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高效管壳式换热器温度分布计算模型及设计方法研究

作 者: 雷俊杰
导 师: 朱冬生;周帼彦
学 校: 华东理工大学
专 业: 化工过程机械
关键词: 管壳式换热器 无相变 冷凝 温度分布模型 有效平均温度差
分类号: TQ051.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 52次
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内容摘要


过程工业中的换热器,流体温度沿换热器纵向变化,其物性往往也随温度变化。尤其是冷凝过程,流体的温度、气液相组成及气相分率等都会发生较大的变化,可能形成进口到出口之间几种不同的流型状态。设计和校核换热器时,最关键的是对换热器流场和温度场准确预测和静态模拟。本文主要研究多管程、不同流型布置情况下换热器无相变和冷凝传热的温度分布。无相变温度分布模型是基于微分法,根据折流板数Nb和管程数n,将换热器划分成(Nb+1)个大的单元、(Nb+1)n个子单元,管程流体顺次流过子单元,壳程流体平行流过大单元。冷凝温度分布模型是假设得到冷凝曲线后,通过温度和热负荷的比例关系,用图解法推导冷却剂侧的温度分布。基于以上温度模型,通过计算换热器局部温度差和整体有效平均温度差,探讨计算换热器富余量的设计方法。进而基于该设计方法,分别采用本模型和Cell模型对浮头式和U形管式换热器温度分布情况进行计算,通过与HTRI的计算结果比较,验证了无相变传热温度分布计算模型的准确性。通过计算一台冷凝器来说明冷凝模型的用法,冷凝器温度分布将与HTRI计算结果比较,验证模型的可行性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-22
  1.1 背景  9-10
  1.2 文献综述  10-21
    1.2.1 温度分布计算模型  10-13
    1.2.2 换热器设计准则  13-14
    1.2.3 换热器设计要素  14-17
    1.2.4 冷凝器的壳体型式及特点  17-21
  1.3 研究内容  21-22
第2章 换热器温度分布模型  22-41
  2.1 无相变换热器温度分布  22-34
    2.1.1 1-2型换热器,壳程热流体,进口接管远离管板  23-24
    2.1.2 1-2型换热器,壳程热流体,进口接管靠近管板  24-25
    2.1.3 1-2型换热器,壳程冷流体,进口接管远离管板  25-26
    2.1.4 1-2型换热器,壳程冷流体,进口接管靠近管板  26-27
    2.1.5 1-4型换热器,壳程热流体,进口接管远离管板  27-28
    2.1.6 1-4型换热器,壳程冷流体,进口接管远离管板  28
    2.1.7 1-6型换热器,壳程热流体,进口接管远离管板  28-29
    2.1.8 1-6型换热器,壳程冷流体,进口接管远离管板  29-30
    2.1.9 2-2型换热器,壳程热流体,壳程流体上进下出  30-32
    2.1.10 2-2型换热器,壳程热流体,壳程流体下进上出  32
    2.1.11 2-2型换热器,壳程冷流体,壳程流体上进下出  32-33
    2.1.12 2-2型换热器,壳程冷流体,壳程流体下进上出  33-34
  2.2 冷凝器温度分布  34-40
    2.2.1 纯组分或含有可忽略不凝气的单组分  34
    2.2.2 混合物组分  34-37
    2.2.3 冷凝温度计算  37-40
  2.3 小结  40-41
第3章 换热器设计方法和基于温度分布的EMTD计算方法  41-46
  3.1 换热器设计方法  41-43
    3.1.1 换热器设计步骤  41-42
    3.1.2 冷凝器逐步设计法  42-43
  3.2 EMTD对换热器设计余量的影响  43-45
  3.3 小结  45-46
第4章 案例分析  46-55
  4.1 无相变工程案例温度分布计算  46-51
    4.1.1 直管式换热器  46-49
    4.1.2 U形管式换热器  49-51
  4.2 冷凝工程案例温度分布计算  51-54
  4.3 小结  54-55
第5章 总结和展望  55-57
  5.1 本文工作成果和创新  55
  5.2 工作展望  55-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间论文发表情况  61

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工机械与仪器、设备 > 化工过程用机械与设备 > 加热、冷却机械
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