换热器毕业设计摘要

　　近年来，伴随着制造技术的快速发展和换热器结构形式的不断优化，全焊接板式换热器的性能得到了大大提升，可以应用于温度范围200°C~900°C,压力范围真空至20MPa的场合，引起了工业界的广泛关注。我们在这里分享了三篇换热器毕业设计摘要。
　　
　　换热器毕业设计摘要一：
　　
　　强化型高效传热管取代原来的普通金属光滑管，既可节约金属管材和降低设备费用，又能显着地提高热能利用效率，降低能耗。与传统的换热器相比，扭曲管换热器具有传热效率高、压降低、抗垢性能好、占地面积小等诸多优点，以扭曲管为换热元件的扭曲管换热器作为一种新型的换热设备也逐渐体现其在石油化工行业中的优势。本文以得到扭曲椭圆管换热器管内外强化传热机理以及管内外传热与压降特性计算通用准则关系式为目的，进行了扭曲椭圆管管内传热与流动的理论分析，对扭曲椭圆管换热器管内外传热与压降性能进行了试验测试以及数值计算，分析了换热器管程以及壳程传热与流动特点，主要研究内容和结论有以下几个方面：
　　
　　1.借助张量分析、摄动法、Galerkin法等数学工具，得到了管内流体层流流动与传热过程中速度场与温度场等各阶摄动分量的分析解。对比分析了光滑椭圆管、光滑圆管以及不同长短轴比扭曲椭圆管管内传热与压降特性，对扭曲椭圆管以及光滑椭圆管横截面温度以及速度的各阶分量及其相互之间的影响进行了分析，得到了二次流对换热管横截面局部努赛尔数以及壁面剪切应力分布的影响。分析了几何参数对二次流分布以及二次流大小的影响，得到了扭曲椭圆管低雷诺数强化传热机理。
　　
　　2.搭建了扭曲椭圆管管内传热与压降性能测试平台，并对测试系统可靠性进行了分析。利用测试平台，对长轴为2b=24mm、短轴2a=14.5mmm、扭距P分别为200mm以及230mm的扭曲椭圆管进行了试验测试，得到了两根扭曲椭圆管管内传热与压降性能计算准则关系式，分析了前人得到的准则关系式对本测试结果的可靠性，同时对比分析了光滑圆管以及不同几何参数扭曲椭圆管的传热与压降特性。
　　
　　3.搭建了扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能测试平台，并对测试平台可靠性进行了分析。利用测试平台，对FrM=79的扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能进行了试验测试，分析了前人得到的准则关系式应用范围扩展后的可靠性，同时对比分析了折流杆换热器与扭曲椭圆管换热器的传热与压降性能，优化了现有换热器综合性能评价因子，7,并基于新的评价因子ηM对扭曲椭圆管换热器的综合性能进行了评价。
　　
　　4.通过采用Realizable k-e模型及相关模型参数对扭曲椭圆管管内外传热与压降性能进行了数值计算，分析了几何参数对换热器管内外传热与压降性能的影响，同时以数值计算结果为基础，得到了扭曲椭圆换热器管内外温度场、速度场分布以及流线分布。同时分析了温度场、速度场、二次流对传热与流动的影响、几何参数对二次流大小和流体流动状态的影响等。借助场协同理论分析了换热器强化传热机理，拟合得到了扭曲椭圆管换热器管程以及壳程传热与压降特性计算通用型准则关系式。
　　
　　换热器毕业设计摘要二：
　　
　　板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备。与其他换热器相比具有传热系数高、结构紧凑、易拆洗等优点，但也存在流动阻力大、承压能力低等缺点。寻求换热性能与流动阻力的更加匹配一直是板式换热器优化与改进的主要方向。但是板式换热器的流道形状复杂，叠放方式多种多样，长期以来，对其研究只停留在实验和经验基础上，缺乏预见性。
　　
　　本文采用数值模拟的方法对人字形板式换热器进行了数值模拟研究，并在此基础上提出了一种全新的网流型换热板片-波浪板，使板式换热器的换热特性与流动阻力获得了更好的匹配。 针对传统板式换热器的内部结构特点，本文采用数值模拟的方法研究板式换热器通道内的换热与流动特性。通过对三种湍流模型：标准k-ε模型、带旋流修正（Rea）的k-ε模型、RNG k-ε模型，进行数值计算对比，发现RNG k-ε模型对于板式换热器内的复杂流动和换热特点，具有相对较高的准确度。以上模拟结果与前人所做的实验数据进行了分析对比，验证了模型的可靠性。在此基础上建立了板式换热器通道内流动和换热的数值计算模型，采用非结构化网格，对β为30°~80°，波高为3mm~6mm及波距为10mm~25mm的人字形板片在不同速度下的换热和阻力特性进行了数值计算，模拟得到了板式换热器槽道内三维的速度场、压力场和温度场，综合分析了波纹角度、波高及波距对换热与流动特性的影响，并对换热板片的参数进行了对比优化。在进行大量数值计算的基础上，综合所有影响板片换热与流动特性的因素，拟合得到人字形板式换热器的综合准则关系式：Nu=0.21Re0.66Pr1/3（1/de）-0.19（πβ/180）0.05（μf/μw）0.14,Re在3000~30000范围内，该式与文献中的实验结果相近。
　　
　　以上工作将对人字形板式换热器的进一步优化和改进提供指导性意义。 基于传统板式换热器存在的阻力损失大的问题，本文提出了一种全新的网流型换热板片一波浪板。通过对β为30°~80°的波浪板进行模拟对比，得到β为30°时候的波浪板片换热效率最好。并在对计算数据对比和分析的基础上，拟合得到了β=30°、β=40°、β=60°三种波浪形板式换热器的换热准则关系式。综合各个角度的影响，初步拟合出了包括角度参数影响的Re在4500~25000范围。
　　
　　换热器毕业设计摘要三：
　　
　　板式换热器作为一种高效、节能、紧凑的换热设备，目前广泛地应用于工业中，但当前缺乏关于板式换热器传质的综合研究。进行板式换热器污垢形成机制的实验与理论研究具有重要的科学和工程现实价值。本文对板式换热器传热传质基本特性进行了理论与实验研究，关注了不同几何参数、流动参数以及不同污垢类型对板式换热器传热传质特性的影响，为板式换热器实际应用与设计提供理论依据。
　　
　　本文的主要工作包括：首先对于板式换热器传热特性、阻力特性以及传质特性进行了总结，整理并分析了板式换热器传热、流动比较常见的经验公式，以及本文中所研究的三大类污垢（析晶污垢、颗粒污垢以及上面两种混合的混合污垢）的基本形成机理以及常用的理论预测模型。以Kern-Seaton的质量平衡模型出发，选择类比法作为求解湍流传热传质问题的基本方法，分别系统的介绍了当前最为常见的四种类比法，包括雷诺类比、普朗特-泰勒类比、冯-卡门类比以及j因子类比，以及这四种类比法的适用范围。分别利用三种类比法（包括普朗特-泰勒类比、冯-卡门类比以及j因子类比）建立了半理论化污垢预测模型，并通过一组内螺纹管污垢实验数据对污垢模型进行了完善，经比较后发现基于冯-卡门类比建立的污垢数学模型具有最良好的预测精度以及最广泛的适用范围，其三层模型更加符合实际的湍流流动情况。综合分析后选择冯-卡门类比作为污垢预测模型的主要理论依据。在实验研究方面，利用山东大学已有实验设备完善了板式换热器传热传质实验台，完成了四台不同几何设计的板式换热器冷态实验，并通过修正威尔逊图解法和等雷诺数法完成了四台板式换热器传热特性的测试，得到其传热、流动特性的关联式。
　　
　　对板式换热器传质特性的研究，本文完成了三组不同的污垢实验，其中污垢的类型包括析晶污垢、颗粒污垢以及混合污垢。着重研究了不同几何参数（板式换热器波纹高度、波纹间距、波纹角度、面积扩展系数等）、流动参数（不洁净流体的温度、流量）以及水质参数（不洁净流体中的硬度与颗粒污垢浓度）对污垢形成的影响。另外还完成了一组带有抗垢涂层板片的抗垢对比实验，在9组对比实验中，特氟龙抗垢涂层显示出了良好的抗垢性，与普通304不锈钢的板片相比，带有特氟龙涂层的板式换热器的渐近污垢热阻最大具有36.8%的降幅，而抗垢涂层对析晶污垢的抑制效果要明显好于颗粒污垢。对于板式换热器污垢特性的理论分析，本文以冯-卡门类比为基础，结合板式换热器不同污垢条件下的实验数据，完善了板式换热器内析晶污垢、颗粒污垢以及混合污垢的污垢数学模型。本文中污垢预测关联式具有较好的精度，具体的偏差均在±20%以下，其中对颗粒污垢的预测结果最为突出，预测偏差在±6%左右。

        另外，本文对三大类污垢的形成机理进行了讨论，并对板式换热器不同污垢的微观结构进行了探讨，以高倍率扫描电镜的分析测试手段，研究了污垢的具体形貌，从这一角度来对板式换热器污垢形成的机理进行了讨论。