果同当前毛细管换热器实验结果整体偏差小于10%,表明其应用于二氧化碳换热器实际设计时更为准确。超临界压力二氧化碳在管程进出口流量分配处更容易产生较大的压力损失,而管内的摩擦压降和加速压降相对较小。（3）建立了毛细管换热器整体内外耦合的流动换热模拟计算方法。该方法基于超临界压力二氧化碳的换热关联式和壳程流动的数值模拟计算,能够在保证整体计算准确性的基础上,有效降低计算量,节省计算消耗,适用于毛细管数量较多的换热器计算。模拟结果和本文实验结果对比表明,Dang的关联式相比其他关联式,能够获得更为可靠的毛细管换热器整体耦合换热分析。在有折流板的毛细管换热器中,折流板附近由于壳程流动特征的不同,会出现强化换热区和弱化换热区。在强化换热区中,由于壳程换热较强,导致壁温相对较低,管内二氧化碳更靠近临界点,因此管内换热同步增强,使得传热整体增强;在弱化换热区,由于壳程换热较弱,导致壁温相对较高,管内二氧化碳更远离临界点,因此管内换热同步降低,使得传热整体降低。不同换热区域热流密度相差达到4倍以上。（4）提出了针对剧变物性换热器的优化准则,并对超临界二氧化碳毛细管换热器进行了优化。变物性导致换热器内的温度曲线同常规换热器不同,流量分配不当易导致夹点传热恶化的出现,增加冷热介质流量比和降低冷却介质入口温度能有效避免夹点传热恶化问题。（?）耗散理论和效能研究表明,冷流体中间分流设计能够在避免夹点传热恶化的基础上,进一步降低冷却器的传热不可逆损失,提高冷却器效能。通过局部的内外换热和压降调整,提高各单元压降随换热面积的变化梯度的均匀性,能够有效减小总压降,进而降低泵功消耗。基于优化理论的指导,对超临界二氧化碳毛细管冷却器的折流板间距进行了重新布置,整体模拟结果表明,优化后的毛细管冷却器在传热量和传热面积不变的基础上,使壳程总压降降低了 10%。（5）对超临界压力二氧化碳在螺旋管内的流动换热和不同折流板形式的壳程流动换热进行了数值研究。离心力作用和密度变化导致超临界压力二氧化碳在管内横截面上呈现非均匀分布,造成内侧弱化、外侧强化的局部换热特性。螺旋管内二氧化碳整体换热相比直管提高10%以上;不同折流板形式在不同质量流速下的综合性能表现不同,需根据实际工况进行判断。协同角在一定程度上衡量了不同结构下的换热效果,对强化换热结构设计具有指导作用。本文针对超临界压力二氧化碳毛细管换热器,沿耦合换热单元-换热器整体-优化设计的路线,通过数值模拟和实验方法,系统研究了超临界压力二氧化碳冷却换热机理及毛细管换热器的传热与压降综合性能,对比了不同二氧化碳关联式的准确性,提出了毛细管束壳程换热关联式,开发了可靠高效的毛细管换热器数值模拟方法,阐明了毛细管换热器中超临界压力二氧化碳和冷却水的耦合换热机理,建立了变物性换热器的设计优化准则,为超临界压力二氧化碳毛细管换热器的设计应用提供了研究基础与理论支撑。
范雅婷[3]（2021）在《交错百叶折流板管壳式换热器性能研究》文中研究表明换热器是能源动力、石油化工和暖通空调等行业中广泛应用的设备,提高换热器的换热效率和降低泵功消耗对于节能减排具有重要意义,特别是在“碳中和”、“碳达峰”的背景下,高效换热设备的设计和开发尤为重要,是节能减排的重要措施。传统弓形折流板换热器具有结构相对简单、抗压性能强和加工制造易等优点,是高能行业中应用最广泛的一类换热设备。然而,传统弓形折流板换热器由于折流板在壳侧与换热管束呈垂直布置,存在壳侧压降大、折流板后流动死区大的问题。基于以上问题,本文提出交错百叶折流板管壳式换热器,旨在改善管壳式换热器壳侧流动结构,进而降低泵功消耗,提升其综合性能。本文提供交错百叶折流板管壳式换热器的设计物理模型,建立交错百叶折流板管壳式换热器三维数理模型,生成复杂计算网格;通过三维数值模拟,获得交错百叶折流板管壳式换热器壳侧速度场和温度场的分布情况,详细分析其减阻机理和特点;研究不同百叶折流板倾角α、不同相邻百叶折流板组夹角β、不同换热管束布置方式对其换热、阻力和综合性能的影响。主要内容和结论如下:（1）与弓形折流板换热器相比,交错百叶折流板换热器壳侧流体流动形成了明显的螺旋状流动,壳侧流体整体流动均匀,有效减小了流动死区和回流区,增强了折流板后的流动扰动,强化了该区域换热。（2）开展了百叶折流板倾角α对其性能的研究。结果表明,百叶折流板倾角在30°～75°范围内,不同百叶折流板倾角的交错百叶折流板换热器壳侧压降均低于弓形折流板管壳式换热器,降低了70.66%～79.61%,且随百叶折流板倾角的增加其降低幅度变小;相同压降下的传热系数均高于弓形折流板换热器,提高了79.49%～118.7%,且随百叶折流板倾角的增加先增大后减小。（3）开展了相邻百叶折流板组夹角对其性能的研究。结果表明,百叶折流板组夹角在15°～75°范围内,与弓形折流板换热器相比,交错百叶折流板换热器壳侧压降降低了降低了74.1%～77.12%,降低幅度随夹角的增大而减小;相同压降下的传热系数提升了88.52%～118.70%,邻百叶折流板组夹角的增加先增大后减小。（4）对比研究了换热管束正方形布置和三角形布置对交错百叶折流板换热器性能的影响。计算结果表明,在换热管束、百叶折流板倾角和相邻百叶折流板组夹角均相同的情况下,三角形布置的交错百叶折流板换热器综合性能优于方形布置的换热器。（5）在本文研究范围,交错百叶折流板换热器单位压降下的传热系数高于弓形折流板换热器,意味着在泵功消耗相同的工况下,交错百叶折流板换热器具有更好的换热性能,为达到相同的传热性能所消耗的泵功更少,是一种高效节能的新型结构形式;“45-45-△”型交错百叶折流板换热器性能较优,其综合性能比弓形折流板换热器提升115.00%～118.70%。
翟晓宇[4]（2021）在《海洋温差能发电系统及其换热器、引射器研究》文中进行了进一步梳理中国经济飞速发展,已然成为全球第一大资源消耗国。能源需求量增大的同时,更要兼顾环境问题。因此,为响应“提高资源利用效率、构建循环利用体系”的号召,各领域积极发展清洁能源、壮大节能生产。其中,海洋温差能作为一种极具前景的可再生新能源引起了人们的广泛关注。热力循环发电系统作为其核心,在缓解能源危机方面具有巨大潜力。本文具体研究内容如下:首先,介绍了海洋温差能资源分布情况、海洋温差能发电系统（OTEC）研究进展,讨论了换热器分类及其在OTEC工程中的应用现状,发现Aspen软件适用于换热器工艺设计及动态模拟,总结了引射器对OTEC系统的推动研究及影响引射器性能的关键因素;随后,分别对R134a及R717朗肯循环发电系统进行热力学建模、计算与工程校核,提出带有冷热源控制模块的二维/三维ORC样机方案设计,利用Aspen EDR设计校核干式管壳换热器、满液式管壳换热器、人字波纹板板式换热器,比较换热性能,选定最优结构并进行Hysys动态模拟分析,讨论了热源温度、冷源温度、蒸发压力、冷凝压力对换热性能及系统热效率影响;其次,提出了以氨水非共沸混合工质为介质的新型双引射器OTEC系统,建立了热力学模型,介绍了超音速氨气引射器原理并对其进行了结构设计,对二维轴对称模型采用自适应网格划分方法,设置进出口压力边界条件,Fluent数值模拟分析引射器一次流压力Pp、二次流压力Ps、背压Pb、面积比AR以及喷嘴出口位置NXP对超音速引射器内部流体流动特性、引射性能及系统热效率的影响;再次,双引射器OTEC系统增加太阳能集热板,提高热源温度,改善工况条件,进一步研究超音速引射器内部流体流动特性,分析在该种工况下Pp、Ps、Pb对引射器性能及系统热效率的影响;最后,对本文研究内容及结论进行归纳总结,提出不足及需要完善之处。
李贺强[5]（2021）在《LNG冷能回收换热器的模拟与实验研究》文中研究说明天然气作为传统三大能源之一,相比于石油和煤炭,因为其热值更高、组成更稳定、燃烧后的产物是水和CO2,对大气环境污染小等优点,逐渐成为当今世界各国的主要替代能源,我国作为能源消费大国,也在逐年增加对天然气的进口量以调整我国的能源结构。LNG作为天然气的液态形式,既方便运输,气化过程又能释放大量冷量,根据梯级利用原则,回收这部分冷能具有重要的经济和社会效益,而回收过程必然需要换热器作为能量的传递工具,为此本文依据-60℃低温冷库,考虑到换热器运输和维护的便捷性,结合集装箱和管壳式换热器的优势,设计了一款模块化的LNG冷能换热器,为了完善该换热器的设计,本文采用模拟加实验的方法进行研究。根据冷能应用于-60℃低温冷库,与其它冷媒进行对比,最终选用微冻液作为该换热器的换热冷媒。根据换热器的设计规范,对该换热器的设计过程进行了简要介绍,为了探究影响换热器的因素,了解换热器内部冷热流体的流动和换热情况,本文依据实际设计的换热器选用若干换热管组成的换热管束建立了一个小型LNG冷能换热器模型,利用CFD仿真模拟软件进行了数值求解。结果发现,换热器内部冷热流体由于分布不均换热效果也有不同,换热管之间部分微冻液流体也存在未参与换热的情况。为了进一步探究管间距和流速对换热器的影响,结合现有的条件和后期实验的可行性,对单根换热管固体域以及管内外冷热流体域建立了单根套管换热器模型,分别采用LNG和液氮对该模型进行了数值模拟,模拟结果变化规律相同。为验证所建模型的可靠性,采用液氮进行了冷能回收的实验和非稳态的模拟计算,模拟和实验结果吻合度较好,偏差均在可接受范围内,结果的对比验证了所建模型的可靠性,进而也验证了流速和管间距对换热器换热效果影响规律的准确性,即增加管外微冻液流速和缩小管间距可以回收更多的冷能,这对于改进LNG冷能换热器的设计提供了理论依据。
杜拙[6]（2021）在《扭曲管管壳式换热器壳程流动传热数值研究》文中研究说明管壳式换热器具有较强的高温高压承受能力和较高的可靠度,在换热器中占据主导地位,但其壳程折流板后存在流动死区,对换热器影响较大,而且壳程流体的流动方式会造成壳程阻力较大,所以研究管壳式换热器壳程如何消除流动死区和降低阻力是提高管壳式换热器换热的重点。扭曲管是在圆管的基础上将圆管压扁后产生椭圆管,并由椭圆管通过特殊加工制作而成的用来代替光滑圆管的一种传热管,其扭曲结构对管内和管外流体产生干扰,使流体湍流度增加,有利于换热。针对圆管弓形折流板换热器壳程流动死区大、流阻高的问题,本文提出两种扭曲管换热器:扭曲椭圆管弓形折流板换热器和扭曲椭圆管开孔折流板换热器。通过数值模拟方法研究两种扭曲管换热器壳程强化传热机理,并与圆管弓形折流板换热器进行比较。研究改变扭曲管短长轴比和折流板间距时两种扭曲管换热器综合性能的变化,分析改变不同参数的情况下两种扭曲管换热器流场、温度场以及换热和阻力变化情况,结果表明:（1）同等条件下,两种扭曲管换热器的综合性能均强于圆管弓形折流板换热器。虽然传热系数与压差均低于圆管弓形折流板换热器,但扭曲管换热器壳程中不存在流动死区。（2）扭曲管短长轴比在入口速度较小时对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能影响较大,入口速度为1m/s～2.2m/s时,改变扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能影响较大,在v=1m/s时,扭曲椭圆管弓形折流板换热器在扭曲管短长轴比为0.4时JF最大为1.24,扭曲管短长轴比为0.7时JF最小为1.126,两者相差10.1%;入口速度为2.2m/s～3.4m/s时,改变扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能基本无影响,在v=3.4m/s时,JF值最大相差0.98%。（3）扭曲管短长轴比在入口速度较小时对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能影响较大,入口速度为1m/s～2.2m/s时,改变扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能影响较大,在v=1m/s时,扭曲椭圆管开孔折流板换热器在扭曲管短长轴比为0.4时JF最大为1.167,扭曲管短长轴比为0.7时JF最小为1.089,两者相差7.2%;入口速度为2.2m/s～3.4m/s时,改变扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能基本无影响,在v=3.4m/s时,JF最大相差0.5%。（4）折流板间距对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能影响较大,在v=1m/s时,扭曲椭圆管弓形折流板换热器在折流板间距为100mm时JF最大为1.146,与最小JF相差6.5%,在v=3.4m/s时,扭曲椭圆管弓形折流板换热器在折流板间距为60mm时JF最大为1.379,与最小JF相差4.5%。（5）折流板间距对扭曲椭圆管开孔折流板换热器影响较小。在v=1m/s时,扭曲椭圆管开孔折流板换热器在折流板间距为100mm时JF最大为1.095,与最小JF相差4%;在v=3.4m/s时,扭曲椭圆管开孔折流板换热器在折流板间距为75mm时JF最大为1.29,与最小JF相差0.5%。
顾宇彤[7]（2021）在《套片式油冷器的传热特性数值模拟及实验研究》文中研究指明套片式油冷器在大型液压机械的润滑油冷却方面应用较为广泛,开展对其传热性能的研究并将之运用到实际生产中具有重要意义。本文采用计算流体力学方法对套片式油冷器进行数值模拟,并搭建套片式油冷器小型试验台引进试验测量系统,考察其传热特性及压降性能,并为数值模拟提供依据。对选定的特征结构进行数值模拟,研究壳程流量,套片间距,换热管排列形式以及换热管材料对传热性能的影响情况,并选定套片间距,换热管外径,壳程介质流量以及换热管壁厚等四个因素及相应水平进行正交试验,分析各因素的影响情况及主次程度。鉴于壳程套片排列间距小,数量多的特点,采用多孔介质模型对其进行简化,对比得出简化模型的可行性并将其运用于整体设备的建模。论文主要研究结果如下:（1）套片式油冷器壳程流量增大,其传热系数及壳程压降均增大,但其传热系数变化速率逐渐减小并趋于平稳,因此,当管程冷却水流量为1.45m3/h时,壳程的最佳流量为1.6m3/h。（2）套片间距为4mm时,油冷器的传热效果最好,换热系数为108.7W/（m2·K）。套片间距主要影响介质在多层小间距通道中的分布均匀性,套片间距为4mm时,流量分配最为均匀。（3）换热管呈三角形排布时,由于其能增加流体与换热管接触面积同时能增强壳程介质扰动的特点,其传热效果优于其他排列形式,传热系数为113.52 W/（m2·K）。（4）换热管材料的导热系数对设备的总传热系数有一定的影响。通过模拟采用BFe10-1-1,C11000,304及316L四种换热管材料的模型,在传统管壳式换热器传热系数经验公式的基础上拟合得出套片式油冷器传热系数关于管程材料导热系数的关联式。（5）套片间距是影响套片式油冷器传热系数的主要因素,四因素四水平正交试验得到的最优水平组合为套片间距σ=4mm,换热管外径do=10mm,壳程流量Lq=2.5m3/h,换热管壁厚s=1.25mm,此时油冷器的传热效果最好,并在正交试验的结果基础上拟合得出Nu准数的关联式,指导其工业运用。（6）对最优水平组合的套片式油冷器进行数值分析,研究一组套片中Nu与通道间Re的关系,发现换热主要集中在靠近折流板处,两折流板中部的换热情况较为平稳。（7）采用多孔介质模型对套片式油冷器的模拟进行了简化,简化后模拟结果的误差保持在5%以内,然后采用该简化方法对套片式油冷器整体模型进行模拟,结果误差在10%左右,验证了选用特征模型进行研究的可行性。在此基础上对设备进行放大研究,验证正交试验得出的传热系数关联式适用于较大直径范围的套片式油冷器。
孙鹏飞[8]（2020）在《葛泉矿空压机余热回收系统的研究与应用》文中提出近年来,中国在经济政策上大力推广清洁能源的利用。目前,我国煤矿企业在余热回收利用上有着巨大的潜力,如何在煤矿行业中促进节能减排是我国经济发展的重点。而煤矿上主要可以回收利用的能源有:矿井回风余热、矿井排水余热、空压机余热。这些热源生产过程中被大量的浪费,没有得到充分使用。总的来说,空压机余热回收利用系统的性价比最高,同时也是最简易可行的。本文从葛泉矿洗浴用热需求入手,通过理论与实践相结合,设计了葛泉矿整套空压机余热回收系统,系统的组成包括一级水-水串联管壳换热器,二级油-水管壳换热器,热力管网循环系统,保温水箱,水泵输送系统及控制装备。重点研发了油-水管壳换热器和水-水串联管壳式换热器,并通过实验比较了管壳式换热器与内置螺旋扭带的管壳式换热器的传热性能。在项目实施过程中,采用BIM技术对空压机余热回收系统进行管线碰撞检测,利用Lumion软件渲染漫游图,采用BIM5D技术进行项目管理等,提高了施工的效率,缩短了施工的进度。项目完成后,对空压机余热回收系统进行测试,每小时可回收余热369k W,空压机余热回收系统的热回收效率为66%,每天可制取250吨45℃洗浴热水,能够分担原有系统近39%的负担。项目投资费用为47万元,年运行费用3.88万元,较原系统节约运行费用50.82万元。项目投资静态回收期为0.92年。最后对本文进行总结分析,并提出构想,对系统的不足部分进行优化。
李树奎[9]（2020）在《换热器水室结构优化设计与无模制造技术应用》文中提出数字化技术的应用为现代工业创立了一个新的局面。设计过程的数字化是现代设计技术的发展趋势。现代产品设计中对换热器零部件设计的高效性、可靠性和节约性都有了更高的要求。通过运用CAE数字化仿真技术辅助设计可以提高产品质量、性能和可靠性,缩短产品研发周期,节约成本。因此,CAD/CAE数字化设计与制造技术在机组换热容器产品开发中的应用日益普及,为产品的快速、高效和绿色开发设计提供了可能。本文首先对中央空调制冷机组管壳式换热器CAD建模并进行了结构有限元应力分析,其次对应不同的制造工艺设计了三种水室结构,分别对其结构进行强度计算、仿真分析和方案优选,并论述了基于无模数控成形快速制造技术实现新型水室的绿色制造,主要包括以下三方面内容:（1）根据换热器相关行业标准及专业设计模块,基于SolidWorks三维设计软件包对中央空调用制冷机组的管壳式换热器结构零部件进行了 CAD建模并通过有限元方法对其受力情况进行了模拟受力分析。根据分析结果零件的变形和应力分布情况,进行零部件结构的详细设计,进而修改优化相关设计参数,完成产品的系列化、规格化设计。这种运用数字化仿真技术辅助设计的CAD/CAE一体化产品开发过程可以提高产品的质量、性能和可靠性,缩短产品设计及样机试验的时间,节约产品开发费用和成本。（2）基于SolidThinking Inspire工业设计软件进行了新型铸铁水室结构模型的拓扑优化分析,并进行了相应的形状尺寸优化设计和仿真分析,实现了对管壳式换热器水室零部件的结构轻量化设计,这一有益探索为类似的换热器零部件的结构优化设计和系列化设计提供了参考依据。通过合理选择结构参数可以进行结构优化,达到既提高零件力学性能和可靠性的目的,又能够更合理地利用材料,节约成本,实现绿色设计。（3）基于无模数控成形快速制造技术制造砂模,实现对新型铸铁水室的无模样铸造。这样的无模生产制造技术适用于单件铸件、小批量铸件和多品种铸件。由于机组换热器水室产品为单件、小批量、多品种产品,尺寸精度低,加工简单,所以尤其适合此种制造工艺。通过在三维CAD模型驱动下直接数控加工砂型,可以准确地按照设计三维模型进行产品样件制造。不需要木模,可以大大降低复杂铸件的开发时间和费用,因而具有广阔的应用前景。本文相关的研究实践工作为行业内产品轻量化设计,节能降成本改造及先进制造技术的推广应用等提供了很好的借鉴。
宋丹[10]（2020）在《船用低压燃气供应系统中气化器性能研究》文中进行了进一步梳理在双燃料动力船舶中,液态天然气需要经由燃气供应系统转化为气态,然后才能送入主机燃烧。作为燃气供应系统中最主要的换热设备,LNG气化器的性能研究是保证船舶燃气供应系统有效运行的关键。板壳式换热器和缠绕管式换热器有着优越的换热效率以及紧凑的结构,这使其成为船舶燃气供应系统中气化器的优选。因此,对比板壳式换热器和缠绕管式换热器,深入研究二者分别作为船用低压燃气供应系统中气化器时的性能是很有意义的。针对LNG气化器的性能研究,首先对特定船型中的低压燃气供应系统全流程进行分析。计算得出气化器在稳态时的工艺参数。以船用低压燃气供应系统为应用对象,进行气化器类型的定性分析,对比发现缠绕管式换热器与板壳式换热器是船用低压LNG气化器的优选项。根据LNG的组成特点,对LNG的气样组成进行确定。依据泡点温度和露点温度的定义,对LNG的泡点和露点温度进行计算。为克服商用软件Refprop在过渡区对粘度、比热等物性无法调用的问题,选择合适的混合物物性参数计算模型,用Matlab进行编程后将计算结果与直接调用Refprop所得的结果进行对比,两者密度值偏差为7.25%,Cp值偏差为3.3%,导热系数偏差为2.25%,动力粘度的偏差为4.91%。然后对LNG管内、绕管内沸腾传热模型和LNG微通道内沸腾传热模型进行了综述,罗列出了国内外常用的流动传热性能准则关联式。使用Matlab对LNG常用的缠绕管式气化器和板壳式气化器进行了定性温度下的设计计算。对比发现,在设计参数相等的条件下,板壳式换热器的换热系数为缠绕管式换热器的1.734倍,所需的换热面积为缠绕管式换热器的0.707倍。板壳式换热器水-乙二醇侧的压降达到缠绕管式换热器的1.833倍,而LNG侧的压降却与缠绕管式换热器相差无几。综合而言,在船舶有限的空间位置里,板壳式换热器更具有优势。采用分布参数模型,建立了可综合衡量变物性、不同流动传热模型的换热器数学模型。通过Matlab编程计算,评估了在实际低温环境中,缠绕管式换热器和板壳式换热器的流动传热性能表现。并基于面积控制的方法,对低压LNG气化器进行了结构优化分析。分析结果表明,缠绕管式换热器和板壳式换热器能在设计工况下获得良好的运行性能,流动、换热效果比上述采用定性温度计算的设计值更优。同时针对设计裕度过于依赖于经验性选取的问题,给出了缠绕管式换热器和板壳式换热器LNG侧的换热面积可分别缩小为10.34 m2和7.68 m2的建议。
二、管壳式换热器的设计计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、管壳式换热器的设计计算（论文提纲范文）
（1）基于高效换热管和异径孔折流板的新型换热器的开发与研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景和意义 |
| 1.2 关于高效换热管机械性能和传热性能研究现状 |
| 1.2.1 高效换热管传热性能研究 |
| 1.2.2 高效换热管机械性能研究现状 |
| 1.3 关于新型换热器折流板研究现状 |
| 1.4 关于换热器管束振动及防振措施研究 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第二章 异径孔折流板换热器管束振动研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流固耦合数值方法分析 |
| 2.2.1 基本方程 |
| 2.2.2 流固耦合计算流程 |
| 2.3 几何模型和网格划分 |
| 2.3.1 几何模型 |
| 2.3.2 网格划分 |
| 2.4 结果分析 |
| 2.4.1 流场分析 |
| 2.4.2 振动响应分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高效换热管管内传热强化及机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 几何模型 |
| 3.3 理论基础 |
| 3.4 边界条件 |
| 3.5 网格划分 |
| 3.6 模拟结果及分析 |
| 3.6.1 锥纹管与圆弧波纹管、缩放管、螺旋槽管和光管对比分析 |
| 3.6.1.1 速度场和温度场 |
| 3.6.1.2 雷诺数对流体流动与传热性能的影响 |
| 3.6.2 缠绕螺旋波纹管和缠绕光管对比分析 |
| 3.6.2.1 速度场和温度场 |
| 3.6.6.2 结构参数对流体流动与传热性能的影响 |
| 3.6.3 传热系数和阻力系数关联式 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 锥纹管机械性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 锥纹管的结构模型 |
| 4.3 力学性能实验研究 |
| 4.3.1 拉伸实验 |
| 4.3.2 疲劳试验 |
| 4.4 锥纹管的强度和刚度数值模拟 |
| 4.4.1 有限元模型 |
| 4.4.2 应力分布 |
| 4.4.3 轴向刚度 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 锥纹管异径孔折流板换热器实验和数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 锥纹管异径孔折流板换热器实验试样 |
| 5.3 实验测试 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 介质循环系统 |
| 5.3.3 测量系统和控制系统 |
| 5.3.4 实验过程及数据处理方法 |
| 5.3.4.1 实验过程 |
| 5.3.4.2 数据处理方法 |
| 5.3.5 实验结果 |
| 5.3.5.1 总传热系数 |
| 5.3.5.2 压力降 |
| 5.3.5.3 单位压降下的总传热系数 |
| 5.4 数值模拟 |
| 5.4.1 几何模型和网格模型 |
| 5.4.2 边界条件和模型验证 |
| 5.4.3 模拟结果与讨论 |
| 5.4.3.1 流场分析 |
| 5.4.3.2 压力场分析 |
| 5.4.3.3 协同角分析 |
| 5.4.3.4 计算关联式 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 圆弧波纹管异径孔折流板换热器流体流动与传热性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 圆弧波纹管异径孔折流板换热器数值模拟模型的建立 |
| 6.2.1 几何模型 |
| 6.2.2 网格划分和数据处理方法 |
| 6.2.3 边界条件 |
| 6.3 模拟结果分析与讨论 |
| 6.3.1 流场分布 |
| 6.3.2 传热分析 |
| 6.3.3 结构参数对流动与传热的影响 |
| 6.3.4 换热器性能比较 |
| 6.3.5 壳程努塞尔数和压力降计算关联式 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 基于PyQt5 的高效换热器工艺计算软件开发 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 高效换热器工艺计算软件开发 |
| 7.2.1 图形化用户界面 |
| 7.2.2 软件理论基础 |
| 7.2.2.1 计算流程 |
| 7.2.2.2 基本关系式 |
| 7.2.3 软件操作说明 |
| 7.2.4 工艺算例1-软件验证 |
| 7.2.5 工艺算例2-设计锥纹管异径孔折流板换热器 |
| 7.3 高效换热管轴向刚度等效系数和轴向应力集中系数计算软件 |
| 7.3.1 图形化用户界面 |
| 7.3.2 软件操作说明 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（2）超临界压力CO2冷却换热特性及毛细管换热器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 超临界二氧化碳闭式布雷顿循环发电技术 |
| 1.1.2 跨临界二氧化碳制冷与热泵循环 |
| 1.2 超临界压力二氧化碳冷却换热研究现状 |
| 1.2.1 超临界压力二氧化碳换热实验研究 |
| 1.2.2 超临界压力二氧化碳换热数值模拟研究 |
| 1.2.3 超临界压力二氧化碳换热和压降关联式 |
| 1.3 超临界二氧化碳换热器研究现状与分析 |
| 1.3.1 超临界二氧化碳换热器研究 |
| 1.3.2 剧变物性流体换热器设计优化理论研究 |
| 1.4 既有研究的不足之处 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第2章 超临界压力CO_2冷却换热机理研究 |
| 2.1 本章引论 |
| 2.2 物理模型及数据处理 |
| 2.2.1 单管物理模型 |
| 2.2.2 毛细管换热器耦合换热单元模型 |
| 2.2.3 数据处理 |
| 2.3 湍流模型和模拟验证 |
| 2.3.1 湍流模型及验证 |
| 2.3.2 网格无关性验证 |
| 2.4 恒热流条件下超临界压力CO_2单管冷却换热特性 |
| 2.4.1 冷却换热系数变化规律及影响机制研究 |
| 2.4.2 质量流速和热流密度对换热的影响 |
| 2.4.3 浮升力对超临界压力CO_2冷却换热的影响 |
| 2.5 毛细管换热器耦合换热特性 |
| 2.5.1 整体流动换热分析 |
| 2.5.2 壳程流动方式对换热和压降的影响 |
| 2.6 超临界压力CO_2冷却关联式研究 |
| 2.6.1 超临界压力CO_2冷却换热关联式研究 |
| 2.6.2 超临界压力CO_2冷却压降关联式研究 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 超临界压力CO_2毛细管换热器实验和数值模拟研究 |
| 3.1 本章引论 |
| 3.2 超临界压力CO_2换热器实验系统 |
| 3.2.1 实验系统介绍 |
| 3.2.2 实验件介绍 |
| 3.2.3 数据采集与处理 |
| 3.2.4 误差分析 |
| 3.3 壳程换热与压降特性实验研究 |
| 3.3.1 折流板对壳程换热的影响 |
| 3.3.2 折流板对壳程压降的影响 |
| 3.4 CO_2毛细管换热器冷却换热与压降实验研究 |
| 3.4.1 超临界压力CO_2毛细管换热器一维设计计算程序 |
| 3.4.2 关联式计算出口温度与实验结果对比 |
| 3.4.3 换热关联式设计长度同实验结果对比 |
| 3.4.4 毛细管换热器中CO_2压降分析 |
| 3.5 超临界压力CO_2毛细管换热器数值模拟研究 |
| 3.5.1 物理模型及数值模拟方法 |
| 3.5.2 验证计算 |
| 3.5.3 毛细管换热器整体流动与换热分析 |
| 3.5.4 局部内外耦合换热分析 |
| 3.5.5 冷却水工况对整体换热影响分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 超临界压力CO_2毛细管冷却器设计优化理论研究 |
| 4.1 本章引论 |
| 4.2 超临界压力CO_2冷却器夹点问题研究 |
| 4.2.1 夹点位置理论研究 |
| 4.2.2 不同因素对夹点温差的影响 |
| 4.3 超临界压力CO_2冷却器效能及优化设计研究 |
| 4.3.1 超临界压力CO_2冷却器效能 |
| 4.3.2 (?)耗散率与换热器效能关系研究 |
| 4.3.3 超临界压力CO_2冷却器中间分流优化设计 |
| 4.4 基于换热和压降的综合优化研究 |
| 4.4.1 变物性换热器换热和压降的关系 |
| 4.4.2 基于换热和压降的折流板优化布置研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超临界压力CO_2毛细管换热器强化换热研究 |
| 5.1 本章引论 |
| 5.2 超临界压力CO_2螺旋缠绕管内流动换热研究 |
| 5.2.1 物理模型和模拟方法 |
| 5.2.2 螺旋管内二次流动研究 |
| 5.2.3 螺旋间距和螺旋直径对换热和压降的影响 |
| 5.2.4 螺旋管内超临界压力CO_2对流换热场协同分析 |
| 5.3 毛细管换热器不同折流板形式强化换热研究 |
| 5.3.1 物理模型与模拟方法 |
| 5.3.2 折流板形式对换热和压降的影响 |
| 5.3.3 折流板形式综合评价及场协同分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）交错百叶折流板管壳式换热器性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题来源 |
| 1.2 选题背景及研究意义 |
| 1.3 管壳式换热器的结构及其工作原理 |
| 1.4 换热器强化传热技术 |
| 1.5 换热器性能的评估指标 |
| 1.5.1 换热器单一性能的评估方法 |
| 1.5.2 传热与流动综合的换热器性能的评估方法 |
| 1.5.3 纵向比较的评估方法 |
| 1.5.4 基于热力学第二定律的熵产分析法 |
| 1.6 管壳式换热器国内外研究动态 |
| 1.6.1 管壳式换热器数值模拟研究动态 |
| 1.6.2 管壳式换热器实验研究动态 |
| 1.6.3 管壳式换热器计算方法研究动态 |
| 1.7 研究内容和技术路线 |
| 第2章 数理模型及计算方法 |
| 2.1 计算流体力学技术简介 |
| 2.2 流动和传热的控制方程 |
| 2.2.1 质量守恒方程 |
| 2.2.2 动量守恒方程 |
| 2.2.3 能量守恒方程 |
| 2.3 物理模型与简化假设 |
| 2.4 网格生成 |
| 2.4.1 网格划分 |
| 2.4.2 网格独立性考核 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.6 模型有效性验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 交错百叶折流板换热器流场和温度场分析以及性能对比 |
| 3.1 流场和温度场分析 |
| 3.1.1 壳侧流场分析 |
| 3.1.2 温度场分析 |
| 3.2 壳侧压降和传热性能分析 |
| 3.2.1 数据处理 |
| 3.2.2 壳侧压降分析 |
| 3.2.3 传热系数分析 |
| 3.2.4 综合性能对比 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 角度对交错百叶折流板换热器性能的影响 |
| 4.1 百叶折流板倾角对于交错百叶折流板换热器性能的影响 |
| 4.1.1 百叶折流板倾角对交错百叶折流板换热器壳侧压降的影响 |
| 4.1.2 百叶折流板倾角对交错百叶折流板换热器传热系数的影响 |
| 4.1.3 百叶折流板倾角对交错百叶折流板换热器综合性能的影响 |
| 4.2 相邻百叶折流板组夹角对交错百叶折流板换热器的影响 |
| 4.2.1 相邻百叶折流板组夹角对交错百叶折流板换热器壳侧压降的影响 |
| 4.2.2 相邻百叶折流板组夹角对交错百叶折流板换热器传热系数的影响 |
| 4.2.3 相邻百叶折流板组夹角对交错百叶折流板换热器综合性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 换热管布管方式对交错百叶折流板换热器的影响 |
| 5.1 不同百叶折流板组夹角下布管方式对换热器性能的影响 |
| 5.1.1 布管方式对交错百叶折流板换热器壳侧压降的影响 |
| 5.1.2 布管方式对交错百叶折流板换热器传热系数的影响 |
| 5.1.3 布管方式对交错百叶折流板换热器综合性能的影响 |
| 5.2 不同百叶折流板倾角下布管方式对换热器性能的影响 |
| 5.2.1 布管方式对交错百叶折流板换热器壳侧压降的影响 |
| 5.2.2 布管方式对交错百叶折流板换热器传热系数的影响 |
| 5.2.3 布管方式对交错百叶折流板换热器综合性能的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（4）海洋温差能发电系统及其换热器、引射器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 海洋温差能发电系统研究现状 |
| 1.3 海洋温差能发电中换热器研究现状 |
| 1.3.1 换热器分类 |
| 1.3.2 换热器工艺设计 |
| 1.3.3 换热器动态模拟 |
| 1.4 海洋温差能发电中引射器研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 海洋温差能朗肯发电系统平台设计及其换热器研究 |
| 2.1 朗肯循环系统设计计算与校核 |
| 2.1.1 循环原理 |
| 2.1.2 热力学模型 |
| 2.1.3 热力学计算 |
| 2.1.4 工程校核 |
| 2.1.5 冷热源模块设计 |
| 2.2 朗肯循环系统换热器结构形式研究 |
| 2.2.1 Aspen EDR设计干式翅片管管壳换热器 |
| 2.2.2 Aspen EDR设计满液式翅片管管壳换热器 |
| 2.2.3 Aspen EDR设计人字波纹板板式换热器 |
| 2.2.4 结果与讨论 |
| 2.3 朗肯循环系统换热器动态模拟 |
| 2.4 工况参数对换热器及朗肯循环系统的影响 |
| 2.4.1 热源温度的影响 |
| 2.4.2 冷源温度的影响 |
| 2.4.3 蒸发压力的影响 |
| 2.4.4 冷凝压力的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 新型海洋温差能发电系统及其引射器研究 |
| 3.1 循环原理 |
| 3.2 热力学模型 |
| 3.3 引射器原理及结构设计 |
| 3.4 引射器数值模型 |
| 3.4.1 控制方程 |
| 3.4.2 计算域及网格划分 |
| 3.4.3 流体性质和边界条件 |
| 3.4.4 数值验证 |
| 3.5 引射器及系统性能分析 |
| 3.5.1 不同工况参数下AR对引射器性能的影响 |
| 3.5.2 不同工况参数下NXP对引射器性能的影响 |
| 3.5.3 AR及NXP对引射器流体马赫数分布及速度矢量的影响 |
| 3.5.4 引射器对系统热效率的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 增加太阳能集热板的温差能发电系统及其引射器研究 |
| 4.1 系统改进 |
| 4.2 引射器及系统性能分析 |
| 4.2.1 工况参数对引射器性能的影响 |
| 4.2.2 工况参数对引射器轴向静压分布及涡旋的影响 |
| 4.2.3 工况参数对引射器流体马赫数分布的影响 |
| 4.2.4 引射器对系统热效率的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）LNG冷能回收换热器的模拟与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 LNG冷能利用技术 |
| 1.2.1 LNG冷能用于空气分离 |
| 1.2.2 LNG冷能用于制取液态CO_2和干冰 |
| 1.2.3 LNG冷能用于低温粉碎 |
| 1.2.4 LNG冷能用于冷冻冷藏 |
| 1.2.5 LNG冷能用于空调制冷 |
| 1.3 LNG冷能换热器 |
| 1.3.1 中间介质气化器 |
| 1.3.2 管壳式换热器 |
| 1.3.3 板翅式换热器 |
| 1.3.4 冷能回收换热器的特点 |
| 1.4 本文主要的研究目的及内容 |
| 1.4.1 研究的目的 |
| 1.4.2 研究的内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 LNG冷能回收方案的设计 |
| 2.1 LNG热物性及参数 |
| 2.2 冷能回收流体的选择 |
| 2.2.1 回收LNG冷能对冷媒的要求 |
| 2.2.2 所选微冻液的优势及物性 |
| 2.3 回收LNG冷能的设计方案 |
| 2.4 LNG冷能换热器的设计 |
| 2.4.1 设计要求 |
| 2.4.2 设计过程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 LNG冷能回收换热器的模拟分析 |
| 3.1 软件介绍 |
| 3.2 换热器模型数值分析 |
| 3.2.1 LNG换热器简化模型 |
| 3.2.2 基本假设 |
| 3.2.3 模拟的基本方程 |
| 3.2.4 网格划分及无关性验证 |
| 3.2.5 计算方法与边界条件 |
| 3.2.6 计算结果分析 |
| 3.3 单管换热器的数值模拟 |
| 3.3.1 模型的建立 |
| 3.3.2 假设条件 |
| 3.3.3 模拟的基本理论与方程 |
| 3.3.4 计算方法与边界条件 |
| 3.3.5 网格划分与无关性验证 |
| 3.3.6 模拟结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 冷能回收实验和模型验证 |
| 4.1 实验的问题和解决方法 |
| 4.2 实验方案的设计 |
| 4.2.1 实验原理和器材 |
| 4.2.2 小型LNG套管换热器 |
| 4.3 实验条件的设置 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 不同微冻液流速对换热的影响 |
| 4.4.2 不同管间距对换热的影响 |
| 4.5 模型验证 |
| 4.5.1 边界条件设置 |
| 4.5.2 求解方法 |
| 4.5.3 结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 模拟与实验的对比与分析 |
| 5.1 模拟与实验结果的对比 |
| 5.2 误差分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）扭曲管管壳式换热器壳程流动传热数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 换热器强化传热技术 |
| 1.2.1 强化传热技术简介 |
| 1.2.2 强化传热技术分类 |
| 1.2.3 强化传热技术评价方法 |
| 1.3 管壳式换热器国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究情况 |
| 1.3.2 国内研究情况 |
| 1.4 本文研究的内容及章节安排 |
| 1.4.1 本文研究内容 |
| 1.4.2 章节安排 |
| 2 管壳式换热器模型建立与数值计算方法研究 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 数学模型分析 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 边界条件 |
| 2.2.4 参数定义 |
| 2.3 网格划分及独立性验证 |
| 2.3.1 近壁面处理 |
| 2.3.2 计算区域网格划分 |
| 2.3.3 网格独立性验证 |
| 2.4 模型计算正确性验证 |
| 3 扭曲椭圆管弓形折流板管壳式换热器壳程数值模拟研究 |
| 3.1 物理模型及求解设置 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 求解设置 |
| 3.2 扭曲椭圆管弓形折流板换热器整体性能分析 |
| 3.2.1 壳程流场分析 |
| 3.2.2 壳程温度场分析 |
| 3.2.3 壳程传热系数分析 |
| 3.2.4 壳程压降分析 |
| 3.2.5 综合性能分析 |
| 3.3 扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能的影响 |
| 3.3.1 对流场的影响 |
| 3.3.2 对温度场的影响 |
| 3.3.3 传热系数h及压降?p |
| 3.3.4 综合性能评价因子JF |
| 3.4 折流板间距对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能的影响 |
| 3.4.1 对流场的影响 |
| 3.4.2 对温度场的影响 |
| 3.4.3 传热系数h及压降?p |
| 3.4.4 综合性能评价因子JF |
| 3.5 本章小结 |
| 4 扭曲椭圆管开孔折流板管壳式换热器壳程数值模拟研究 |
| 4.1 物理模型及求解设置 |
| 4.1.1 选择折流板形状 |
| 4.1.2 物理模型 |
| 4.2 扭曲椭圆管开孔折流板换热器整体性能分析 |
| 4.2.1 壳程流场分析 |
| 4.2.2 壳程温度场分析 |
| 4.2.3 壳程传热系数分析 |
| 4.2.4 壳程压降分析 |
| 4.2.5 综合性能分析 |
| 4.3 扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能的影响 |
| 4.3.1 对流场的影响 |
| 4.3.2 对温度场的影响 |
| 4.3.3 传热系数h及压降?p |
| 4.3.4 综合性能评价因子JF |
| 4.4 折流板间距对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能的影响 |
| 4.4.1 对流场的影响 |
| 4.4.2 对温度场的影响 |
| 4.4.3 传热系数h及压降?p |
| 4.4.4 综合性能评价因子JF |
| 4.4.5 两种扭曲管换热器综合性能对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 符号表 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（7）套片式油冷器的传热特性数值模拟及实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管壳式换热器强化传热 |
| 1.2.2 油冷器研究现状 |
| 1.2.3 新型换热器传热特性研究进展 |
| 1.3 本文研究目的及主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 套片式油冷器实验测试系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 套片式油冷器实验测试系统 |
| 2.2.1 套片式油冷器实验测试系统 |
| 2.2.2 润滑油路系统 |
| 2.2.3 冷却水路系统 |
| 2.2.4 测量与数据采集系统 |
| 2.3 实验方案 |
| 2.3.1 实验目的 |
| 2.3.2 实验方案 |
| 2.3.3 操作流程 |
| 2.4 数据处理 |
| 2.4.1 数据可靠性分析 |
| 2.4.2 数据处理 |
| 2.4.3 实验测试系统误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 套片式油冷器传热性能数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 套片式油冷器传热模型建立 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 特征模型的确定 |
| 3.2.3 网格划分 |
| 3.2.4 边界条件及求解方案 |
| 3.3 计算结果与讨论 |
| 3.3.1 壳程流量变化对传热特性的影响 |
| 3.3.2 套片间距对传热特性的影响 |
| 3.3.3 换热管排列形式对传热特性的影响 |
| 3.3.4 换热管束材料对传热特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 套片式油冷器传热特性优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 正交试验设计 |
| 4.2.1 正交试验 |
| 4.2.2 正交试验设计 |
| 4.2.3 模型的建立 |
| 4.3 模拟结果比较分析 |
| 4.3.1 套片间距对传热系数的影响 |
| 4.3.2 换热管外径对传热系数的影响 |
| 4.3.3 壳程流量对传热系数的影响 |
| 4.3.4 换热管壁厚对传热系数的影响 |
| 4.3.5 优化方案的确定 |
| 4.4 正交试验传热关联式拟合 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多孔介质模型比较 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 套片式油冷器多孔介质模型的建立 |
| 5.2.1 多孔介质模型简介 |
| 5.2.2 多孔介质几何模型及网格划分 |
| 5.2.3 边界条件及求解方案 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 多孔介质简化前后模型对比 |
| 5.3.2 多孔介质整体模型 |
| 5.3.3 模型大型化研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间研究成果 |
| 致谢 |
（8）葛泉矿空压机余热回收系统的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空压机余热回收系统介绍 |
| 1.2.1 煤矿行业余热回收系统分类 |
| 1.2.2 空压机工作原理 |
| 1.2.3 螺杆式空压机常见的冷却方式 |
| 1.2.4 螺杆式空压机余热回收原理 |
| 1.2.5 螺杆式空压机余热回收工作模式 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 主要技术路线 |
| 第2章 葛泉矿空压机余热回收系统的方案设计 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.1.1 自然条件 |
| 2.1.2 地理参数 |
| 2.1.3 设计依据 |
| 2.1.4 葛泉矿现有洗浴系统概况 |
| 2.2 空压机余热回收系统 |
| 2.2.1 葛泉矿空压机应用情况 |
| 2.2.2 葛泉矿空压机余热回收系统流程 |
| 2.3 管壳式换热器 |
| 2.3.1 串联管壳式换热器(一级换热) |
| 2.3.2 油-水换热器(二级换热) |
| 2.3.3 管壳式换热器的特点 |
| 2.4 其他主要设备及装置 |
| 2.4.1 保温水箱 |
| 2.4.2 内循环水泵 |
| 2.4.3 热水供水水泵 |
| 2.4.4 系统管路 |
| 2.5 控制系统 |
| 2.5.1 控制系统图 |
| 2.5.2 余热回收系统整体控制方案 |
| 2.5.3 油-水管壳换热器自控系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 葛泉矿空压机余热回收系统关键设备研发 |
| 3.1 管壳式换热器设计 |
| 3.1.1 管壳式换热器设计计算 |
| 3.1.2 管壳式换热器的具体设计流程 |
| 3.2 设计油-水换热器 |
| 3.3 设计串联管壳式换热器 |
| 3.4 螺旋扭带对管壳式换热器换热性能的影响 |
| 3.4.1 强化管壳式换热器换热效果 |
| 3.4.2 螺旋扭带强化管壳式换热器传热性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 BIM技术在葛泉矿项目施工中的应用 |
| 4.1 BIM技术的概念 |
| 4.2 BIM技术在项目中的应用 |
| 4.3 BIM技术制作机房的布置图 |
| 4.4 机电管线碰撞检查可视化 |
| 4.5 Lumion渲染漫游图 |
| 4.6 BIM技术在施工中的优势 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 葛泉矿空压机余热回收系统运行分析 |
| 5.1 葛泉矿空压机余热回收系统运行数据采集 |
| 5.2 分析油-水换热器运行情况 |
| 5.2.1 油-水换热器测量数据 |
| 5.2.2 分析油-水换热器温度变化 |
| 5.3 分析串联管壳式换热器的运行情况 |
| 5.3.1 串联管壳式换热器测量数据 |
| 5.3.2 分析串联管壳式换热器内温度变化 |
| 5.3.3 螺旋扭带传热效果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 葛泉矿空压机余热回收系统效益分析 |
| 6.1 运行费用分析 |
| 6.1.1 原系统运行费用 |
| 6.1.2 空压机余热回收系统运行费用 |
| 6.2 经济节能性分析 |
| 6.2.1 经济性分析方案评价结果 |
| 6.2.2 节能性分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 发表论文及参加科研情况说明 |
（9）换热器水室结构优化设计与无模制造技术应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管壳式换热器 |
| 1.2.2 现代设计技术 |
| 1.2.3 无模生产技术 |
| 1.3 本文主要研究内容和方法 |
| 第2章 管壳式换热器的结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 管壳式换热器的结构组成 |
| 2.3 管壳式换热器CAD数字化设计 |
| 2.4 机组换热器三维结构模型 |
| 2.5 管壳式换热器CAE结构分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 换热器水室结构设计与模拟分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水室结构形式及工艺特点 |
| 3.3 法兰封头水室设计 |
| 3.3.1 封头计算 |
| 3.3.2 接管开孔补强计算 |
| 3.3.3 封头开孔联合补强计算 |
| 3.3.4 法兰计算 |
| 3.3.5 带法兰凸形封头和法兰计算 |
| 3.4 水室结构有限元应力分析 |
| 3.4.1 整体铸铁封头水室 |
| 3.4.2 平焊法兰椭圆封头水室 |
| 3.4.3 翻边封头水室 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 新型铸铁水室结构优化设计和成形制造工艺 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 新型铸铁水室仿真分析和优化设计 |
| 4.3 整体铸铁封头水室成形制造工艺 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果和参加的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）船用低压燃气供应系统中气化器性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 LNG作为动力燃料及其应用前景 |
| 1.1.2 船舶低压双燃料发动机燃气供应系统及气化器 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 LNG气化器分类 |
| 1.2.2 缠绕管式换热器的研究综述 |
| 1.2.3 板壳式换热器的研究综述 |
| 1.2.4 LNG流动传热研究 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 双燃料发动机燃气供应系统流程及气化器工艺参数 |
| 2.1 双燃料发动机燃气供应系统流程 |
| 2.1.1 双燃料发动机燃气供应系统背景 |
| 2.1.2 燃气供应系统工艺流程 |
| 2.1.3 项目中燃气供应系统工艺流程 |
| 2.2 气化器工艺参数 |
| 2.3 气化器定性选型 |
| 2.3.1 气化器类型的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 低压LNG热物性及传热特性研究 |
| 3.1 LNG热物性的计算 |
| 3.1.1 LNG组分及特性 |
| 3.1.2 LNG的泡点和露点 |
| 3.1.3 LNG的饱和温度 |
| 3.2 热物性参数 |
| 3.2.1 混合规则 |
| 3.2.2 LNG密度 |
| 3.2.3 LNG定压比热容 |
| 3.2.4 LNG导热系数 |
| 3.2.5 LNG动力粘度 |
| 3.3 LNG管内沸腾传热模型 |
| 3.3.1 LNG管内气化过程 |
| 3.3.2 LNG管内沸腾传热模型 |
| 3.3.3 LNG绕管通道内沸腾传热模型 |
| 3.3.4 LNG微通道内沸腾传热模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 缠绕管式和板壳式换热器设计与对比研究 |
| 4.1 缠绕管式换热器设计 |
| 4.1.1 缠绕管式换热器选材 |
| 4.1.2 缠绕管式换热器设计计算 |
| 4.1.3 缠绕管式换热器设计流程 |
| 4.1.4 缠绕管式换热器加工工艺 |
| 4.1.5 缠绕管式换热器设计结果 |
| 4.2 板壳式换热器设计 |
| 4.2.1 板壳式换热器选材 |
| 4.2.2 板壳式换热器设计计算 |
| 4.2.3 板壳式换热器设计流程 |
| 4.2.4 板壳式换热器加工工艺 |
| 4.2.5 板壳式换热器设计结果 |
| 4.3 两种换热器对比研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 低压LNG气化器数学建模及效能评估 |
| 5.1 低压LNG气化器数学建模 |
| 5.1.1 基本假设 |
| 5.1.2 基于DPM模型的换热器建模 |
| 5.1.3 控制方程及边界条件 |
| 5.1.4 传热及压降系数计算 |
| 5.2 换热器模型评估分析 |
| 5.2.1 网格无关性检测 |
| 5.2.2 可靠性验证 |
| 5.2.3 性能评估结果 |
| 5.3 基于面积控制的低压LNG气化器优化分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文与专利 |
| 致谢 |
四、管壳式换热器的设计计算（论文参考文献）
- [1]基于高效换热管和异径孔折流板的新型换热器的开发与研究[D]. 吴志伟. 北京化工大学, 2021(02)
- [2]超临界压力CO2冷却换热特性及毛细管换热器研究[D]. 蔡浩飞. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021
- [3]交错百叶折流板管壳式换热器性能研究[D]. 范雅婷. 太原理工大学, 2021
- [4]海洋温差能发电系统及其换热器、引射器研究[D]. 翟晓宇. 山东大学, 2021(12)
- [5]LNG冷能回收换热器的模拟与实验研究[D]. 李贺强. 天津商业大学, 2021(12)
- [6]扭曲管管壳式换热器壳程流动传热数值研究[D]. 杜拙. 兰州交通大学, 2021(01)
- [7]套片式油冷器的传热特性数值模拟及实验研究[D]. 顾宇彤. 常州大学, 2021(01)
- [8]葛泉矿空压机余热回收系统的研究与应用[D]. 孙鹏飞. 河北工程大学, 2020(04)
- [9]换热器水室结构优化设计与无模制造技术应用[D]. 李树奎. 山东大学, 2020(04)
- [10]船用低压燃气供应系统中气化器性能研究[D]. 宋丹. 江苏科技大学, 2020(03)