具有凝结的混合气体热回收装置CAD系统的设计与开发

摘要

在化工与能源动力领域中,蒸汽凝结是一个十分重要的课题。许多研究者开展了较为深入的研究,然而许多工作是局限于纯工质凝结问题的,而在工业领域常常要回收具有凝结的混合气体余热。从现有文献和设计手册来看,常规换热器的设计方法和标准已较为成熟完善,但针对具有凝结的混合气体热回收装置这种特殊的管壳式换热器缺乏相关设计算法,由于其传热过程涉及两相流、传热传质、潜显热交换等多方面问题,传热设计过程相当复杂和繁琐,加之工况各异、结构多样更加重了其设计工作量。采用传统手工计算及绘图设计周期长、可靠性差,难以满足用户需求和市场发展。因此,建立一种适用于具有凝结的混合气体热回收装置的算法,并基于算法开发出一套集热回收装置工艺设计计算、CAD参数化绘图功能于一体的换热器辅助设计系统具有重要的工程应用价值。
　　 本文通过对具有凝结的混合气体热回收装置的传热传质机理和结构流程特点分析,采用面向对象、模块化和结构化软件开发思想,研究开发出一个适用于具有凝结的混合气体热回收装置的CAD系统软件包,实现对该类型换热器设计的自动计算与绘图、修改及输出,其主要研究成果如下:
　　 (1)结合具有凝结的混合气体热回收装置传热传质过程机理和工程实际设计制造过程,建立了一种算法,详细内容请参阅本文第四章。
　　 (2)基于面向对象、模块化和结构化软件开发思想,提出余热回收装置CAD系统的总体设计方案,将系统细分为工艺设计子系统、参数化绘图子系统、结果输出子系统。
　　 (3)根据具有凝结的混合气体热回收装置的传热传质过程机理,开发出热回收装置的工艺设计计算子系统,软件结合生产实际可完成对六种不同结构形式的换热器热力参数和阻力参数的自动计算。鉴于该换热器传热过程伴有蒸汽凝结,因此采用微元(分段)计算方法来计算凝结换热过程。
　　 (4)结合VB6.0并以AutoCAD为二次开发平台,采用模块化设计方法,开发出热回收装置的参数化绘图子系统,实现热回收装置管板图和换热段图的自动绘制输出。
　　 (5)文末以单管程一双壳程热回收装置为例,介绍该软件的功能特点和使用过程。本软件系统界面友好、操作简单、实用性强,目前已交付湖南正大轻科机械有限公司使用,经反馈该系统运行良好,计算结果准确合理,极大的提高了热回收装置的设计效率,并有效保证了设计质量,为企业快速响应客户需求,争取市场先机提供了便利,有较强的实际应用价值。