換熱器直接設(shè)計(jì)法研究與應(yīng)用.pdf

1、在換熱器設(shè)計(jì)中，由于各設(shè)計(jì)目標(biāo)之間存在的矛盾性及某些不確定性，使得構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)點(diǎn)集的隸屬函數(shù)非常困難。這種矛盾性往往表現(xiàn)為提高換熱器傳熱能力的同時(shí)，卻以消耗較多的更高品位的能量作為代價(jià)；而流體物性參數(shù)的變化又是產(chǎn)生某些不確定性的主要因素。傳統(tǒng)的換熱器設(shè)計(jì)方法未能從根本上解決這些問題，應(yīng)該在設(shè)計(jì)方法上作一些突破性變革，綜合考慮換熱器設(shè)計(jì)中的目標(biāo)函數(shù)及不確定性因素，發(fā)展新的設(shè)計(jì)方法，以適應(yīng)換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)的發(fā)展。 基于此，本文

2、依據(jù)傳熱學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)的基本理論，研究了一種建立在幾何相似性原理基礎(chǔ)上的換熱器設(shè)計(jì)方法--直接設(shè)計(jì)法(Direct-Sizing)。本文分析了直接設(shè)計(jì)法的理論基礎(chǔ)、歸納了設(shè)計(jì)步驟，指出確定傳熱過程的溫度曲線及阻力曲線是該方法的關(guān)鍵；本文還分析了流體的流動(dòng)狀態(tài)、傳熱溫差等對(duì)溫度曲線的影響，以及換熱器結(jié)構(gòu)的變化對(duì)阻力曲線的影響，討論了在設(shè)計(jì)區(qū)域確定最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)的基本方法。 本文還提出了考慮冷、熱流體物性變化的換熱器分段設(shè)計(jì)的方法

3、。該方法將整個(gè)換熱器分成有限段，利用初始條件及各段之間的連接條件獲得各段的入口和出口溫度，再應(yīng)用對(duì)數(shù)平均溫差法(LMTD)確定各段傳熱面積，從而完成換熱器整體設(shè)計(jì)。應(yīng)用分段設(shè)計(jì)法獲得的結(jié)果更為精確，更能反映傳熱過程的實(shí)際。 對(duì)于直接設(shè)計(jì)法的應(yīng)用研究，本文選取了螺旋折流板式換熱器作為設(shè)計(jì)實(shí)例。在設(shè)計(jì)過程中，本文分析了目前通用的非連續(xù)型螺旋折流板的不足，設(shè)計(jì)了可以形成完整螺旋流道的折流板片；分析了螺旋折流板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其局部