可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)和傳熱的有限元分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、可拆式螺旋板換熱器(Detachable spiral heat exchanger，簡(jiǎn)稱DSHE)作為一種典型的緊湊式換熱器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、傳熱效率高、阻力小、易于清洗檢修等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其現(xiàn)有設(shè)計(jì)因缺少系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，影響了其推廣應(yīng)用。本論文針對(duì)可拆式螺旋板換熱器設(shè)計(jì)過(guò)程的一些關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)研究，給出了其關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算方法，完成了倒錐平蓋的理論建模、有限元分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，模擬了無(wú)相變流體在螺旋通道內(nèi)的流場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)的

2、分布和性能影響因素，開(kāi)發(fā)了適于可拆式螺旋板換熱器設(shè)計(jì)、校核計(jì)算的CAD軟件系統(tǒng)。 根據(jù)可拆式螺旋板換熱器的基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，以不等間距螺旋通道為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了螺旋體有或無(wú)外包殼以及兩個(gè)長(zhǎng)軸方向共四種組合情況下的螺旋板換熱器的通用幾何計(jì)算公式，并從結(jié)構(gòu)與流動(dòng)參數(shù)兩方面對(duì)可拆式螺旋板換熱器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。 依經(jīng)典板殼理論建立了可拆式螺旋板換熱器倒錐平蓋的理論力學(xué)模型，并借助有限元方法，分析了倒錐平蓋的變形與應(yīng)力分布狀態(tài)，考查

3、了內(nèi)外錐的位置和厚度、圓環(huán)筋的徑向位置與高度、厚度等對(duì)倒錐平蓋中心最大變形的影響。理論模型計(jì)算結(jié)果、有限元分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果吻合較好，滿足工程計(jì)算的精度要求，從而驗(yàn)證了理論模型與有限元分析的正確性。 建立了可拆式螺旋板換熱器內(nèi)部流動(dòng)與傳熱的數(shù)學(xué)模型，模擬得到了其內(nèi)部流場(chǎng)、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布情況，此外還根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果討論了換熱器內(nèi)流體的流速、流向、流動(dòng)狀態(tài)以及換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)如換熱器高度、流道間距、接管形式等對(duì)換熱器性能的