螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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一個(gè)具有新的傳熱特性的螺旋翅片管換熱器 摘要 在本研究中，熱傳遞特性在干燥的表面上的一個(gè)新的在不同的熱條件下?lián)Q熱器器，即一個(gè)螺旋翅片管換熱器器。實(shí)驗(yàn)研究，SHI實(shí)驗(yàn)段，這是一個(gè)螺旋處以管式的換熱器，由一個(gè)外殼和一個(gè)螺旋線圈單元。螺旋線圈單元由四個(gè)同心螺旋盤(pán)繞管不同的直徑組成，每一個(gè)通過(guò)彎曲管構(gòu)成成螺旋線圈的直銅管。鋁壓接螺旋翅片厚度為0.5mm，外徑管周長(zhǎng)28.25毫米。在鰭的邊緣內(nèi)徑波紋。周?chē)目諝獗挥米鞫鵁崴糜诠ぷ髁黧w在殼側(cè)管側(cè)，完成測(cè)試運(yùn)行的空氣質(zhì)量流率介于0.04和0.13千克/秒。水流量率范圍是??0.2％和0.4千克/秒。是在40℃和50℃之間的水溫條件的影響兩個(gè)工作流體流過(guò)的熱熱交換器的傳熱系數(shù)進(jìn)行的研究。在長(zhǎng)期的空氣的傳熱系數(shù)考爾j數(shù)目成正比于入口水溫和水的質(zhì)量流率。該熱交換器為提高水的質(zhì)量流量往往會(huì)增加流速，也稍微增加而增加入口水的溫度。 標(biāo)志目錄 A 區(qū)域() Cp 比熱[kJ/(公斤K)] D 管直徑(m) D 曲度的直徑(m) Dc 卷的直徑(m) f 摩擦因子 F 修正系數(shù) G 量流量[公斤(m2 s)] H 傳熱系數(shù)[與(m2 K)] I 焓(kJ/kg) Io 修改過(guò)的貝賽爾第一種類(lèi)的作用解答，定義 第一種類(lèi)的0種 I1 修改過(guò)的貝賽爾作用解答，定義 第二種類(lèi)的1種 J Colburn j因素Ko修改過(guò)的貝賽爾作用解答，定義 第二種類(lèi)的0種 K1 修改過(guò)的貝賽爾作用解答，定義 第二種類(lèi)的1種 K 導(dǎo)熱性[與(m K)] L 管長(zhǎng)度(m) M 質(zhì)量流率(kg/s)螺線卷(m) Pr Prandtl數(shù)字 Q 熱傳遞率(w) R 管的半徑(m) Nu Nusselt 數(shù)字P 瀝青關(guān)于雷諾數(shù) T 溫度( C) U 總傳熱系數(shù)[與(m2 K)] V 平均速度(m/s) D 厚度(m) G 飛翅有效率是整體表面有效率 L 動(dòng)力粘度(Pa s) q 密度(kg/m3) e 有效率 Subscripts a 空氣 ave 平均 b 基本的 c 螺線卷 f 飛翅 I 里面 In 在入口 l 平均溫差 LM 日志平均溫差 Max 最大值 min 極小值 o 外部 out 出口 wall 墻壁表面 t T形管 tot 共計(jì) w 水 1 介紹 由于高溫傳遞系數(shù)和更小的空間需要在幾種熱傳遞應(yīng)用和平直的管相比，彎曲的管是最用途廣泛的管。一支螺線卷起的管是用于產(chǎn)業(yè)品種的其中一個(gè)彎曲管的知名最廣的類(lèi)型。對(duì)螺線卷起的管的分析和實(shí)驗(yàn)性地學(xué)習(xí)與應(yīng)用如Dravid等。[1]在層流熱傳遞數(shù)字上調(diào)查了次要流程的作用在螺旋管在充分廣闊的區(qū)域和在熱量入口區(qū)域,被預(yù)言的結(jié)果是在他們重疊的范圍確認(rèn)了從實(shí)驗(yàn)獲得的那些重要參數(shù)如 Patankar等。 [2]在開(kāi)放在摩擦因子和熱傳遞認(rèn)識(shí)到其數(shù)字和螺管的發(fā)展中的作用。從實(shí)驗(yàn)獲得的溫度為軸向地一致的熱流事例以演算得到的一個(gè)等溫模型。在以上提到的模型，扭力的作用和Prandtl數(shù)字未被考慮到。如楊和Ebadian等[3]在一個(gè)短的圓剖面螺旋管以k-e模型分析充分發(fā)生動(dòng)蕩對(duì)換熱流與有限瀝青面積的關(guān)系。結(jié)果在橫斷面上表示，當(dāng)卷的瀝青增加了，橫截面內(nèi)的溫度分布是不對(duì)稱(chēng)的。在層流的情況下，增加普朗特?cái)?shù)會(huì)減少扭轉(zhuǎn)的了熱傳遞。此外，我們發(fā)現(xiàn)其間距隨著流量的增加，將增強(qiáng)熱流傳熱效果。后來(lái)，林和Ebadian [4]采用標(biāo)準(zhǔn)k-E模型研究三維湍流發(fā)展對(duì)流換熱螺旋管道有限間距，曲率比和雷諾數(shù)的影響的有效熱導(dǎo)率和溫度場(chǎng)，局部和平均努塞爾數(shù)進(jìn)行了研究討論。從模型得到的結(jié)果分別為在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好。如鑫等人[5]實(shí)驗(yàn)研究了單相和二相流的壓降在環(huán)形螺旋管道。郭等人[6]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究蒸了汽 - 水的振蕩在一個(gè)均勻的二相流螺旋加熱管。研究表明，重力振蕩邊界上有一個(gè)小的影響。他們也提出了新的方法來(lái)消除壓力下降的振蕩。菊等人[7]彎曲半徑小螺旋盤(pán)管。公式推導(dǎo)單相流結(jié)構(gòu)的雷諾數(shù)，和獲得了單相和二相流的摩擦系數(shù)。阿里[8]提出的壓降相關(guān)性流體流經(jīng)定期螺旋盤(pán)管。廣義壓降中相關(guān)的歐拉數(shù)，雷諾數(shù)和幾何組。趙等人[9]研究了壓力降和沸騰傳熱特性??的水蒸汽兩相流在小型臥式螺旋連續(xù)油管蒸汽發(fā)生器。研究表明，兩者成核機(jī)理和連接機(jī)構(gòu)重要的強(qiáng)制對(duì)流沸騰傳熱在小螺旋盤(pán)繞管的全方位系數(shù)。庫(kù)馬爾和Nigam [10]介紹了一種新設(shè)備在離心力的作用下，通過(guò)改變反轉(zhuǎn)螺旋管的方向。得到流場(chǎng)和溫度等數(shù)據(jù)，其特征在于使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件。結(jié)果從本研究獲得的可用于模擬彎管發(fā)生的流體流動(dòng)。 Rennie和Raghavan [11]進(jìn)行了雙重管子螺旋線熱轉(zhuǎn)換器的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性研究。Parallelflow與.Nusselt進(jìn)行了逆流程配置設(shè)備中得到的數(shù)據(jù)相比較比較.Cioncolini和Santini [12]在螺線管實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)從層流與湍流。用不同的卷直徑比與管直徑相比較,相互作用從中獲得的摩擦因子被分析。Cui[13]提出了R134a的熱傳遞交互作用在煮沸在流程期間有螺線管討論。Wongwises和Polsongkram [14]在光滑的螺線卷起的同心管在在蒸發(fā)期間的管熱轉(zhuǎn)換器里面，調(diào)查了HFC- 134a兩相傳熱系數(shù) 和降壓。他們?cè)谝恢菪耐墓芤彩褂猛粋€(gè)實(shí)驗(yàn)性設(shè)定揭露熱傳遞和HFC134a降壓在管熱轉(zhuǎn)換器中的影響[15]。結(jié)果從當(dāng)前實(shí)驗(yàn)與從平直的管獲得的那些比較性報(bào)告。提出了新的交互作用為蒸發(fā)與結(jié)露傳熱系數(shù)和降壓在實(shí)際中的應(yīng)用。 雖然用一定數(shù)量的紙是可以得到的在螺旋管，但是它可以得到，在發(fā)現(xiàn)的理論和實(shí)驗(yàn)性調(diào)查中，描述以集中于熱傳遞和流程的研究在一支唯一螺旋面的管或在同心雙重管螺線卷，從殼和螺線被盤(pán)繞的管所制造的熱轉(zhuǎn)換器的熱傳遞和流程的特征。在本研究中，主要關(guān)心的是實(shí)驗(yàn)性學(xué)習(xí)熱傳遞的特征，即螺旋的熱轉(zhuǎn)換器的一個(gè)新型的特征，有鰭管熱轉(zhuǎn)換器在drysurface之下適應(yīng)。 各種各樣的相關(guān)的參量之間的關(guān)系被研究探索。在之前從未發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在提出實(shí)驗(yàn)性結(jié)果。 2 實(shí)驗(yàn)性用具和方法 圖1顯示實(shí)驗(yàn)性用具的一張概要圖。系統(tǒng)的主要成份包括測(cè)試部分、熱水圈、空氣圈和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。水和空氣當(dāng)工作流體使用。測(cè)試部分是螺旋的翅片管熱轉(zhuǎn)換器。在加法對(duì)圈組分，在電路上，儀器溫度和所有流體的流速的測(cè)量和控制安裝在首要的節(jié)點(diǎn)。 打開(kāi)類(lèi)似的風(fēng)洞用于模擬氣流通過(guò)熱轉(zhuǎn)換器。通道為300毫米長(zhǎng)，直徑為12 m。輸送管墻壁絕緣與6.4毫米thickAeroflex標(biāo)準(zhǔn)板料制成。 熱轉(zhuǎn)換器的進(jìn)入的和退出的氣溫由類(lèi)似的延伸在氣流的空氣通道里面的T銅康銅熱電偶測(cè)量。 1毫米直徑的熱電偶探頭順時(shí)針位于在不同的四個(gè)位置的同一個(gè)橫斷面上， 60 cm逆流熱轉(zhuǎn)換器入口的四個(gè)位置在50 cm熱轉(zhuǎn)換器的出口。 閉環(huán)熱水包括一個(gè)0.3 m3儲(chǔ)存箱，一臺(tái)調(diào)整控制電壓的電暖氣，絞拌器，并且在儲(chǔ)存箱里面有一支冷卻旋管。R22作為冷凍劑使用為使水變冷。一臺(tái)離心吹風(fēng)機(jī)釋放空氣入通道和通過(guò)直挺器，導(dǎo)葉，測(cè)試部分，然后被釋放給大氣。直挺器的目的是避免空氣的畸變離心吹風(fēng)機(jī)的速度是由變換器控制的。 Fig. 1 實(shí)驗(yàn)性用具1張概要圖 空氣從管口獲得，流速是一定的。在調(diào)整水的溫度達(dá)到期望水平之后，熱水抽到儲(chǔ)存箱外面，通過(guò)過(guò)濾器，流量計(jì)，測(cè)試部分，然后返回到儲(chǔ)存箱。旁路是通過(guò)過(guò)量水的循環(huán)使用回到儲(chǔ)水箱達(dá)到最低水位的流速實(shí)驗(yàn)。水的流速由一支流量計(jì)測(cè)量，在0-10 GPM的范圍。 如所顯示。 2.熱轉(zhuǎn)換器包括一根鋼毛管和一個(gè)螺旋翅片管單位。螺線盤(pán)繞單位包括螺旋的有鰭的銅管四卷。每支管通過(guò)彎曲一個(gè)平直的9.4毫米外部直徑的銅管制造的七層螺線卷。每個(gè)螺線盤(pán)繞直徑分別是115， 205， 285和365毫米，鋁的飛翅以0.5毫米和28.25毫米外直徑的厚度在管附近安裝維螺線。飛翅邊緣在內(nèi)在直徑是波紋狀的。用于本研究的螺旋翅片管為單位的相片顯示在上圖。3.飛翅概要圖也顯示在上圖。4. 每卷的水的入口和出口末端到連接到水平的多頭的用28.5毫米外面直徑的管。銅-銅熱電偶安裝在第一，第四和第七層，從最高的層數(shù)起記每卷，其中用二對(duì)熱電偶測(cè)量水溫和墻壁溫度。安裝了熱電偶顯示在如圖位置。2. 水溫是用被在管里面的1毫米直徑探針測(cè)量的，在水流量的測(cè)量亦如此。 熱電偶在一個(gè)小孔被焊接的0.5毫米深入管墻壁表面，固定與特別膠漿被應(yīng)用于管材外表面。以這個(gè)方法的熱電偶沒(méi)有由可變的溫度偏心。熱轉(zhuǎn)換器的維度在表1被列出。 在實(shí)驗(yàn)中，整體能量平衡估計(jì)所有熱耗或獲取的程度從中圍攏。滿(mǎn)足能量衡的數(shù)據(jù)適應(yīng); |Qw - Qa|/Qave少于0.05，用于分析是。變濃熱轉(zhuǎn)學(xué)比例，Qave，空氣的熱傳遞率、Qa熱傳遞率，Qw平均熱傳遞率。試驗(yàn)做了以空氣和熱水測(cè)試部分的不同的流速。當(dāng)空氣流動(dòng)率，入口熱水溫度都保持恒定時(shí)，熱水流速隨的速度增加而增加。使用溫度調(diào)解器控制的電暖氣可以調(diào)整熱水溫度以達(dá)到期望水平。在所有數(shù)據(jù)被記錄了之前，系統(tǒng)允許接近穩(wěn)定。試驗(yàn)條件的范圍在這其中測(cè)量的研究和不確定值分別在表2和3被測(cè)量。 表1 螺旋翅片管熱轉(zhuǎn)換器的維度 參量 大小 外直徑管(毫米) 9.4 內(nèi)直徑管(毫米) 8.6 直徑 115.0 直徑螺旋卷2 (毫米) 205.5 直徑螺旋卷3 (毫米) 285.0 直徑螺旋卷4 (毫米) 365.0 螺線簧圈節(jié)距(毫米) 16.38 殼直徑(毫米) 430 卷輪的數(shù)字 7 螺線卷的數(shù)字 4 每卷之間的距離(毫米) 42 殼的長(zhǎng)度(毫米) 355 進(jìn)氣口的孔直徑 (毫米) 298 飛翅的每米數(shù)值 500 飛翅高度(毫米) 18.64 飛翅外部直徑(毫米) 28.25 飛翅高度(毫米) 2 飛翅厚度(毫米) 0.5 表2試驗(yàn)條件 可變物 范圍 入口空氣溫度 四周 入口水溫度(k) 313–323 (40–50_C) 空氣流量率(kg/s) 0.04–0.13 水質(zhì)量流率(kg/s) 0.20–0.40 測(cè)量表3不確定性 儀器 準(zhǔn)確性(%) 不確定性(%) 管口米(空氣速度m/s) 2.0 ±0.23 轉(zhuǎn)子流量計(jì)(水質(zhì)量流率kg/s) 0.2 ±0.003 熱電偶T類(lèi)型， 0.1 ±0.03 數(shù)據(jù)列表(k) 0.04 濕氣發(fā)射機(jī) 0.5 ±0.22 3 數(shù)據(jù) 為了確定熱傳遞典型的熱轉(zhuǎn)換器從被記錄數(shù)據(jù)的穩(wěn)定情況在每次測(cè)驗(yàn)運(yùn)行期間，修正系數(shù)對(duì)數(shù)的方法運(yùn)用于溫度確定UA。 可以給空氣的熱傳遞率 那是，空氣流量率是入口空氣的焓，是出口空氣的焓。 可以給的空氣的熱傳遞率 那是水的質(zhì)量流率，控制點(diǎn)，w是水，Tw比熱，并且Tw，分別為入口和出口水的溫度。 用于演算的熱傳遞的總率從空氣邊和海濱平均值 空氣邊傳熱系數(shù)熱轉(zhuǎn)換器從整體熱傳遞關(guān)系是恒定的 那總傳熱系數(shù)可以被確定為 那對(duì)數(shù)意味溫度區(qū)別為 且F是修正系數(shù)。 管邊傳熱系數(shù)，從Gnielinski semi-empirical交互作用得到的Nusselt數(shù)字被評(píng)估[16]為。 Prandtl數(shù)值，Pr，被評(píng)估為可變的溫度，并且被評(píng)估為墻壁溫度。因素被介入原始的等式，由Schmidt [17]考慮到有形的溫度的依賴(lài)性。為湍流在螺旋管摩擦因子[18] 那是曲度，D的直徑，與卷直徑Dc和高度，P有關(guān)，螺線卷 動(dòng)力粘度，μ，是水在絕對(duì)水溫，且動(dòng)力粘度，是在墻壁溫度。雷諾茲數(shù)值計(jì)算從 那是水密度，是水動(dòng)力粘度， d是螺線卷(8.6毫米)的內(nèi)直徑，且是平均速度，水的螺線卷。 整體表面的有效率，，被定義為有效熱調(diào)動(dòng)區(qū)域比與變濃熱調(diào)動(dòng)區(qū)域，可以被飛翅有效率、飛翅表面 總表面積，，如以下： 在中，是基本的區(qū)域。飛翅有效率ρ，取決于提議的方法。[19]如下 是從管的中心的到飛翅表面的距離， 是從管的中心的到飛翅內(nèi)側(cè)的距離， 是第一種類(lèi)，修改過(guò)的貝賽爾作用解答，0， 是第一種類(lèi)，修改過(guò)的貝賽爾作用解答，1， 是第二種類(lèi)，修改過(guò)的貝賽爾作用解答，0， 是第二種類(lèi)，修改過(guò)的貝賽爾作用解答，1， 是從 其中是飛翅厚度和是飛翅的導(dǎo)熱性。 要獲得空氣的傳熱系數(shù)，，一個(gè)是解決。 (4)–(12). 熱轉(zhuǎn)換器的空氣的傳遞特征如下被提出用Colburn j因素 如： 用于有效率評(píng)估螺線卷起的熱轉(zhuǎn)換器的效果: 4 結(jié)果和討論 圖5在顯示水溫和管墻壁溫度在不同的位置在和在上圖顯示的卷數(shù)字，用于辨認(rèn)被考慮的卷，即卷第1和4代表，各自最內(nèi)層的卷和最外層的卷。水和管墻壁溫度被測(cè)量在每卷的最高的層數(shù)(層數(shù)1)和最低的層數(shù)(層數(shù)7)。 熱水進(jìn)入最最低的層數(shù)被分離到每卷，沿每卷流動(dòng)并且流動(dòng)在最高的層數(shù)(層數(shù)1)?？諝膺M(jìn)入熱轉(zhuǎn)換器在殼的上面和中心并且橫跨流動(dòng)在水軸向地流動(dòng)在熱轉(zhuǎn)換器之前在排氣口部分，在熱轉(zhuǎn)換器的底部。，水溫和管墻壁溫度總高于預(yù)計(jì)的同一個(gè)位置。在熱水流程期間中沿每卷從更低的層數(shù)到上層，熱水將逐漸轉(zhuǎn)移到空氣，導(dǎo)致水和管墻壁溫度減退在上層。 圖6顯示水溫和管墻壁在層數(shù)每螺線卷、和= 0.085 kg/s為另外入口水溫42，。 它能清楚地被看見(jiàn)水溫和管墻壁溫度在每卷增加以在入口水溫的增量。 他們從內(nèi)在卷逐漸也減少到外面卷。 圖7顯示水溫和管墻壁溫度在層數(shù)每螺線卷1的Tw，在為0.33， 0.37 kg/s.的水質(zhì)量流率。應(yīng)該注意到它，當(dāng)入口水溫，入口氣溫，空氣流量率是常數(shù)，并且管墻壁溫度以最低水位質(zhì)量流率相比。 。 圖5 水溫的變化和管?chē)囟仍趯訑?shù)1和層數(shù)7數(shù)值 圖6 水溫和管墻壁溫度的變化在層數(shù)1以卷數(shù)為不同的入口水溫度 圖7 水溫和管墻壁溫度的變化在層數(shù)1以卷數(shù)化為水質(zhì)量流率 圖8顯示水溫和管墻壁溫度在層數(shù)每螺線卷1在Tw，在， 0.071， 0.11 kg/s.的另外空氣流量率。 隨著空氣流量率的增加，水溫和管墻壁溫度傾向于減少。 然而，它能被看見(jiàn)空氣流量率的作用在水溫和管墻壁溫度是非常低的。 圖9顯示出口氣溫的變化以空氣流量率為T(mén)a，在為入口水溫40，45，。 在具體入口氣溫，入口水溫，澆灌質(zhì)量流率和結(jié)果得到。 8空氣流量率影響水溫，保持熱傳遞率單程與水邊相等，當(dāng)增加時(shí)空氣流量率是通過(guò)減少出口氣溫。所以，它能清楚地被看見(jiàn)為特定水質(zhì)量流率、入口水溫和入口氣溫，出口氣溫傾向于減少以質(zhì)量流率。另外，以平靜的空氣質(zhì)量流率，出口氣溫在更高的入口水溫那橫跨空氣流量率的范圍。 圖10顯示在出口氣溫和空氣流量率之間Ta，在= 32  C， Tw，在= 50  C為0.21， 0.25， 0.29， 0.33， 0.37 kg/s.的另外的水質(zhì)量流率。以平靜空氣質(zhì)量流率，出口氣溫，以水位高質(zhì)量流率橫跨空氣流量率。 當(dāng)空氣流量率在Ta，另外入口水溫40， 45， 50  C.，圖11在出口水溫顯示的變化。 在上這個(gè)圖顯示的結(jié)果對(duì)應(yīng)與那些在數(shù)值。 4. 出口水溫傾向于輕微地減少在空氣流量率的增量。 圖8水的溫度和管壁溫度的變化在第一層線圈數(shù)不同的空氣質(zhì)量流率 圖9出口空氣的溫度與空氣質(zhì)量流率的變化針對(duì)不同的入口水溫 圖10出口空氣的溫度與空氣質(zhì)量流量的變化在不同的水的質(zhì)量流率 圖11出口水溫的變化與空氣質(zhì)量流率在不同的入口水溫 圖12與空氣質(zhì)量流量的平均傳熱率的變化在不同的水的質(zhì)量流率率 圖12在= 32  C， Tw顯示平均熱傳遞率被反對(duì)空氣流量率Ta，在= 45 C為0.21， 0.25， 0.29， 0.33， 0.37 kg/s.的水質(zhì)量流率。熱傳遞率與空氣流量率和水質(zhì)量流率地比例。水質(zhì)量流率的在熱傳遞率能清楚地看到的更高的空氣流量率。 圖13管側(cè)的傳熱系數(shù)與水的變化質(zhì)量流率不同的入口的水的溫度 圖13顯示的平均管側(cè)的變化傳熱系數(shù)計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)獲得的與水的質(zhì)量流率在本實(shí)驗(yàn)中各種進(jìn)水溫度。正如預(yù)期的那樣，隨平管側(cè)的傳熱系數(shù)的增大而增加的水的質(zhì)量流率。在一個(gè)給定的水的質(zhì)量流率，平均管側(cè)的熱傳遞系數(shù)較高的高于較低的進(jìn)口水溫。此外，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，管側(cè)傳熱的空氣質(zhì)量流率的影響系數(shù)。 圖14與空氣的空氣側(cè)的傳熱系數(shù)的變化質(zhì)量流率不同的入口的水的溫度 圖15與空氣的空氣側(cè)的傳熱系數(shù)的變化得不同的水的質(zhì)量流率的質(zhì)量流量 圖14和15示為不同的空氣質(zhì)量流率的傳熱系數(shù)與入口的水的溫度和水的質(zhì)量流率外端的變化，外側(cè)的傳熱系數(shù)迅速地增加與空氣的質(zhì)量流率。入口的水的溫度和水的質(zhì)量流率，顯示出顯著的作用，對(duì)外側(cè)的傳熱系數(shù)。 圖16，17和18顯示科爾伯恩j數(shù)與空氣側(cè)雷諾茲數(shù)。空氣側(cè)的雷諾數(shù)計(jì)算，REA = qaVaD的/拉QA為空氣的密度，la是空氣的動(dòng)力粘度。兩密度和動(dòng)態(tài)粘度的基礎(chǔ)上，測(cè)得正確的空氣溫度。 D是入口部分的熱交換器的直徑（D = 0.298米）。 Va是流動(dòng)的空氣的熱量通過(guò)入口交換率的平均速度。如圖所示，科爾伯恩?因素隨空氣側(cè)的雷諾數(shù)的增加水側(cè)的雷諾數(shù)。從圖中觀察到的水的質(zhì)量流量和進(jìn)水溫度有重大影響的特點(diǎn)。從該圖可以看出，由于空氣雷諾數(shù)的增加，所有的曲線變得平坦并傾向于接近一個(gè)特定的科爾伯恩j數(shù)。 圖16科爾伯恩因素變化與空氣側(cè)雷諾茲數(shù)不同的入口水溫 圖17科爾伯恩因素的變化與空氣側(cè)雷諾茲不同的入口水溫 圖18科爾伯恩因素變化與空氣側(cè)雷諾茲不同的水的質(zhì)量流率數(shù) 圖19熱交換器的變化與空氣側(cè)的有效性雷諾數(shù)得到的不同的入口的水的溫度 圖20熱交換器的變化與空氣側(cè)的有效性雷諾數(shù)得到的不同的水的質(zhì)量流率 圖19，20顯示的空氣側(cè)雷諾數(shù)的有效性變化。用于估計(jì)螺旋換熱器的性能是由式確定。（15）。 在本研究中使用，在整個(gè)范圍內(nèi)的水的質(zhì)量流量和氣團(tuán)的流速，熱容量率，水（MCP）w是一般高于空氣（MCP）。因此，熱水的容積率是最低的容量率（MCP）式中的最小值。 （15）?？梢郧宄乜吹剑S這個(gè)數(shù)字的有效性降低，而增加空氣側(cè)雷諾數(shù)。在一個(gè)給定的空氣側(cè)的雷諾數(shù)，較高的進(jìn)水溫度，水的質(zhì)量和較高的流速往往導(dǎo)致有效性增加。然而，可以注意到，在一個(gè)特定的空氣側(cè)雷諾數(shù)值，有效性的差異變得相對(duì)入口的水的溫度較之升高。 5 結(jié)論 本文介紹了一種新型的熱傳遞換熱器，即一個(gè)螺旋翅片管換熱器。熱交換器由四個(gè)螺旋盤(pán)繞翅片銅管，每一個(gè)有七個(gè)回合。鋁周?chē)你~螺旋卷曲翅片放置管中。相對(duì)的有關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件，給出如下結(jié)論： ?管側(cè)空氣質(zhì)量流率沒(méi)有影響傳熱系數(shù)。 ?入口水溫和水的質(zhì)量流率顯示出的效果，如輸出側(cè)傳熱系數(shù)。 ?科爾伯恩j數(shù)和效益是成反比，與空氣側(cè)雷諾數(shù)成比例，而是水的質(zhì)量流量和進(jìn)水溫度成正比的。 致謝作者 我想表達(dá)自己的感謝，為泰國(guó)研究基金會(huì)（TRF）提供財(cái)務(wù)支持這項(xiàng)研究。作者希望Jittaphoom先生Inphiban他們協(xié)助Panaphot Youngsuk先生在此工作。 參考文獻(xiàn) 1. 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ASME J Heat Transf 119:109–117 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū) 學(xué)院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí) 裝備10901 學(xué)生姓名 李遠(yuǎn)江 指導(dǎo)教師/職稱(chēng) 張慢來(lái) 1． 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì) 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間： 2013 年3月20日～2013年6月13日 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） 畢業(yè)設(shè)計(jì)所需資料： （1）錢(qián)頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 （2）史美中,王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)[M].南京：東南大學(xué)出版社，1989 （3）潘國(guó)昌,郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1996 （4）尾花英朗著,徐忠權(quán)譯.熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1982 原始數(shù)據(jù)： 設(shè)計(jì)要求：換熱器換熱面積為20平方米; 介質(zhì) 溫度(℃) 工作壓力（MPa） 粗苯 貧油 進(jìn)口 180 出口 165 1 富油 90 140 粗苯產(chǎn)量 8.25噸/每天 4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容 1）換熱器發(fā)展概述 2）方案設(shè)計(jì) 3）換熱計(jì)算 4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5）換熱性能預(yù)測(cè)及分析 6）殼體的有限元分析 5．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)文說(shuō)明書(shū)：字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字或1.2萬(wàn)字篇幅的內(nèi)容；翻譯：與研究課題有關(guān)的譯文不少于3千漢字（或2萬(wàn)印刷字符的外文原文的翻譯）；閱讀與研究課題相關(guān)的有代表性的參考文獻(xiàn)資料15篇以上。 繪圖要求： （1）總裝圖1張， （2）零件圖4張 （3）實(shí)體圖 6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求 AutoCAD、Aspen Plus、Ansys上機(jī)200小時(shí)。 任務(wù)書(shū)批準(zhǔn)日期 2011 年 3 月 20 日教研室(系)主任(簽字) 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2011年 3 月 28 日 指導(dǎo)教師(簽字) 完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名） III 長(zhǎng)江大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 題 目 名 稱(chēng) 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 過(guò)程裝備與控制工程10901班 學(xué) 生 姓 名 李遠(yuǎn)江 指 導(dǎo) 教 師 張慢來(lái) 輔 導(dǎo) 教 師 開(kāi)題報(bào)告日期 2011年4月19日 17 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 學(xué)生：李遠(yuǎn)江 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院（過(guò)程裝備與控制工程） 指導(dǎo)老師：張慢來(lái) 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 1 題目來(lái)源 題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際。 2 研究目的和意義 管殼式換熱器是石油、化工、輕工、食品、冶金及動(dòng)力等工業(yè)部門(mén)廣泛應(yīng)用的節(jié)能設(shè)備。相對(duì)水- 水管殼式換熱器而言，一般殼程流體流速較低，換熱熱阻較大，因此增強(qiáng)殼程換熱效果顯得尤為重要。近年來(lái)，人們采用各種各樣的管束支撐結(jié)構(gòu)來(lái)改變殼程流體的流動(dòng)形態(tài)，以求增強(qiáng)殼程換熱。其中螺旋折流板支撐結(jié)構(gòu)以其高效傳熱、低流阻的特點(diǎn)得到了人們的廣泛關(guān)注。 螺旋流換熱器是一種利用流體的渦旋流動(dòng)來(lái)強(qiáng)化殼程傳熱的換熱設(shè)備。渦旋流動(dòng)是流體沿一定螺旋角方向的曲線運(yùn)動(dòng)，因而是一種以較少能量克服流動(dòng)阻力的運(yùn)動(dòng)方式，在換熱器中采用螺旋折流板結(jié)構(gòu)時(shí)，可使殼程流場(chǎng)與溫度場(chǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同而獲得較高的強(qiáng)化傳熱效果。 換熱設(shè)備按照其功能可命名，如冷凝器、蒸發(fā)器、再熱器、過(guò)熱器等，按換熱部件的特點(diǎn)可分為：管殼式換熱器、翅片管式換熱器、板式換熱器（包括板片式換熱器和板翅式換熱器）。對(duì)于各型換熱器的強(qiáng)化換熱技術(shù)的研究，主要集中在對(duì)換熱器內(nèi)流體流態(tài)變化以及對(duì)各部件的參數(shù)優(yōu)化研究?jī)煞矫?，而?duì)換熱器部件參數(shù)的主要研究對(duì)象就是換熱管（板）排列方式（順排或叉排）、換熱管（板）排數(shù)、換熱管（板）間距大小、肋片布置間距、肋片形狀等。通常的研究方法包括：數(shù)值模擬計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法研究、理論研究三類(lèi) 本文通過(guò)設(shè)計(jì)一種合理結(jié)構(gòu)的螺旋換熱器，可以大大提高換熱效率，節(jié)省能耗，因此，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。是一種高效的換熱元件，廣泛應(yīng)用于各種換熱設(shè)備中，不僅可以強(qiáng)化傳熱，而且可以減少流動(dòng)阻力，熱效率比較高。 3 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱(chēng) 【1】郭丙然．最優(yōu)化技術(shù)在電廠熱力工程中的應(yīng)用[M]．北京：水利電力出版社，1986． 【2】馬重芳，顧維藻& 強(qiáng)化傳熱［M］( 北京科學(xué)出版社) 【3】張敏.唐曉初螺旋扭曲橢圓扁管的數(shù)值模擬[期刊論文]-制冷空調(diào)與電力機(jī)械 2011(1) 【4】金曉明.高磊.張瑩瑩.王娜.王旭光無(wú)折流板扭曲扁管熱交換器傳熱與流阻特性試驗(yàn)研究[期刊論文]-石油化工設(shè)備 2011(1) 【5】鮑偉.馬虎根.張希忠流體在螺旋管內(nèi)對(duì)流換熱和壓降性能的數(shù)值模擬[期刊論文]-上海理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2011(1) 【6】于洋.朱冬生.曾力丁.鄒靜扭曲管強(qiáng)化傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究[期刊論文]-化學(xué)工程 2011(2) 【7】楊勝.張頌.張莉.徐宏螺旋扁管強(qiáng)化傳熱技術(shù)研究進(jìn)展[期刊論文]-冶金能源 2010(3) 【8】劉慶亮.朱冬生.楊蕾螺旋扭曲扁管換熱器的研究進(jìn)展與工業(yè)應(yīng)用[期刊論文]-流體機(jī)械 2010(3) 【9】馬程華扭曲片管強(qiáng)化傳熱技術(shù)在SRT-Ⅳ型裂解爐上的應(yīng)用試驗(yàn)[期刊論文]-中外能源 2010(10) 【10】楊勝.張莉.徐宏.趙力偉螺旋扁管管外蒸汽冷凝雙側(cè)強(qiáng)化傳熱試驗(yàn)研究[期刊論文]-低溫與超導(dǎo) 2010(10) 【11】羅朝陽(yáng)管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究與進(jìn)展[期刊論文]-化學(xué)工程與裝備 2010(10) 【12】金弋螺旋隔板換熱器研究進(jìn)展[期刊論文]-化肥設(shè)計(jì) 2009(2) 【13】李安軍.邢桂菊.周麗雯換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究進(jìn)展[期刊論文]-冶金能源 2008(1) 【13】劉敏珊.宮本希.董其伍.Dong Qiwu 螺旋扁管的換熱性能研究[期刊論文]-石油機(jī)械 2008(2) 【14】劉乾.劉陽(yáng)子管殼式換熱器節(jié)能技術(shù)綜述[期刊論文]-化工設(shè)備與管道 2008(5) 【13】高學(xué)農(nóng).鄒華春.王端陽(yáng).陸應(yīng)生高扭曲比螺旋扁管的管內(nèi)傳熱及流阻性能[期刊論文]-華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 2008(11) 【14】李安軍.邢桂菊.周麗雯換熱器各種管束支撐的結(jié)構(gòu)與傳熱性能[期刊論文]-化工設(shè)備與管道 2008(2) 【15】卿德藩.鄒家柱螺旋扁管在油冷卻器中的污垢特性實(shí)驗(yàn)研究[期刊論文]-電站系統(tǒng)工程 2008(2) 【16】卿德藩.段小林.劉尹紅扭曲扁管在蒸發(fā)器中的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)研究[期刊論文]-化學(xué)工程 2008(7) 【17】高鵬.王晨.桑芝富螺旋扁管換熱器溫度串級(jí)模糊控制試驗(yàn)研究[期刊論文]-石油機(jī)械 2008(11) 【18】卿德藩.鄒家柱螺旋扁管冷凝器強(qiáng)化傳熱評(píng)價(jià)與應(yīng)用[期刊論文]-流體機(jī)械 2007(1) 【19】lncropera and de Witt, Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley ed., (1990). 【20】J. 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Korotaev，Author'sCertificateNo.370444,Otkrytiya,Izobreteniya,Promyshiennye Obraztsy,Tovarnye Znaki, No. 11 (2006). 4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 4.1 國(guó)內(nèi)換熱器研究現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)某些種類(lèi)的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)，形成了系列。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽機(jī)裝置中的航天火箭上的冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門(mén)。他的主要功能是保證工藝過(guò)程對(duì)戒指所要求的待定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器即可是一種單元設(shè)備，如加熱器、冷卻器等，也可是工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設(shè)備，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱交換熱的噸位約占整個(gè)工藝設(shè)備的20%有的甚至高達(dá)30%，其重要性可想而知。 4.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 美國(guó)傳熱研究（Heat?Transfer?Research?Inc.）即HTRI，是1962年發(fā)起組建的一個(gè)國(guó)際性、非贏利的合作研究機(jī)構(gòu)，會(huì)員數(shù)百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，積累了換熱器設(shè)計(jì)的豐富經(jīng)驗(yàn)，在傳熱機(jī)理、兩相流、振動(dòng)、污垢、模擬及測(cè)試技術(shù)方面作出了巨大貢獻(xiàn)。近年來(lái)，該公司在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)上發(fā)展很快，所開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件、各種換熱器工藝設(shè)計(jì)軟件計(jì)算精度準(zhǔn)確，不僅節(jié)省了人力，提高了效率，而且提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。目前國(guó)內(nèi)有近20家成為HTRI會(huì)員。 英國(guó)傳熱及流體服務(wù)中心（Heat?Transfer?andFluid?Flow?Service）即HTFS，于1967年成立，隸屬于英國(guó)原子能管理局。該中心有會(huì)員數(shù)百家，長(zhǎng)期從事傳熱與流體課題的研究，所積累的經(jīng)驗(yàn)和研究成果不僅廣泛用于原子能工業(yè)，而且用于一般工業(yè)。它最大特點(diǎn)是與各大學(xué)和企業(yè)合作，進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的課題研究，研究成果顯著。在傳熱與流體計(jì)算上更精確，開(kāi)發(fā)的HTFS、TASC各類(lèi)換熱器微機(jī)計(jì)算軟件備受歡迎，國(guó)內(nèi)有30多家企業(yè)成為會(huì)員。 4.3 發(fā)展趨勢(shì) 在二十世紀(jì)初，對(duì)于管殼式換熱器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)就被科學(xué)家提出，當(dāng)時(shí)對(duì)于這種新型的換熱設(shè)備開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的目的是為了滿(mǎn)足大型電廠對(duì)在較高壓力操作環(huán)境下運(yùn)行的需要。經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，對(duì)于管殼式換熱器設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，其已經(jīng)擁有比較完善的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)加工方法，同時(shí)其工作性能可以較好地滿(mǎn)足各種工藝需要。其中Bell-Delaware設(shè)計(jì)和Tinker的流路分析法是工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域地位最高的兩種方法。 但是，隨著高科技手段在換熱設(shè)備之中不斷引入，對(duì)于換熱器在特殊環(huán)境下的適應(yīng)性的要求越來(lái)越高，而且對(duì)于設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求越來(lái)越苛刻，但是管殼式換熱器所具備的優(yōu)勢(shì)越趨明顯，因?yàn)槠浔旧淼脑O(shè)計(jì)初衷就是為了滿(mǎn)足在這些苛刻的工作條件。換熱器是化工、石油、能源等各工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的單元設(shè)備之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中換熱器的投資大約占設(shè)備總投資的30%,在煉油廠中占全部工藝設(shè)備的40%左右,海水淡化工藝裝置則幾乎全部是由換熱器組成的。對(duì)國(guó)外換熱器市場(chǎng)的調(diào)查表明,雖然各種板式換熱器的競(jìng)爭(zhēng)力在上升,但管殼式換熱器仍占主導(dǎo)地位約64%。新型換熱元件與高效換熱器開(kāi)發(fā)研究的結(jié)果表明,列管式換熱器已進(jìn)入一個(gè)新的研究時(shí)期,無(wú)論是換熱器傳熱管件,還是殼程的折流結(jié)構(gòu)都比傳統(tǒng)的管殼式換熱器有了較大的改變,其流體力學(xué)性能、換熱效率、抗振與防垢效果從理論研究到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面也均有了新的進(jìn)步。 5 主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 5.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容 1）換熱器發(fā)展概述 2）方案設(shè)計(jì) 3）換熱計(jì)算 4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5）換熱性能預(yù)測(cè)及分析 6）殼體的有限元分析 5.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)知的研究方向 5.2.1 旋風(fēng)除塵器的優(yōu)點(diǎn) 換熱器傳熱與流體流動(dòng)計(jì)算的準(zhǔn)確性，取決于物性模擬的準(zhǔn)確性。因此，物性模擬一直為傳熱界重點(diǎn)研究課題之一，特別是兩相流物性模擬。兩相流的物性基礎(chǔ)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室實(shí)際工況的模擬，這恰恰是與實(shí)際工況差別的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際工況很復(fù)雜，準(zhǔn)確性主要體現(xiàn)與實(shí)際工況的差別。純組分介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)基本上準(zhǔn)確，但油氣組成物的數(shù)據(jù)就與實(shí)際工況相差較大，特別是帶有固體顆粒的流體模擬更復(fù)雜。為此，要求物性模擬在實(shí)驗(yàn)手段上更加先進(jìn)，測(cè)試的準(zhǔn)確率更高。從而使換熱器計(jì)算更精確，材料更節(jié)省。物性模擬將代表?yè)Q熱器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。 5.2.2 分析設(shè)計(jì)的研究 分析設(shè)計(jì)是近代發(fā)展的一門(mén)新興學(xué)科，美國(guó)ANSYS軟件技術(shù)一直處于國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，通過(guò)分析設(shè)計(jì)可以得到流體的流動(dòng)分布場(chǎng)，也可以將溫度場(chǎng)模擬出來(lái)，這無(wú)疑給流路分析法技術(shù)帶來(lái)發(fā)展，同時(shí)也給常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算帶來(lái)更準(zhǔn)確、更便捷的手段。在超常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算中，可模擬出應(yīng)力的分布圖，使常規(guī)方法無(wú)法得到的計(jì)算結(jié)果能更方便、快捷、準(zhǔn)確地得到，使換熱器更加安全可靠。這一技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，將帶來(lái)技術(shù)水平的飛躍。將會(huì)逐步取代強(qiáng)度試驗(yàn)，擺脫實(shí)驗(yàn)室繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度。 5.2.3 大型化及能耗研究 換熱器將隨裝置的大型化而大型化，直徑將超過(guò)5m，傳熱面積將達(dá)到單位10000m2，緊湊型換熱器將越來(lái)越受歡迎。板殼式換熱器、折流桿換熱器、板翅式換熱器、板式空冷器將得到發(fā)展，振動(dòng)損失將逐漸克服，高溫、高壓、安全、可靠的換熱器結(jié)構(gòu)將朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、重量輕發(fā)展。隨著全球水資源的緊張，循環(huán)水將被新的冷卻介質(zhì)取代，循環(huán)將被新型、高效的空冷器所取代。保溫絕熱技術(shù)的發(fā)展，熱量損失將減少到目前的50％以下。 5.2.4 強(qiáng)化技術(shù)研究 各種新型、高效換熱器逐步取代現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品。電場(chǎng)動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)、添加物強(qiáng)化沸騰傳熱技術(shù)、通入惰性氣體強(qiáng)化傳熱技術(shù)、滴狀冷凝技術(shù)、微生物傳熱技術(shù)、磁場(chǎng)動(dòng)力傳熱技術(shù)將會(huì)在新的世紀(jì)得到研究和發(fā)展。同心管換熱器、高溫噴流式換熱器、印刷線路板換熱器、穿孔板換熱器、微尺度換熱器、微通道換熱器、流化床換熱器、新能源換熱器將在工業(yè)領(lǐng)域及其它領(lǐng)域得到研究和應(yīng)用。 5.2.5 新材料研究 材料將朝著強(qiáng)度高、制造工藝簡(jiǎn)單、防腐效果好、重量輕的方向發(fā)展。隨著稀有金屬價(jià)格的下降，鈦、鉭、鋯等稀有金屬使用量將擴(kuò)大，CrMo鋼材料將實(shí)現(xiàn)不預(yù)熱和后熱的方向發(fā)展。 5.2.6 控制結(jié)垢及腐蝕的研究 國(guó)內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是20世紀(jì)60～70年代從國(guó)外照搬而來(lái)。四十年來(lái)，污垢研究技術(shù)發(fā)展緩慢。隨著節(jié)能、增效要求的提高，污垢研究將會(huì)受到國(guó)家的重視和投入。通過(guò)對(duì)污垢形成的機(jī)理、生長(zhǎng)速度、影響因素的研究，預(yù)測(cè)污垢曲線，從而控制結(jié)垢，這對(duì)傳熱效率的提高將帶來(lái)重大的突破。保證裝置低能耗、長(zhǎng)周期運(yùn)行，超聲防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。腐蝕技術(shù)的研究將會(huì)有所突破，低成本的防腐涂層特別是金屬防腐鍍層技術(shù)將得到發(fā)展，電化學(xué)防腐技術(shù)成為主導(dǎo)。 6 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必備的工作條件及解決辦法 6.1 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的工作條件 復(fù)習(xí)大學(xué)四年所學(xué)的有關(guān)力學(xué)和過(guò)程裝備及計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)有關(guān)換熱器及其各個(gè)零件的加工、制造和裝配知識(shí)，結(jié)合三次生產(chǎn)實(shí)習(xí)及實(shí)踐和市場(chǎng)考察，充分了解與換熱器有關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí)，通過(guò)科學(xué)的組織調(diào)研，計(jì)算分析，設(shè)計(jì)，繪圖，從而把方案設(shè)想轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)思路及方法，可以加工為產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品。 6.2 工具書(shū)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件 化工設(shè)計(jì)手冊(cè)和化工漢英詞典、AutoCAD2007 Solidworks ANSYS 等等計(jì)算機(jī)輔助軟件。 7 工作的主要階段、進(jìn)度，與時(shí)間安排 第一周 3月15-21日 選題，定畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二周 3月22-28日 查找資料，外文翻譯 第三周 4月1-18日 寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 第四周 4月19-26日 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告找老師修改 第五周 4月27-30日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 第六周 5月1-6日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 第七周 5月7-14日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 第八周 5月15-20日 學(xué)習(xí)相關(guān)軟件 第九周 5月21-25日 做出設(shè)計(jì)方案 第十周 5月26-30日 繪制零件圖與裝備圖 第十一周 6月1-5日 撰寫(xiě)畢業(yè)論文并修改 第十二周 寫(xiě)畢業(yè)論文及修改審查 8 指導(dǎo)老師審查意見(jiàn) 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)審意見(jiàn) 學(xué)生姓名 李遠(yuǎn)江 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 裝備10901班 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))題目 螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 張慢來(lái) 職 稱(chēng) 評(píng)審日期 評(píng)審參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問(wèn)題與不足。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。 評(píng)審意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_______分 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) 學(xué)生姓名 李遠(yuǎn)江 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 裝備10901班 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))題目 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 評(píng)閱教師 職 稱(chēng) 評(píng)閱日期 評(píng)閱參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問(wèn)題與不足。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。 評(píng)語(yǔ)： 評(píng)閱教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_______分 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定 學(xué)生姓名 李遠(yuǎn)江 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 裝備10901班 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))題目 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 答辯時(shí)間 年 月 日 ～ 時(shí) 答辯地點(diǎn) 一、答辯小組組成 答辯小組組長(zhǎng)： 成 員： 二、答辯記錄摘要 答辯小組提問(wèn)（分條摘要列舉） 學(xué)生回答情況評(píng)判 三、答辯小組對(duì)學(xué)生答辯成績(jī)的評(píng)定（百分制）：_______分 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))最終成績(jī)?cè)u(píng)定(依據(jù)指導(dǎo)教師評(píng)分、評(píng)閱教師評(píng)分、答辯小組評(píng)分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)分的相關(guān)規(guī)定) 等級(jí)(五級(jí)制)：_______ 答辯小組組長(zhǎng)(簽名) ： 秘書(shū)(簽名)： 年 月 日 院(系)答辯委員會(huì)主任(簽名)： 院(系)(蓋章) 螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)摘要 學(xué)生：李遠(yuǎn)江，機(jī)械工程學(xué)院（過(guò)程裝備與控制工程） 指導(dǎo)教師：張慢來(lái)，機(jī)械工程學(xué)院 [摘要] 螺旋板式換熱器是一種低壓將換熱器，雖然螺旋板式換熱器在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越多，但很多工藝計(jì)算往往以來(lái)外國(guó)公司，主要原因是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)少，不足以歸納出螺旋繞流流動(dòng)和傳熱關(guān)聯(lián)式。本論文針對(duì)螺旋板式換熱器，采用計(jì)算與數(shù)值模擬的方法研究其殼程流體的換熱性能和流動(dòng)阻力，提出螺旋流流動(dòng)傳熱系數(shù)及阻力關(guān)聯(lián)式，豐富流體流動(dòng)和傳熱理論，并為螺旋板式換熱器的工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。 在計(jì)算方面，設(shè)計(jì)了不同進(jìn)出口液體的溫度，得到了熱液體在定性溫度下，熱貧油與熱富油的物理參數(shù)，做了傳熱工藝等計(jì)算。為了改善外殼與螺旋板的連接結(jié)構(gòu)，提高外殼的承壓能力，設(shè)計(jì)了由兩圈環(huán)組合焊接而成的圓筒作為螺旋板式換熱器的外殼，又通過(guò)合理的焊接，有效避免了角焊接的存在，提高了可拆式螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)可靠性。 在數(shù)值模擬部分，利用CFD軟件，分析了圓形、橢圓形、方形和棱形定距柱螺旋通道的傳熱及流動(dòng)特性，并將其綜合性能進(jìn)行了比較。數(shù)值模擬結(jié)果表明：1）三角形排列沿長(zhǎng)軸繞流時(shí)的橢圓形定距柱螺旋通道的綜合性能高于圓形定距柱螺旋通道的綜合性能，當(dāng)a/b=2.0~2.5時(shí)，橢圓形定距柱螺旋通道的綜合性能指數(shù)最高；2）對(duì)于沿長(zhǎng)軸繞流時(shí)的橢圓形定距柱，三角形排列時(shí)的綜合性能高于正方形排列時(shí)的綜合性能；3）沿長(zhǎng)軸繞流時(shí)的綜合性能高于沿短軸繞流時(shí)的性能；4）在同樣的排列方式，方形和棱行螺旋通道的綜合性能均不如圓形定距柱螺旋通道的綜合性能。 綜合計(jì)算結(jié)果和數(shù)據(jù)模擬結(jié)果，橢圓形定距柱螺旋板式換熱器的綜合性能優(yōu)于圓形距柱的綜合性能，在a/b=2.0~2.5時(shí)綜合性能最優(yōu)。 [關(guān)鍵詞] 螺旋板式換熱器 強(qiáng)化傳熱 定距柱 壓力降 數(shù)值模擬 The design summary of the Spiral plate heat exchange [Abstract] Spiral plate heat exchanger is a low pressure heat exchangers,although more and more spiral plate heat exchangers are being applicated in the country,but many technology are relying on the computing technology,the main reason is that the experimental datas are so less ,which can not enough to sum up the flount of the spiral arounding flow .In In this thesis, the main purpose is to research spiral plate heat exchangers, wei use computational methods and numerical simulations to study the shell-side fluid flow resistance and heat transfer performance ,of which proposed helical flow resistance of flow and heat transfer coefficient and the relational, rich fluid flow and heat transfer theory, and spiral plate heat exchanger for the engineering design and application of reference. In computing terms, the design temperature of the liquid of different export obtained qualitative temperature hot liquid, hot lean physical and thermal parameters of the oil-rich, so the heat transfer process and other computing. In order to improve the connection between the shell and the spiral plate structure, improve the ability of the pressure shell, designed by the combination of two laps ring welded cylinders as spiral plate heat exchanger shell, but also through reasonable welding, effectively avoiding the fillet weld presence, improved detachable spiral plate heat exchanger structure reliability. In the part of computer calculation ,it is carried out by virtue of computatonal Fliud Dynamics (CFD) SOFTWARE.An investigation has been performed to analyze the heat transfer characteristics and flow behavioas in the spiral channel with staggered concleded as major axis with triabgle arrangement is higher than of circular pin fins and the overrall number k of a/b=2.0~2.5 elliptic pin fins of circular pin fin and the triangle arrangement is higher than that of square arrangement ;c)overall capability of the spiral channel with ellipitic pin fins of the spiral channel with cube-shaped and diamond-shaped pin fins is lower than that of circular pin fins with the same arrangement way . As a result ,overall capability of heat transfer and flow of the speral plate heat exchjanger with elliptic pin fins superior to that of circular pin fins,and the overall capability number k of a/b=2.0~2.5 ellipitic pin fins spiral channel is the highest. [Key Words] spiral plate heat exchanger , heat transfer enhancement , pin fins ,dropping pressure the simulationcal numercal '