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

1、可拆式螺旋板換熱器(Detachable spiral heat exchanger，簡稱DSHE)作為一種典型的緊湊式換熱器，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、傳熱效率高、阻力小、易于清洗檢修等諸多優(yōu)點，但其現(xiàn)有設(shè)計因缺少系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，影響了其推廣應(yīng)用。本論文針對可拆式螺旋板換熱器設(shè)計過程的一些關(guān)鍵問題展開研究，給出了其關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)的計算方法，完成了倒錐平蓋的理論建模、有限元分析和實驗測試，模擬了無相變流體在螺旋通道內(nèi)的流場、壓力場、溫度場的

2、分布和性能影響因素，開發(fā)了適于可拆式螺旋板換熱器設(shè)計、校核計算的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，以不等間距螺旋通道為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了螺旋體有或無外包殼以及兩個長軸方向共四種組合情況下的螺旋板換熱器的通用幾何計算公式，并從結(jié)構(gòu)與流動參數(shù)兩方面對可拆式螺旋板換熱器的設(shè)計進(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、厚度等對倒錐平蓋中心最大變形的影響。理論模型計算結(jié)果、有限元分析結(jié)果與實驗測試結(jié)果吻合較好，滿足工程計算的精度要求，從而驗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)部流動與傳熱的數(shù)學(xué)模型，模擬得到了其內(nèi)部流場、壓力場和溫度場的分布情況，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、接管形式等對換熱器性能的