船用ICR燃气轮机一次表面回热器的性能研究

摘要

该文的研究对象是当今国际上一种新型高效紧凑式回热器--一次表面回热器(Primary Surface Recuperator,简称PSR),一次表面回热器在工程上具有很大的应用潜力,紧凑、轻重、高效的特点使其非常适用于车辆、舰艇及各种小型燃气轮机装置这样一些对重量、占地和空间均有专门限制的场合.这种新型紧凑式回热器,能大大缩小动力装置的体积和重量,提高整个系统的效率和技术经济性,降低环境污染,在航天、国防、交通等领域的热动力装置和热控制系统发展中将发挥关键性的作用.该文对一次表面回热器的研究对于促进中国换热器的发展以及新型结构换热器的开发具有非常重要的意义.该文围绕以船用ICR燃气轮机回热器为背景的一次表面回热器的开发研制这一核心课题,主要开展了PSR的理论基础研究、性能优化分析和性能试验研究等三方面的工作.

目录

文摘

英文文摘

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符号说明

第一章 绪论

1 引言

2 PSR的开发与应用概述

2.1 PSR的概念与开发背景

2.2 PSR的发展与应用前景

3 本文研究内容及意义

3.1 研究内容

3.2 研究意义

第二章 船用ICR燃气轮机PSR性能分析

1 PSR的结构特点及原理

1.1 芯体

1.2 进排气导管

1.3 支撑系统

2 船用ICR燃气轮机概述

3 采用PSR作为ICR燃气轮机回热器的收益

3.1 PSR相对于传统回热器的优势

3.2 采用PSR作为回热器的收益

第三章 PSR的传热与流动理论基础

1 PSR的流动传热特点

2 PSR的流动与传热相关理论

2.1 国内外的研究状况

2.2 传热与流动的准则关系式

3 微小管流动与传热理论的试验研究

3.1 主要研究内容

3.2 实验系统及试验件

3.3 实验结果及分析

第四章 PSR的设计计算方法

1 结构设计的关键性技术问题

2 设计计算方法

2.1 板片波纹选型及通道结构计算

2.2 传热计算

2.3 流动阻力计算

2.4 结构计算

3 设计计算程序

4 设计算例

4.1 运行参数及设计要求

4.2 一些参数的选取

4.3 计算结果及分析

第五章 PSR的性能优化分析

1 通道形面对PSR性能的影响

2 结构参数和流动参数对PSR性能的影响

2.1 半波宽a1的影响

2.2 半波宽a2的影响

2.3 半波高b的影响

2.4 空气流速u1的影响

3 PSR多目标最优化设计

3.1 数学模型

3.2 求解方法

3.3 优化算例

第六章 PSR样机的传热与流动性能测试

1 试验样机及测试系统

1.1 试验样机

1.2 测试系统

1.3 存在的问题

2 试验方法及步骤

3 试验数据处理

3.1 传热试验数据处理

3.2 流动试验数据处理

4 试验结果及分析

4.1 传热试验结果及分析

4.2 流动试验结果及分析

5 误差分析及改进意见

5.1 误差分析

5.2 改进意见

第七章 结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文