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热气机排气冷却器换热性能及结构的优化设计研究

作　者: 张旸
导　师: 杨波；董克用
学　校: 上海交通大学
专　业: 动力工程
关键词: 排气冷却器换热性能数值模拟结构优化
分类号: TK172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 44次
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内容摘要

为保证热气机系统正常工作,需要研究设计排气冷却器,将热气机排气高温降到常温。其结构影响到工质的流动状态,并进一步影响换热性能。本文借助经典理论,并结合数值模拟方法对排气冷却器的性能与结构优化展开研究。初步确定排气冷却器结构类型为管壳式换热器,换热管采用单螺旋盘管式结构。调整模型结构参数,对复杂工况合理简化,运用CFD软件Fluent模拟各工况下排气冷却器管侧与壳侧的流动换热情况。对数值计算结果进行比较,找出管侧与壳侧的流动换热规律。采用DataFit9软件对模拟计算数据进行非线性回归,确定了相应的换热准则关系式,选择出优化的排气冷却器结构。在此基础上,根据传热学理论完成排气冷却器设计计算,并建立模型,为今后进一步改进排气冷却器的设计提供参考。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题研究背景  10-11
    1.1.1 课题的来源  10
    1.1.2 课题研究的意义  10-11
  1.2 换热器换热性能与结构优化研究的现状  11-13
    1.2.1 国外研制机构在换热器换热性能与结构优化方面的研究现状  11-12
    1.2.2 国内专业机构与研究人员在换热器领域的研究现状  12-13
  1.3 目前在换热器换热性能与结构优化研究中存在的主要问题  13
  1.4 本论文的研究内容  13-15
第二章排气冷却器研究的理论基础  15-30
  2.1 传热学基本理论  15-23
    2.1.1 传热过程分析  15-17
    2.1.2 换热器的对数平均温差  17-22
    2.1.3 换热器的热计算  22
    2.1.4 传热的增强  22-23
  2.2 计算流体动力学基本理论  23-29
    2.2.1 基本控制方程  23-26
    2.2.2 标准k - ε双方程湍流模型  26
    2.2.3 CFD 模型的数值求解方法——有限体积法  26-27
    2.2.4 SIMPLE 算法  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章排气冷却器换热性能与结构优化的研究  30-42
  3.1 排气冷却器工作条件及初步设计方案  30-31
  3.2 排气冷却器流动与换热数值计算模型  31-34
  3.3 排气冷却器流动与换热数值计算结果  34-36
  3.4 排气冷却器内部流体流动特性与结构对换热性能的影响分析  36-40
  3.5 排气冷却器换热准则关系式的确定  40-41
  3.6 计算结论  41
  3.7 本章小结  41-42
第四章排气冷却器设计计算  42-54
  4.1 换热量计算  42-43
  4.2 对数平均温差计算  43-44
  4.3 排气对流换热系数计算  44-46
  4.4 冷却水对流换热系数计算  46-47
  4.5 换热器传热系数及换热面积计算  47-48
  4.6 盘管结构尺寸计算  48
  4.7 立式盘管高度计算  48-49
  4.8 排气冷却器总体结构设计方案  49-53
  4.9 本章小结  53-54
第五章总结与展望  54-57
  5.1 本文的工作及结论  54-56
  5.2 本文的不足及展望  56-57
参考文献  57-59
致谢  59-60
攻读硕士期间发表的学术论文  60-62

热气机排气冷却器换热性能及结构的优化设计研究

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