換熱器直接設計法研究與應用.pdf

1、在換熱器設計中，由于各設計目標之間存在的矛盾性及某些不確定性，使得構造目標函數最優(yōu)點集的隸屬函數非常困難。這種矛盾性往往表現為提高換熱器傳熱能力的同時，卻以消耗較多的更高品位的能量作為代價；而流體物性參數的變化又是產生某些不確定性的主要因素。傳統的換熱器設計方法未能從根本上解決這些問題，應該在設計方法上作一些突破性變革，綜合考慮換熱器設計中的目標函數及不確定性因素，發(fā)展新的設計方法，以適應換熱器強化傳熱技術的發(fā)展。 基于此，本文

2、依據傳熱學、流體力學、熱力學的基本理論，研究了一種建立在幾何相似性原理基礎上的換熱器設計方法--直接設計法(Direct-Sizing)。本文分析了直接設計法的理論基礎、歸納了設計步驟，指出確定傳熱過程的溫度曲線及阻力曲線是該方法的關鍵；本文還分析了流體的流動狀態(tài)、傳熱溫差等對溫度曲線的影響，以及換熱器結構的變化對阻力曲線的影響，討論了在設計區(qū)域確定最佳設計點的基本方法。 本文還提出了考慮冷、熱流體物性變化的換熱器分段設計的方法

3、。該方法將整個換熱器分成有限段，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，再應用對數平均溫差法(LMTD)確定各段傳熱面積，從而完成換熱器整體設計。應用分段設計法獲得的結果更為精確，更能反映傳熱過程的實際。 對于直接設計法的應用研究，本文選取了螺旋折流板式換熱器作為設計實例。在設計過程中，本文分析了目前通用的非連續(xù)型螺旋折流板的不足，設計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構特點及其局部