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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
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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。
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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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