本文關鍵詞：面向超大型空分板翅換熱器的導流增效結構設計技術研究

  更多相關文章： 超大型空分 板翅換熱器 導流增效技術 能耗 優(yōu)化 導流結構 仿生翅片 側向流道 翅片排列 BP神經網絡 遺傳算法

【摘要】：空分裝備超大型化與低能耗化發(fā)展,對板翅換熱器的導流增效性能提出了越來越高的要求。如何高效、快速達到指定換熱要求,提升超大型空分裝備生產效率,成為當前空分領域亟待解決的關鍵問題。本文在分析板翅換熱器傳統(tǒng)結構特點以及傳統(tǒng)翅片結構流體流動的基礎上,圍繞著超大型空分裝備板翅換熱器導流增效結構設計問題開展相關研究,著重分析了板翅換熱器長程流道導流增效技術、仿生翅片結構設計技術、多流道擴展傳熱面技術以及導流結構優(yōu)化設計技術四部分內容。研究了不同流道以及新型翅片結構下,板翅換熱器內部流體流動與傳熱特性,并采用數值模擬與實驗驗證相結合的方式對板翅換熱器內部流體流動與傳熱問題進行研究。本文組織結構如下：第1章,介紹了超大型空分裝備的組成以及作為超大型空分關鍵組成部分的板翅換熱器導流增效機理與導流增效特點。分析了超大型空分裝備的發(fā)展與研究現狀,同時給出板翅換熱器內部流體流動描述,對板翅換熱器導流增效相關研究進行歸納,并指出當前常用的板翅換熱器結構在導流增效應用中存在的不足。本章最后給出了論文的主要研究內容與組織結構。第2章,研究了板翅換熱器導流增效中的長程流道結構設計技術。在分析板翅換熱器流道結構對流體流動以及傳熱影響的基礎上,提出一種側向M型流道結構,通過改變流道內流體流動方向,強化流體的湍流作用,同時延長流體的傳熱距離,達到增強換熱器傳熱性能的目的。對比傳統(tǒng)流道結構與新型流道結構下板翅換熱器內部流體流動過程中流場變化,驗證新型流道結構的導流增效作用。第3章,借鑒了海洋生物結構中的擾流現象,分析海洋生物結構對流體流動影響,同時結合生物結構中的導流與擾流特征,提出一種帶仿生微凸結構的板翅換熱器導流增效翅片。建立板翅換熱器微凸翅片結構分析模型,并推導了帶微凸結構的板翅換熱器內部流體流動與導流增效計算。對比目前常用的傳統(tǒng)翅片結構下板翅換熱器傳熱性能,可以看出微凸結構導流增效翅片明顯改善板翅換熱器內流體的湍流效應,更好的實現了換熱器同層翅片不同流道內流體的溫度均衡效果,提升換熱器的傳熱性能。第4章,研究了板翅換熱器導流增效中的多流道擴展傳熱面技術。板翅換熱器入口流道內翅片不同排列方式不僅影響流道寬度、流體的流動速度,同時對換熱器的能耗與換熱量也有一定的影響。針對板翅換熱器入口不同翅片排列容易引起的流體流動以及傳熱問題,分析了不同排列方式的板翅換熱器入口流體流動與導流增效關系。通過分析不同翅片排列換熱器導流增效機理,引出板翅換熱器入口翅片排列導致的流體流動速度過快、壓差較大與傳熱面積增加的解決方法,同時針對不同翅片排列方式下網格剖分以及壁面位置引起的質量與能量平衡問題進行分析,并給出不同翅片排列方式下板翅換熱器性能評價標準。第5章,研究了板翅換熱器導流增效中的多目標優(yōu)化與流體均布技術�？紤]到空分裝備超大型化引起板翅換熱器入口位置縱向方向上各層流道之間存在流體分布不均勻問題,采用正交實驗方法建立板翅換熱器入口導流結構非線性優(yōu)化函數,通過BP神經網絡與遺傳算法相結合的方式對導流結構上孔的結構以及流體流動參數進行優(yōu)化,得到滿足給定參數范圍的板翅換熱器導流結構最優(yōu)結果。第6章,結合工程實例,研究了板翅換熱器導流增效關鍵技術在超大型空分裝備中的應用,給出了板翅換熱器熵產、總熵以及溫度分布對比,通過對比試驗結果驗證本文提出的各種導流增效方法的有效性。第7章,對本文的研究內容進行總結,并針對板翅換熱器相關后續(xù)研究工作進行展望。
【關鍵詞】：超大型空分 板翅換熱器 導流增效技術 能耗 優(yōu)化 導流結構 仿生翅片 側向流道 翅片排列 BP神經網絡 遺傳算法
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-15
• 主要符號表15-17
• 1 緒論17-37
• 1.1 引言17-18
• 1.2 超大型空分裝備與板翅換熱器結構特點18-22
• 1.2.1 超大型空分裝備的結構與發(fā)展18-20
• 1.2.2 板翅換熱器的結構特點20-22
• 1.3 超大型空分裝備板翅換熱器發(fā)展與現狀22-29
• 1.3.1 板翅換熱器發(fā)展歷程22-23
• 1.3.2 板翅換熱器研究現狀23-29
• 1.4 板翅換熱器導流增效技術29-31
• 1.4.1 板翅換熱器翅片導流增效機理29-31
• 1.4.2 常見的幾種導流增效方法31
• 1.5 論文研究內容與組織結構31-35
• 1.5.1 問題提出31-32
• 1.5.2 論文主要內容32-34
• 1.5.3 論文組織結構34-35
• 1.6 本章小結35-37
• 2 板翅換熱器長程流道導流增效結構設計技術37-51
• 2.1 引言37
• 2.2 長程流道結構37-39
• 2.3 長程流道導流增效中的人工粗糙壁39-40
• 2.3.1 人工粗糙壁技術39
• 2.3.2 人工粗糙壁面下的流體流動39-40
• 2.4 一種側向M型導流增效流道結構與傳熱特性40-48
• 2.4.1 側向M型導流增效流道結構40-41
• 2.4.2 側向M型流道流體流動與傳熱特性41-48
• 2.5 本章小結48-51
• 3 板翅換熱器仿生翅片導流增效結構設計技術51-65
• 3.1 引言51-52
• 3.2 結合仿生學的導流增效微凸結構52-56
• 3.2.1 微凸結構模型52-55
• 3.2.2 面向微凸結構換熱器導流增效作用55-56
• 3.3 結合仿生學的微凸結構導流增效分析56-57
• 3.4 仿生微凸結構在換熱器導流增效中的應用57-64
• 3.5 本章小結64-65
• 4 板翅換熱器多流道擴展傳熱面導流增效技術65-83
• 4.1 引言65-66
• 4.2 板翅換熱器中翅片排列與導流增效66-68
• 4.3 擴展傳熱面技術在板翅換熱器導流增效中的應用68-81
• 4.3.1 網格獨立性檢驗與壁面條件計算68-72
• 4.3.2 不同翅片排列流體質量與能量平衡分析72-73
• 4.3.3 不同翅片排列方式換熱器熵產分析與性能評價73-81
• 4.4 本章小結81-83
• 5 板翅換熱器導流結構優(yōu)化與流體均布技術83-99
• 5.1 引言83
• 5.2 正交試驗與多目標優(yōu)化技術83-85
• 5.2.1 正交試驗83-84
• 5.2.2 遺傳算法84-85
• 5.2.3 BP神經網絡技術85
• 5.3 基于正交實驗的板翅換熱器入口導流結構優(yōu)化85-89
• 5.3.1 導流結構正交實驗模型85-87
• 5.3.2 入口參數與邊界條件87
• 5.3.3 仿真策略與仿真試驗87-89
• 5.4 導流結構非線性擬合與多目標優(yōu)化89-94
• 5.4.1 導流結構優(yōu)化過程中變量非線性擬合89-92
• 5.4.2 導流結構非線性擬合函數多目標優(yōu)化92-94
• 5.5 導流結構優(yōu)化結果分析94-98
• 5.5.1 優(yōu)化結果94-95
• 5.5.2 結果分析95-98
• 5.6 本章小結98-99
• 6 超大型空分板翅換熱器的性能實驗與導流增效分析99-111
• 6.1 板翅換熱器試驗臺99-102
• 6.2 板翅換熱器長程流道導流增效性能分析102-104
• 6.3 板翅換熱器仿生翅片導流增效性能分析104-106
• 6.4 板翅換熱器多流道擴展傳熱面導流增效性能分析106-108
• 6.5 導流結構多目標優(yōu)化前后板翅換熱器性能分析108-110
• 6.6 本章小結110-111
• 7 全文工作總結與展望111-115
• 7.1 工作總結111-113
• 7.2 研究展望113-115
• 參考文獻115-127
• 攻讀博士學位期間發(fā)表(錄用)的學術論文127-129
• 攻讀博士學位期間參加的科研項目129-131
• 作者簡介131

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 劉敏珊;李娜;董其伍;;板翅式換熱器的研究進展[J];化工設備與管道;2007年06期

2 張哲,厲彥忠,焦安軍;板翅式換熱器封頭結構的數值模擬[J];化工學報;2002年11期

3 張哲,厲彥忠,田津津;板翅式換熱器導流片結構的數值模擬[J];化工學報;2002年12期

4 焦安軍,厲，

本文編號：549930