本文關鍵詞：板殼式換熱器傳熱性能研究及結構優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文研究的板殼式換熱器兼有板式換熱器傳熱效率高和管殼式換熱器承壓性能好的優(yōu)點，在石油化工行業(yè)得到越來越廣泛的應用。 論文采用Fluent軟件，以水為工作介質，分別對板殼式換熱器的板程和殼程進行了數值模擬研究，研究了蜂窩板結構的板殼式換熱器板程與殼程間流體的流動與傳熱。對于板程，探討了蜂窩高度（H），蜂窩間距（L）、焊點直徑（D）以及焊點排列方式對蜂窩板傳熱與阻力性能的影響，同時對比分析了4種不同類型的換熱板片；對于殼程，研究折流板設置、折流板間距、板束放置形式、板束截面形式對殼程傳熱與阻力性能的影響，并通過與相關文獻結果對比，驗證了數值模擬的準確性。論文得出的結論如下： （1）對比分析4種不同類型的換熱板片，蜂窩板綜合性能最好，綜合性能指標η比平板、直流道交錯流波紋板以及鼓泡板分別平均提高了24.31%，40.48%，50.27%。 （2）蜂窩焊點正三角形排列形式的蜂窩板傳熱系數比正菱形與正方形的分別平均提高了12.54%，16.15%，壓降分別平均提高了48.57%，37.06%。綜合性能方面，正菱形的比正三角形和正方形的平均提高了1.39%，5.27%。 （3）H是影響傳熱性能、阻力性能和綜合性能的最主要因素，L次之，D影響最不明顯。H越大，D越小，，L越大的結構參數搭配能獲得較高的綜合性能。在正交試驗設計中的9種蜂窩板，蜂窩板3的綜合性能最好。 （4）利用Origin數據處理軟件對蜂窩板傳熱與阻力性能關聯式進行回歸分析，得出板內介質為水，正三角形焊點排列方式下蜂窩板Nu和f關聯式。 （5）在板殼式換熱器殼程內設置折流板對殼程傳熱系數以及壓降的影響明顯，而折流板間距的改變對其影響較小。豎直放置的板束形式，傳熱系數比水平放置的板束形式平均提高了4.31%，壓降平均降低了27.16%，單位壓降下的殼程傳熱系數平均提高了43.25%；圓形截面的板束形式比方形截面的板束形式殼程傳熱系數平均提高了37.57%，壓降平均提高了18%，單位壓降下的殼程傳熱系數平均提高了15.59%。
【關鍵詞】：板殼式換熱器 數值模擬 正交試驗設計 蜂窩板
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 板殼式換熱器研究背景與意義11-12
• 1.2 國內外板殼式換熱器的研究進展12-16
• 1.2.1 板殼式換熱器的研究與應用12-15
• 1.2.2 傳熱與阻力性能的研究進展15-16
• 1.3 激光焊接蜂窩板介紹16-17
• 1.3.1 激光焊接蜂窩板的優(yōu)點16-17
• 1.3.2 激光焊接蜂窩板的研究進展17
• 1.4 強化傳熱評價方法17-19
• 1.4.1 強化傳熱系數法18
• 1.4.2 單位阻力傳熱性能因子法18-19
• 1.5 本課題的研究內容19-21
• 第二章 數值模擬基本理論及方法21-28
• 2.1 傳熱概述21-22
• 2.1.1 傳熱的基本方式21
• 2.1.2 對流傳熱21-22
• 2.1.3 傳熱問題的研究方法22
• 2.2 傳熱與阻力理論計算22-24
• 2.2.1 傳熱方程式22-23
• 2.2.2 熱平衡方程式23
• 2.2.3 特征常數23-24
• 2.2.4 特征關聯式的形式24
• 2.3 數值模擬理論基礎24-27
• 2.3.1 流體與傳熱基本方程24-25
• 2.3.2 湍流方程模型簡介25-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第三章 板殼式換熱器板程流動與傳熱分析28-41
• 3.1 幾何模型28-30
• 3.1.1 模型的結構參數28
• 3.1.2 建模與網格劃分28-30
• 3.2 模型求解方案的確定30-31
• 3.2.1 流體材料的選擇30
• 3.2.2 邊界條件的設置30
• 3.2.3 求解方案的確定30-31
• 3.3 蜂窩板內流體流動與傳熱分析31-34
• 3.4 不同類型換熱板片的對比分析34-39
• 3.4.1 模型結構參數34-35
• 3.4.2 數值模擬結果分析35-37
• 3.4.3 模擬結果的比較與分析37-39
• 3.5 板程數值模擬結果的準確性驗證39-40
• 3.6 本章小結40-41
• 第四章 蜂窩板結構參數的影響分析41-53
• 4.1 不同焊點排列方式對傳熱與阻力性能的影響41-45
• 4.1.1 數值模擬結果分析41-43
• 4.1.2 模擬結果的比較與分析43-45
• 4.2 不同結構參數對傳熱與阻力性能的影響45-48
• 4.2.1 正交試驗設計45-46
• 4.2.2 模擬結果的比較與分析46-48
• 4.3 正交試驗設計結果分析48-51
• 4.3.1 極差分析48-50
• 4.3.2 方差分析50-51
• 4.4 蜂窩板傳熱與阻力性能關聯式的回歸分析51
• 4.5 本章小結51-53
• 第五章 板殼式換熱器殼程流動與傳熱分析53-70
• 5.1 模型的結構參數53-55
• 5.1.2 建模與網格劃分54-55
• 5.1.3 邊界條件的設置55
• 5.2 模型求解方案的確定55-56
• 5.3 數值模擬結果的分析56-59
• 5.3.1 速度場分布56-58
• 5.3.2 溫度場分布58-59
• 5.3.3 壓力場分布59
• 5.4 模擬結果的比較與討論59-67
• 5.4.1 折流板設置對換熱器殼程傳熱與阻力性能的影響59-62
• 5.4.2 板束放置形式對換熱器殼程傳熱與阻力性能的影響62-64
• 5.4.3 板束截面形式對換熱器殼程傳熱與阻力性能的影響64-67
• 5.5 殼程數值模擬結果的準確性驗證67-68
• 5.6 本章小結68-70
• 結論與展望70-72
• 結論70-71
• 展望71-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果76-77
• 致謝77-78
• 答辯委員會對論文的評定意見78

  本文關鍵詞：板殼式換熱器傳熱性能研究及結構優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：307909