面向超大型空分板翅換熱器的導(dǎo)流增效結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、空分裝備超大型化與低能耗化發(fā)展，對板翅換熱器的導(dǎo)流增效性能提出了越來越高的要求。如何高效、快速達(dá)到指定換熱要求，提升超大型空分裝備生產(chǎn)效率，成為當(dāng)前空分領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。本文在分析板翅換熱器傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及傳統(tǒng)翅片結(jié)構(gòu)流體流動的基礎(chǔ)上，圍繞著超大型空分裝備板翅換熱器導(dǎo)流增效結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題開展相關(guān)研究，著重分析了板翅換熱器長程流道導(dǎo)流增效技術(shù)、仿生翅片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、多流道擴(kuò)展傳熱面技術(shù)以及導(dǎo)流結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)四部分內(nèi)容。研究了不同流道

2、以及新型翅片結(jié)構(gòu)下，板翅換熱器內(nèi)部流體流動與傳熱特性，并采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式對板翅換熱器內(nèi)部流體流動與傳熱問題進(jìn)行研究。
　　本文組織結(jié)構(gòu)如下:
　　第1章，介紹了超大型空分裝備的組成以及作為超大型空分關(guān)鍵組成部分的板翅換熱器導(dǎo)流增效機(jī)理與導(dǎo)流增效特點(diǎn)。分析了超大型空分裝備的發(fā)展與研究現(xiàn)狀，同時給出板翅換熱器內(nèi)部流體流動描述，對板翅換熱器導(dǎo)流增效相關(guān)研究進(jìn)行歸納，并指出當(dāng)前常用的板翅換熱器結(jié)構(gòu)在導(dǎo)流增效應(yīng)用中存

3、在的不足。本章最后給出了論文的主要研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)。
　　第2章，研究了板翅換熱器導(dǎo)流增效中的長程流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。在分析板翅換熱器流道結(jié)構(gòu)對流體流動以及傳熱影響的基礎(chǔ)上，提出一種側(cè)向M型流道結(jié)構(gòu)，通過改變流道內(nèi)流體流動方向，強(qiáng)化流體的湍流作用，同時延長流體的傳熱距離，達(dá)到增強(qiáng)換熱器傳熱性能的目的。對比傳統(tǒng)流道結(jié)構(gòu)與新型流道結(jié)構(gòu)下板翅換熱器內(nèi)部流體流動過程中流場變化，驗(yàn)證新型流道結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流增效作用。
　　第3章，借鑒了海洋

4、生物結(jié)構(gòu)中的擾流現(xiàn)象，分析海洋生物結(jié)構(gòu)對流體流動影響，同時結(jié)合生物結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)流與擾流特征，提出一種帶仿生微凸結(jié)構(gòu)的板翅換熱器導(dǎo)流增效翅片。建立板翅換熱器微凸翅片結(jié)構(gòu)分析模型，并推導(dǎo)了帶微凸結(jié)構(gòu)的板翅換熱器內(nèi)部流體流動與導(dǎo)流增效計(jì)算。對比目前常用的傳統(tǒng)翅片結(jié)構(gòu)下板翅換熱器傳熱性能，可以看出微凸結(jié)構(gòu)導(dǎo)流增效翅片明顯改善板翅換熱器內(nèi)流體的湍流效應(yīng)，更好的實(shí)現(xiàn)了換熱器同層翅片不同流道內(nèi)流體的溫度均衡效果，提升換熱器的傳熱性能。
　　第4章

5、，研究了板翅換熱器導(dǎo)流增效中的多流道擴(kuò)展傳熱面技術(shù)。板翅換熱器入口流道內(nèi)翅片不同排列方式不僅影響流道寬度、流體的流動速度，同時對換熱器的能耗與換熱量也有一定的影響。針對板翅換熱器入口不同翅片排列容易引起的流體流動以及傳熱問題，分析了不同排列方式的板翅換熱器入口流體流動與導(dǎo)流增效關(guān)系。通過分析不同翅片排列換熱器導(dǎo)流增效機(jī)理，引出板翅換熱器入口翅片排列導(dǎo)致的流體流動速度過快、壓差較大與傳熱面積增加的解決方法，同時針對不同翅片排列方式下網(wǎng)格剖

6、分以及壁面位置引起的質(zhì)量與能量平衡問題進(jìn)行分析，并給出不同翅片排列方式下板翅換熱器性能評價標(biāo)準(zhǔn)。
　　第5章，研究了板翅換熱器導(dǎo)流增效中的多目標(biāo)優(yōu)化與流體均布技術(shù)?？紤]到空分裝備超大型化引起板翅換熱器入口位置縱向方向上各層流道之間存在流體分布不均勻問題，采用正交實(shí)驗(yàn)方法建立板翅換熱器入口導(dǎo)流結(jié)構(gòu)非線性優(yōu)化函數(shù)，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法相結(jié)合的方式對導(dǎo)流結(jié)構(gòu)上孔的結(jié)構(gòu)以及流體流動參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到滿足給定參數(shù)范圍的板翅換熱器導(dǎo)流結(jié)