核电用板式换热器柔性设计与控制过程研究

摘要

板式换热器由于具有总传热系数高、占地面积小、节约材料、拆洗方便等优点，被广泛运用于各种工业生产中。本文以某核电站设备冷却水系统用板式换热器为对象，开展优化设计方面的研究工作。主要研究工作和结论包括：
　　(1)首先基于数值传热学中的有限差分法，经过区域离散、建立控制方程、控制方程离散与迭代计算等一系列工作，建立了板式换热器的动态数学模型，并通过实验进行验证，发现实验结果与模拟计算结果误差在5％以内，证明了动态数学模型的准确性，为全文的研究提供基础；
　　(2)在实际运行工况偏离与波动使得某核电用板式换热器性能恶化的情况下，基于柔性设计的优化设计思想，在建立虚拟工况点的基础上重新设计得到了一台能在全年范围内高效运行的板式换热器，避免了在下游安装回热器，简化了系统结构，并计算得到其总熵增率为0.59，相比于原总熵增率0.66，在经济性上提高了11%；
　　(3)在柔性设计的基础上，基于板式换热器的动态数学模型，模拟了直接调节、线性调节以及指数调节三种调节方式下的动态过渡过程，然后基于自组织能力系数，比较了三种调节方式控制效果的优劣，三种调节方式的自组织能力系数分别为2×10-4、2.67×10-4以及4×10-4，因此可知直接调节方式控制效果最差、线性调节方式控制效果较优、指数调节方式控制效果最好。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1课题的背景及意义

1.2板式换热器的结构、分类及优缺点

1.3板式换热器的国内外研究

1.4本文的主要研究内容

第二章 板式换热器的柔性分析与控制方法简介

2.1引言

2.2板式换热器的柔性特性

2.3板式换热器的控制方法

2.4本章小结

第三章 板式换热器动态数学模型的建立

3.1引言

3.2板式换热器区域离散与控制方程的建立

3.3板式换热器控制方程的离散

3.4板式换热器边界条件的处理

3.5基于C++语言的控制方程迭代计算

3.6控制方程迭代计算的收敛性判据

3.7板式换热器数学模型的准确性验证

3.8本章小结

第四章 板式换热器的柔性设计

4.1引言

4.2工程设计背景及原方案设计过程还原

4.3板式换热器的优化设计

4.4经济性评价

4.5本章小结

第五章 板式换热器控制过程研究

5.1引言

5.2板式换热器控制过程仿真分析

5.3控制过程过渡品质的评价

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文的主要工作和结论

6.2后续工作与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文