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板式滑油冷却器传热性能研究

作　者: 王佳卓
导　师: 阎昌琪
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: 板式滑油冷却器圆形波纹板板壳式换热器耐高压强化换热
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

滑油冷却器是一种在能源动力领域应用广泛的换热设备。提高滑油冷却器的换热效率、减小其体积能够节省空间及降低成本。传统的滑油冷却器采用管壳式换热器，其结构紧凑度低、体积大、重量沉。为解决上述问题，本文研究了板式换热器用做滑油冷却器的传热与阻力特性。板式换热器是一种小型高效的换热器，将其应用于滑油冷却器比管壳式滑油冷却器更具优势。但传统板式换热器承压能力差，不能在高压工况下使用。通过分析各种板式换热器的结构特点，探明了影响板式换热器承压性能的关键因素，研究设计了一种耐高压的圆形波纹板板壳式换热器。这种板式滑油冷却器采用圆形波纹板做为传热元件，并具有结构紧凑、体积小、耐高压的优点。以68号润滑油及冷却水为介质，通过大量实验研究了圆形波纹板板壳式换热器作滑油冷却器时的传热与阻力特性。设计工况下，其换热系数达到431.4w/(m2·℃)，阻力为62.4kPa。同时分析了实验结果并拟合出其传热、阻力关联式。对其它常见的板式换热器也进行了实验研究，分析了其传热与阻力特性。同时对圆形波纹板板壳式换热器与其他板式换热器的传热特性与结构特点进行对比分析，得出了圆形波纹板板壳式换热器是一种耐高压、紧凑、高效的滑油冷却器的结论。比较分析了圆形波纹板板壳式换热器与光管换热器及两种强化管换热器的传热性能，满足设计要求的情况下，圆形波纹板板壳式换热器的体积是光管换热器的52.1%，得出了板式滑油冷却器是一种更小型化的滑油冷却器的结论。同时分析了圆形波纹板板壳式换热器与管壳式换热器相比换热能力更强的原因。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 研究背景  11
  1.2 强化换热技术的研究现状  11-17
    1.2.1 强化换热的途径  12-13
    1.2.2 滑油冷却器强化换热技术的发展现状  13-15
    1.2.3 板式换热器的研究现状  15-17
  1.4 本章小结  17-19
第2章板式滑油冷却器的结构研究  19-29
  2.1 板式换热器的分类  19
  2.2 板式换热器的结构及特性  19-24
    2.2.1 可拆式板式换热器  19-21
    2.2.2 钎焊式板式换热器  21-22
    2.2.3 全焊式板式换热器  22-23
    2.2.4 板壳式换热器  23-24
  2.3 耐高压的板式滑油冷却器结构设计与研究  24-28
    2.3.1 波纹板结构设计  25-26
    2.3.2 波纹板连接方式设计  26
    2.3.3 换热器整体结构设计  26-28
    2.3.4 圆形波纹板板壳式换热器两侧流道特性分析  28
  2.4 本章小结  28-29
第3章实验装置及实验方法  29-39
  3.1 实验系统  29-31
    3.1.1 润滑油循环系统  29-30
    3.1.2 冷却水循环系统  30
    3.1.3 电加热系统  30
    3.1.4 控制系统  30
    3.1.5 数据采集系统  30-31
  3.2 实验元件  31-34
    3.2.1 圆形波纹板板壳式换热器实验元件  31
    3.2.2 方形板壳式换热器实验元件  31-32
    3.2.3 钎焊式板式换热器实验元件  32
    3.2.4 参与对比的管壳式换热器实验元件  32-34
  3.3 实验参数的测量  34-36
    3.3.1 温度的测量  34-35
    3.3.2 流量的测量  35
    3.3.3 压差的测量  35-36
  3.4 实验方案和实验步骤  36-37
    3.4.1 实验条件  36
    3.4.2 实验方案  36
    3.4.3 实验步骤  36-37
  3.5 本章小结  37-39
第4章板式滑油冷却器传热及阻力特性研究  39-63
  4.1 实验数据处理方法  39-46
    4.1.1 板式滑油冷却器换热量的计算  39-40
    4.1.2 板式滑油冷却器传热系数的计算  40-41
    4.1.3 介质在板间通道内流速的计算  41-42
    4.1.4 两侧流体对流传热系数的分离及拟合方法  42-45
    4.1.5 板式滑油冷却器流动阻力系数的计算及拟合方法  45-46
  4.2 圆形波纹板板壳式换热器的传热及阻力特性分析  46-52
    4.2.1 圆形波纹板板壳式换热器的传热特性分析  46-47
    4.2.2 圆形波纹板板壳式换热器的阻力特性分析  47-49
    4.2.3 圆形波纹板板壳式换热器的传热及阻力关联式的研究  49-52
    4.2.4 圆形波纹板板壳式换热器的波纹深度的选择  52
  4.3 方形板壳式换热器及钎焊式板式换热器的传热及阻力特性分析  52-55
    4.3.1 方形板壳式换热器及钎焊式板式换热器的传热特性分析  52-53
    4.3.2 方形板壳式换热器及钎焊式板式换热器的阻力特性分析  53-55
  4.4 板式滑油冷却器性能对比研究分析  55-60
    4.4.1 板式滑油冷却器结构性能对比分析  55
    4.4.2 板式滑油冷却器传热性能对比分析  55-58
    4.4.3 板式滑油冷却器阻力性能对比分析  58-59
    4.4.4 板式滑油冷却器综合性能对比研究  59-60
  4.5 本章小结  60-63
第5章板式与管壳式滑油冷却器热工性能对比研究  63-75
  5.1 圆形波纹板板壳式换热器与光管换热器的对比研究  63-66
    5.1.1 换热器 YBK 与换热器 G 传热性能对比分析  63-65
    5.1.2 换热器 YBK 与换热器 G 阻力性能对比分析  65
    5.1.3 换热器 YBK 与换热器 G 热工综合性能对比分析  65-66
  5.2 圆形波纹板板壳式换热器与自支撑换热器的对比研究  66-70
    5.2.1 换热器 YBK 与换热器 X 传热性能对比分析  66-68
    5.2.2 换热器 YBK 与换热器 X 阻力性能对比分析  68-69
    5.2.3 换热器 YBK 与换热器 X 热工综合能对比分析  69-70
  5.3 圆形波纹板板壳式换热器与套管换热器的对比研究  70-73
    5.3.1 换热器 YBK 与换热器 TH 传热性能对比分析  70-72
    5.3.2 换热器 YBK 与换热器 TH 阻力性能对比分析  72-73
    5.3.3 换热器 YBK 与换热器 TH 传综合能对比分析  73
  5.4 设计条件下板式滑油冷却器与管壳式滑油冷却器体积的比较  73-74
  5.5 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-81
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的学术成果  81-83
致谢  83

板式滑油冷却器传热性能研究

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