【摘要】：換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的用能設(shè)備,減小換熱器體積,以較小的流動(dòng)損失為代價(jià)實(shí)現(xiàn)較大的換熱量能有效提高能源利用效率,緩解能源危機(jī)。在工程應(yīng)用中,D公司的一批人字紋釬焊板式換熱器(Brazed Plate Heat Exchanger,BPHE)出現(xiàn)了高粘度工質(zhì),低Re流動(dòng)工況下,現(xiàn)有公式不能正確預(yù)測換熱器壓降的問題,導(dǎo)致選型不準(zhǔn),需要對公式進(jìn)行修正。在研發(fā)過程中,由于BPHE流道的復(fù)雜性導(dǎo)致現(xiàn)有的數(shù)值仿真手段對計(jì)算資源消耗大,精度難保證;實(shí)驗(yàn)方法耗時(shí)長,成本高。建立統(tǒng)一的摩擦阻力預(yù)測模型可以取消仿真和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),大大縮短研發(fā)周期,降低研發(fā)成本。綜上,研究人字紋BPHE的阻力特性,建立適用于多種板型的摩擦阻力系數(shù)預(yù)測模型,意義重大。本文以分析低Re流動(dòng)下人字紋BPHE的阻力特性,修正D公司阻力預(yù)測軟件,建立適用于多種板型的摩擦阻力系數(shù)預(yù)測模型為目的;通過實(shí)驗(yàn)測試,理論分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模相結(jié)合的手段,研究了7種當(dāng)量直徑為4mm左右的人字紋BPHE在5Re50范圍內(nèi)定常流動(dòng)下的阻力特性。所做工作如下:(1)搭建了可以精確、快速測量板式換熱器壓降的實(shí)驗(yàn)臺(tái),測得500余組壓降數(shù)據(jù);(2)分析了人字紋BPHE在低Re流動(dòng)下的阻力特性,擬合出7個(gè)的摩擦阻力系數(shù)與Re之間的關(guān)聯(lián)式;(3)建立了通用于常規(guī)流道人字紋BPHE在5Re50流動(dòng)范圍內(nèi)摩擦阻力系數(shù)預(yù)測模型;(4)為D公司編寫了壓降工程計(jì)算軟件。本文研究發(fā)現(xiàn),對單一板型摩擦阻力系數(shù)是Re的單值函數(shù),二者成冪函數(shù)關(guān)系;不同板型之間摩擦阻力系數(shù)隨Re的變化趨勢相似,幅值不同,Re的冪次可以近似固定為常數(shù);波紋間距/波紋高度對摩擦阻力系數(shù)的影響大于波紋夾角,兩者均與摩擦阻力系數(shù)正相關(guān)。本文研究成果在解決D公司工程問題的同時(shí),也為人字紋BPHE的設(shè)計(jì)提供了理論參考。本文研究的主要缺點(diǎn)是用于訓(xùn)練ANN模型的數(shù)據(jù)較少,所得模型適用性較窄。
【圖文】：

對于緩解能源問題有重要意義。按照換熱表面的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為管式換熱器，板式換熱器（PPHE），其他形式換熱器三大類[3]。其中，板式換熱器[4]以板面為傳、重量輕、價(jià)格低、傳熱效率高等特點(diǎn)，是目前較為先進(jìn)的高效節(jié)片與板片之間的密封方式有墊片密封和焊接密封兩種[8]。墊片密封 Plate Heat Exchanger, GHPE）即常見的可拆 PHE，具有效率高，容。但是 GHPE 內(nèi)的流體必須對墊片無腐蝕，工作壓力一般小于 2.5℃[5]。焊接密封 PHE 整個(gè)板片周圍采用焊接方式來形成密封，可用性流體，工作壓力范圍真空至 20MPa[10]。釬焊板式換熱器（Brazed PBPHE）是 20 世紀(jì) 90 年代發(fā)明的一種焊接板式換熱器，被廣泛應(yīng)用業(yè)、發(fā)動(dòng)機(jī)油冷、熱泵系統(tǒng)等領(lǐng)域。BPHE 換熱板片周邊有一圈用板片與板片之間填入焊料銅箔或鎳箔, 放入真空爐中加熱制成。 由片，，液化后將板片焊接在一起。這種換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，承壓力性能優(yōu)異等；缺點(diǎn)是壓力損失大，清洗困難。[10]

第 2 章 人字紋 BPHE 壓降實(shí)驗(yàn)器壓差使用差壓變送器進(jìn)行測量；溫度控制系統(tǒng)由油箱、加熱器、溫成，通過在油箱中布置熱電偶進(jìn)行溫度監(jiān)控，并由溫控儀控制加熱器動(dòng)控制油箱內(nèi)工質(zhì)溫度的作用；流量測量系統(tǒng)由兩個(gè)量程不同的齒輪用來準(zhǔn)確測量整個(gè)管路中工質(zhì)的體積流量；動(dòng)力系統(tǒng)由齒輪泵、變頻工質(zhì)流動(dòng)提供動(dòng)力，變頻器通過控制齒輪泵功率進(jìn)而控制流量大�。�、溫控箱、導(dǎo)線等組成，主要功能是為電機(jī)、電加熱器等大功率設(shè)備源并控制設(shè)備啟停，如圖 2-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK172

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本文編號：2658977