基于知识工程的换热器类型和强化传热形式合理化研究

摘要

换热器是用于实现冷热介质热量交换的设备，它在化工、石油化工、核电、食品等工业领域均有广泛应用。虽然换热器具有相应设计标准，但换热器类型和材料较多，选取合适的类型和材料非常重要。另外，随着向换热器大型化的发展，换热器的轻量化设计越来越受到重视。本论文就换热器类型、材料、强化传热技术、能效评定方法的合理选择以及管板减薄等方面开展研究，总结如下:
　　(1)基于知识工程的理论基础以及采→存→管→用的开发思路，确定换热器类型和强化传热技术合理选择软件开发的技术路线。通过查阅文献、专利、文档以及询问专家等途径归纳各种形式换热器的结构特点，并对常见材料、强化传热技术和能效评定方法进行总结，定义相应参数，采用Excel建立数据库。
　　(2)运用Visual Studio编写换热器类型、材料、强化传热技术和能效评定方法的选择程序，设计换热器类型和强化传热技术合理选择软件的界面，完成软件的开发。该软件拥有换热器类型、材料和强化传热技术的合理选择以及对所选换热器类型进行能效评定等功能，实现知识工程在换热器设计中的应用。
　　(3)换热器是特种设备，常见的设计方法有常规设计和分析设计。本论文对一台U形管式换热器进行常规设计和有限元分析，并对比分析两种设计方法的结果。
　　(4)对这台U形管式换热器进行轻量化设计。应用ANSYS建立有限元模型并进行强度分析。总结该换热器各部位的应力变化规律。确定在满足强度条件下换热器管板的最小厚度，从而达到减小设备重量、降低成本的目的。
　　(5)基于VB和ANSYS设计开发出一套针对特定结构的换热器管板的分析计算软件。该软件采用交互式界面，可在后台调用ANSYS自动生成分析模型并进行分析计算。从而缩短换热器强度计算与轻量化设计周期。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题来源及研究的目的和意义

1．2 换热器研究概述

1．2．1 换热器分类和特点简介

1．2．2 换热器的强化传热技术简介

1．2．3 换热器的能效评定方法简介

1．2．4 换热器轻量化设计简介

1．3 知识工程的国内外研究现状及工程应用简介

1．4 本论文的研究内容

第二章 知识工程理论和数据库的建立

2．1 知识工程基本理论与应用技术及其在本课题中的应用

2．2 换热器类型和强化传热技术合理选择软件的技术路线

2．3 数据库的建立

2．3．1 换热器类型数据库的建立

2．3．2 换热器材料数据库的建立

2．3．3 换热器强化传热技术数据库的建立

2．3．4 换热器能效评定方法数据库的建立

2．4 本章小结

第三章 换热器类型和强化传热技术合理选择软件的开发与介绍

3．1 换热器类型和强化传热技术合理选择软件的程序编写

3．2 换热器类型和强化传热技术合理选择软件的界面介绍

3．3 换热器类型和强化传热技术合理选择软件的功能及其实现

3．4 本章小结

第四章 换热器类型和强化传热技术合理选择软件的实例演示

4．1 ZL-530蒸汽冷却器实例演示

4．1．1 ZL-530蒸汽冷却器设计参数

4．1．2 ZL-530蒸汽冷却器实例演示过程

4．2 甲铵冷凝器循环水冷却器实例演示

4．2．1 甲铵冷凝器循环水冷却器设计参数

4．2．2 甲铵冷凝器循环水冷却器实例演示过程

4．3 本章小结

第五章 换热器管板的轻量化设计

5．1 基于GB151-1999的换热器管板厚度计算

5．1．1 换热器结构和设计参数

5．1．2 计算过程与结果

5．2 基于有限元分析的换热器管板轻量化设计

5．2．1 几何模型与材料特性

5．2．2 有限元网格模型的建立

5．2．3 边界条件与载荷工况

5．2．4 强度校核依据

5．2．5 校核结果分析

5．2．6 管板厚度的减薄过程

5．2．7 管板厚度的减薄结果分析

5．3 本章小结

第六章 基于VB和ANSYS的换热器管板分析计算软件的开发

6．1 软件开发原理

6．2 软件界面与功能介绍

6．3 本章小结

第七章 结论与建议

7．1 主要结论

7．2 对后续研究的建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介