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 專業(yè)過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指導(dǎo)教師/職稱 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： 年 3 月 日～ 年 6 月 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：錢頌文.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 ）貧油 180 165粗苯 富油進(jìn)口90出口1401粗苯產(chǎn)量3．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4．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 2 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 年 3 月 日 教 研 室 (系 )主 任 (簽 字 ) 任 務(wù) 書(shū) 下 達(dá) 日 期 年 3 月 日 指 導(dǎo) 教 師 (簽 字 ) 完 成 任 務(wù) 日 期 年 月 日 學(xué)生（簽名） 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題 目 名 稱 螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開(kāi)題報(bào)告日期 年 4 月 19 日 螺 旋 板 式 換 熱 器 的 設(shè) 計(jì)1 畢 業(yè) 論 文 題 目 來(lái) 源生產(chǎn)實(shí)踐2 畢 業(yè) 論 文 選 題 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 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【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. F. Durastanti, Mod61isation d'un systhme thermique complexe: la centrale THEK 2, Th~sede doctorat de l'Universit6 de Provence, (1985).【21】Zienkiewicz and Morgan, Finite elements and approximation, Wiley ed., (1983).【22】Sedriks, A.J.: Stress corrosion cracking of stainless steels. In:Stress corrosion cracking. ASM, Materials Park (1992)【23】 1.V. Ya. Gal'tsov and V. M. Korotaev，Author'sCertificateNo.370444,Otkrytiya,Izobreteniya,Promyshiennye Obraztsy,Tovarnye Znaki, No. 11 (2006).4 國(guó) 內(nèi) 外 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢(shì) 與 研 究 的 主 攻 方 向 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)行專門的課題研究，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。我國(guó)對(duì)某些種類的換熱器已經(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。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。5 主 要 研 究 內(nèi) 容 、 需 重 點(diǎn) 研 究 的 關(guān) 鍵 問(wèn) 題 及 解 決 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 物性模擬研究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。七 、 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 寫開(kāi)題報(bào)告第四周 4 月 19-26 日 撰寫開(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 撰寫畢業(yè)論文并修改第十二周 寫畢業(yè)論文及修改審查八 、 指 導(dǎo) 教 師 審 查 意 見(jiàn)I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 專業(yè)過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指導(dǎo)教師/職稱 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：3 月 20 日～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）貧油 180 165粗苯 富油進(jìn)口90出口1401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II1）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 年 3 月 20 日 教 研 室 (系 )主 任 (簽 字 ) 任 務(wù) 書(shū) 下 達(dá) 日 期 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畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 題 目 名 稱 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開(kāi)題報(bào)告日期 4螺旋換熱器的設(shè)計(jì)學(xué)生： 機(jī)械工程學(xué)院（過(guò)程裝備與控制工程） 指導(dǎo)老師： 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 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【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5出版社，1986．【2】馬重芳，顧維藻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 17capability 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'答辯稿,主講人：,,指導(dǎo)老師：,螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì),研究課題的意義與前景,研究課題的意義螺旋板式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。 采用螺旋板式結(jié)構(gòu)，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。 可大大提高換熱效率，節(jié)省能耗，還可以強(qiáng)化傳熱，而且能減少流動(dòng)阻力，熱效率比較高。,研究課題的意義與前景,研究課題的前景目前，螺旋板式換熱器是能源工程項(xiàng)目中使用最為廣泛的換熱器結(jié)構(gòu)形式，其屬于螺旋換熱器的一種。板式換熱器的特點(diǎn)是：換熱器結(jié)構(gòu)牢靠，使用可靠；歷史悠久，制造使用的各技術(shù)環(huán)節(jié)已達(dá)到成熟；適應(yīng)性較高，使用范圍大。,研究課題的意義與前景,研究課題的前景面對(duì)能源危機(jī)，在工程節(jié)能中高效節(jié)能設(shè)備的研發(fā)是重要途徑，如新式換熱設(shè)備的研發(fā)開(kāi)發(fā)。換熱器可以根據(jù)工藝過(guò)程的要求來(lái)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行溫度和熱量控制，同是還能對(duì)余熱、廢熱進(jìn)行行之有效的回收利用甚至再生產(chǎn)，因此換熱器在相當(dāng)范圍內(nèi)的工業(yè)部門成為廣泛使用的工藝設(shè)備。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案本文確定的換熱器是可拆式螺旋板換熱器。可拆式螺旋板換熱器由外殼、螺旋體、進(jìn)出口管及端蓋墊片密封結(jié)構(gòu)等四大部分組成。螺旋體用兩張平行的鋼板卷制而成，具有兩個(gè)彼此隔絕的供介質(zhì)流動(dòng)的矩形截面通道（如圖所示）。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案螺旋板結(jié)構(gòu)是，它的一個(gè)通道兩端全焊死，另一通道的兩端全部敞開(kāi)，兩端面密封采用端蓋加墊片的可拆結(jié)構(gòu)稱為Ⅲ型（如圖所示），僅單一通道能進(jìn)行機(jī)械清洗。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案介質(zhì)在螺旋板式換熱器內(nèi)的流動(dòng)形式主要有三種：（1）兩側(cè)流體均呈螺旋形流動(dòng)，熱流體由換熱器中心進(jìn)入從里向外流動(dòng)，冷流體則由螺旋板換熱器的周邊向里流動(dòng)，如圖a所示；（2）一側(cè)流體在全焊死通道做螺旋形流動(dòng)，另一側(cè)流體則穿越敞開(kāi)通道呈軸向流動(dòng)，型換熱器即采用該種流動(dòng)形式，見(jiàn)圖4b；（3）一側(cè)流體呈螺旋形流動(dòng)，另一側(cè)流體是軸向流和螺旋流的組合見(jiàn)圖c，常用于冷凝器和蒸發(fā)器。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案通常在卷制前，會(huì)預(yù)先在鋼板上接觸焊若干定距柱，以使通道間隙沿螺旋長(zhǎng)度方向保持不變這些定距柱一般成正方形或者三角形排列，且隨著半徑增大其間距減小，一可確保螺旋體具有足夠剛度。為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏，螺旋通道端部必須進(jìn)行密封，一般采用端蓋墊片密封結(jié)構(gòu)（如圖所示）。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案預(yù)想設(shè)計(jì)的實(shí)體圖如下,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析1、密封結(jié)構(gòu)分析：密封結(jié)構(gòu)好壞，直接影響到螺旋板換熱器能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。即使微小內(nèi)泄漏使冷熱流體相混，也會(huì)導(dǎo)致傳熱不能正常進(jìn)行，因此端面密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)螺旋板換熱器來(lái)說(shuō)是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏，螺旋通道端部必須進(jìn)行密封，采用封頭墊片密封結(jié)構(gòu)（如下圖示）。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏，螺旋通道端部必須進(jìn)行密封，采用封頭墊片密封結(jié)構(gòu)。封頭通過(guò)焊接法蘭，螺栓等于外殼和螺旋板相連，螺旋通道采用墊入鋼條焊接密封。為了提高可拆式螺旋板換熱器的耐壓能力和密封性能，開(kāi)發(fā)了如下圖所示的橢圓形端蓋結(jié)構(gòu)，它將介質(zhì)與大氣之間的外密封和螺旋通道間介質(zhì)的內(nèi)密封分開(kāi)解決。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析橢圓形封頭、筒體法蘭和墊片起著防止介質(zhì)向大氣泄漏的作用，密封板則起著防止各圈螺旋通道內(nèi)介質(zhì)短路的作用。密封板外邊緣通過(guò)法蘭墊片壓緊，設(shè)計(jì)時(shí)要保證密封板面比筒體法蘭密封面低0.2mm左右，以免影響螺栓強(qiáng)度。對(duì)于可拆式螺旋板換熱器，為保證密封板與螺旋端面的緊密貼合，需要在橢圓形端蓋內(nèi)中心部分焊接一定直徑的鋼管，鋼管另一端焊有壓環(huán)，壓環(huán)與密封板間有一比法蘭密封面低的壓環(huán)墊片，這樣運(yùn)行過(guò)程密封板中心會(huì)受到鋼管的壓力，密封更可靠。（如圖）,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析2、外殼結(jié)構(gòu)分析：螺旋板換熱器的外殼是承受內(nèi)壓或外壓的部件，為了提高外殼的承壓能力,往往采用增加最外圈螺旋板厚度的方法。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)了由兩半圓環(huán)組合焊接而成的圓筒作為螺旋板式換熱器的外殼，具體如圖所示。其中的關(guān)鍵零件是連接板，它一首先與螺旋體末端對(duì)接焊接，然后再與兩半圓外殼焊接，有效避免了角焊縫的存在，提高了可拆式螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)可靠性。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析2、外殼結(jié)構(gòu)分析：螺旋板換熱器的外殼是承受內(nèi)壓或外壓的部件，為了提高外殼的承壓能力,往往采用增加最外圈螺旋板厚度的方法。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)了由兩半圓環(huán)組合焊接而成的圓筒作為螺旋板式換熱器的外殼，具體如圖6所示。其中的關(guān)鍵零件是連接板，它一首先與螺旋體末端對(duì)接焊接，然后再與兩半圓外殼焊接，有效避免了角焊縫的存在，提高了可拆式螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)可靠性。 下圖為螺旋板換熱器的側(cè)向接管型式,研究課題的任務(wù)目標(biāo),,研究成果,實(shí)體圖,研究成果,爆炸截圖,研究成果,裝配體爆炸運(yùn)動(dòng)圖,設(shè)計(jì)感想,通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)對(duì)旋板式換熱器有了充足的了解。提高了我對(duì)做此類任務(wù)的能力，加強(qiáng)了我作圖能力，以及對(duì)各有關(guān)軟件的應(yīng)用能力。在完成任務(wù)過(guò)程中讓我體會(huì)了到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并試圖解決問(wèn)題的樂(lè)趣，在多次與老師和同學(xué)們的交流中讓我感受到了團(tuán)結(jié)、友情、互助的力量，是我在這次任務(wù)中成長(zhǎng)，在其中得到了一句箴言----堅(jiān)持就是勝利！,,謝謝觀賞！,,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。周圍的空氣被用作而熱水用于工作流體在殼側(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( )2mCp 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)的貝賽爾第一種類的作用解答，定義 第一種類的 0 種I1 修改過(guò)的貝賽爾作用解答，定義 第二種類的 1 種J Colburn j 因素 Ko 修改過(guò)的貝賽爾作用解答，定義 第二種類的 0種K1 修改過(guò)的貝賽爾作用解答，定義 第二種類的 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Subscriptsa 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 類型， 0.1 ±0.03 數(shù)據(jù)列表(k) 0.04濕氣發(fā)射機(jī) 0.5 ±0.223 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?？梢越o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?？梢越o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，修改過(guò)的貝賽爾作用解答，0，是第一種類，修改過(guò)的貝賽爾作用解答，1，是第二種類，修改過(guò)的貝賽爾作用解答，0，是第二種類，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 水溫的變化和管圍住溫度在層數(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 Ta，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)?？諝鈧?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）。可以清楚地看到，隨這個(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)螺旋盤繞翅片銅管，每一個(gè)有七個(gè)回合。鋁周圍的銅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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