缠绕管式换热器结构参数多目标优化数值模拟研究

为分析缠绕管式换热器关键几何结构对其流动和传热性能的影响,采用多目标遗传优化算法对壳侧的流动和传热特性进行了数值模拟研究,并对通过中心复合设计得出的实验点进行了计算。研究结果表明:缠绕管式换热器的壳侧压降随着层间距、缠绕角、同层管间距的增大而减小;壳侧换热系数随着层间距的增大而减小,随着管外径的增大而增大,随着螺旋角的增大先增大后减小。通过敏感度分析可知:螺旋角和层间距对缠绕管式换热器的流动和传热性能影响最大,在计算工况下,层间距对压降和换热系数都呈负相关;螺旋角与压降呈负相关,与换热系数呈正相关。同时,应用多目标遗传算法在连续响应面的基础上对原结构进行优化,得到3组优化结果,换热系数平均增加了2.93%,压降平均降低了40.27%,综合传热性能均好于原结构。该研究成果可为缠绕管式换热器的优化设计提供理论基础。     

螺旋折流板换热器结构参数多目标优化的数值模拟

针对螺旋角和搭接度对螺旋折流板换热器中的流体流动和传热特性具有重要影响的问题,采用数值模拟和多目标遗传算法优化结合的方法对螺旋折流板换热器的流动和传热特性进行了研究,并通过中心复合设计响应面法生成实验点进行了计算。研究表明:螺旋折流板换热器壳侧换热系数和压降均随螺旋角的增大而减小,随搭接度的增大而增大。由灵敏度分析可知,螺旋折流板换热器的换热系数和壳侧压降均与螺旋角呈负相关,与搭接度呈正相关,且二者对螺旋角的灵敏度更大。同时,由多目标遗传算法优化方法在连续的响应平面中得出使换热系数最大、壳侧压降最小时最优的3组结果,与原始结构相比,壳侧换热系数平均增加了28.3%,壳侧压降平均降低了19.37%,这对于螺旋折流板换热器结构参数的研究具有重要意义。     

析湿工况下亲水层对开缝翅片管换热器空气侧换热压降特性影响分析

对附带亲水层和没有附带亲水层的开缝翅片管换热器在析湿工况下的空气侧特性进行了实验研究,分析了亲水层对空气侧换热和压降特性的影响.实验结果表明:析湿工况下亲水层使翅片管换热器空气侧的换热特性减弱,风速和翅片间距越小时,减弱程度越强;对于相同结构参数没有亲水处理过的翅片,亲水处理过翅片的空气侧换热系数降低的最大值可达到25.4%;亲水层对降低空气侧的压降则有显著作用,降低的最大值可达到51%;附带亲水层与未附带亲水层开缝翅片管换热器析湿工况下,空气侧换热系数比和压降比关联式的平均误差分别为5.6%和8.4%,在±15%误差范围内分别能涵盖93.4%和84.2%实验数据.     

基于正交试验和Fluent的管翅式换热器结构优化

通过正交试验和数值模拟相结合的方法研究平直翅片管式换热器的换热和流阻特性,以换热系数和压降作为评价指标,用逐个分析各参数对换热和流阻特性的影响以及综合换热评价指标两种评价方法实现对换热器风机风量、翅片间距、厚度和管横纵向间距的优化。结果表明：翅片间距对压降影响最大,管纵向间距对空气侧换热系数影响最大;一种优化组合为风机风量1 450 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm和纵向间距15 mm,另一种优化组合为风机风量1 700 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm、纵向间距21 mm;使用优化换热器的冰淇淋机的换热能力比原设备分别提高了5.73%和6.85%。     

垫条对缠绕管换热器壳侧性能的影响研究

目前针对缠绕管换热器的数值模拟研究中,大多为了简化模型而省略了管层间的垫条,造成模拟结果偏离实际情况。通过CFD数值模拟,着重研究了缠绕管换热器中垫条的存在及不同的排布方式和数量对换热器壳侧的流动、传热性能的影响。计算结果表明,垫条的存在不仅影响流体轴向流速,并且在径向截面上更易形成涡旋而加强流体扰动。在相同进口工况下,相比无垫条模型,垫条对齐排布时Nu下降了1.6%~2.5%,换热器单位长度压降ΔPl增加了14.5%~17.0%,强化传热性能指标FP减小了5.7%~5.9%;错开排布时Nu上升了17.0%~18.1%,ΔPl增加了38.4%~39.9%,FP增加了13.7%~15.4%。两种垫条排布方式中错开排布能够在更大程度上强化壳侧的湍流,从而强化传热。当垫条数量多于12,依次为13、14、15时,对换热器壳侧的性能影响不大。所做研究为缠绕管换热器的数值模拟提供了新的思路,也为缠绕管换热器的性能优化提供了理论参考。     

模拟分析壳程结构参数对缠绕管式换热器综合性能的影响

采用数值模拟的方法,建立合理简化的缠绕管式换热器的流体动力学模型,考察缠绕管式换热器的壳程结构参数对其流动和换热性能的影响.结果显示,换热器盘管层数的增加并未带来努赛尔数的明显变化,仅阻力系数的增大不足以引起换热器综合性能评价因子数值的波动.随着换热管轴向间距加大,努赛尔数、阻力系数和综合性能评价因子都呈现出先增大后减小的趋势.换热器垫条厚度的增加则会引起努赛尔数的增加,伴随阻力系数降低,综合性能评价因子的数值明显升高.对比后得知,垫条厚度对缠绕管式换热器的换热和流动性能的影响最为显著.研究结果可为缠绕管式换热器优化设计提供参考.     

缠绕管换热器并管传热模型及实验

为了研究缠绕管式换热器中的并管结构的传热规律 ,对并管金属管壁的微元段建立热平衡方程 ,以管壁温度对称分布及通过两并管焊接结构的热量相等为边界条件 ,提出了并管传热模型。在以空气为工质的并管传热实验台上 ,测定了管壁温度 ,然后与模型计算管壁温度比较 ,验证了该传热模型的有效性。该模型是多流体并管式缠绕管换热器设计计算的基础。在低温和深冷分离工程中 ,这种结构紧凑可实现多流体换热的缠绕管式换热器 ,有着广泛的应用     

U型或浮头式换热器管板中的热应力及其主要影响因素研究

采用有限元法研究了U型或浮头式换热器管板中的热应力，并考察了管板厚度及管壳程对流换热系数的影响。研究结果表明，对于U型或浮头式换热器，管板内仍存在较大的热应力，这是由于管板上换热管中热量传递造成的，并且当管板较厚时这种应力更为突出；在管程走热流体时，管板两侧表面存在拉伸热应力，降低管板厚度可以有效地降低由热载荷引起的管板壳程侧表面热应力，壳程侧表面热应力可由40 MPa降至-13 MPa；壳程传热系数对管板温度场的影响明显，在换热器设计中使对流换热系数较低的介质走壳程有利于降低管板的热应力。     

轴流型换热器壳程的传热优化设计

本文分析了在空心环支承条件下光滑管管束与缩放管管束换热器的壳程流体压降与传热膜系数分布，对换热器壳程传热设计做了优化分析，认为管束的排列结构与长径比是优化壳程传热的重要因素。     

折流板间距对换热器性能影响的数值研究

采用CFD数值模拟方法，研究了简化模型下弓形折流板和螺旋折流板换热器，对应于不同间距／螺距时。流动参量的变化对换热器整体流动与传热性能的影响。结果表明，两种结构对应的壳程压力损失和换热系数均随壳程流量的增加而增大，而螺旋折流板结构单位压降下换热系数大于弓形折流板，并且其性能受折流板螺距变化的影响较小，体现了螺旋折流板结构的优越性。计算结果与现有实验结论吻合较好。     

服装CAD研究概述

服装设计可分为款式设计、结构和工艺设计三部分.本文详细介绍了这三部分CAD的主要内容、现状、系统组成和特点,指出了服装CAD尚待研究的主要课题和研究动向.     

浅谈动态设计在工程实施中的运用

在工程实施中,应在不降低设计技术标准的前提下,根据工程实际情况,本着节约资金、有利于施工的原则,对路线、路面、防护、桥梁、涵洞等工程进行动态设计,同时要做好细节设计、安全设计、过村镇路段设计等。     

关于科学设计进程的探讨

设计进程是设计方法学领域内的重要研究课题之一。本文在分析设计工作的主要特征及设计思维过程的基础上,提出有关设计进程的设想和对近期研究工作的展望。     

当前住宅设计趋向的几点思考

主要探讨当前我国住宅设计趋向问题,提出住宅设计中,适应性、人性化、生态化、个性化设计的要点。     

面向拆卸的产品回收设计方法研究

面向拆卸的回收设计是绿色设计的主要内容之一，是可持续发展战略的具体体现。文章分析了面向拆卸的产品回收设计特点、产品回收方式及回收阶段划分，给出了面向拆卸的回收设计准则，并讨论了回收设计过程及设计方法，指出在产品设计中考虑可拆卸性和未来回收策略是实现绿色设计的有效手段。     

设计与国家战略

 人类社会的基本模型是以"经济、科技、文化"为支撑的。随着"文化"内涵的丰富,人类认识到生存必须依赖于"自然",因此"生态观"逐渐充实到人类社会的模型中。人类在社会进化中从"格物"到"致知",又从"致知"到"格物"的循环上升中逐渐懂得社会价值观和生存战略--"方法论"的重要性,即重视遵循"目的"-"路径"-"策略"-"方法与技术"-"工具"之间的逻辑。设计不能跟随市场、满足市场,要把握人类社会的真正需求,从而定义需求、引领需求、创造需求。目前人们已开始将工业设计的实践与认识提高到"机制"创新、生活方式设计、文化模式设计及系统设计层面,现在又致力于可持续发展的"集成式系统整合"的协同设计--"社会设计"。"服务设计"诠释了"工业设计"最根本的宗旨,即"创造人类社会健康、合理、共享、公平的生存方式"。     

浅析性能化防火设计思想

阐述了性能化防火设计的基本思想,分析了性能化防火设计的优缺点,对如何正确对待和推动性能化防火设计进行了探讨。     

设计与设计评价刍议

设计时时刻刻受人注意和评估,虽然通常从功能性、原创性、新奇性等方面对设计作出评价判断,但这并不表示从这些方面判断就一定是有根据的,对设计的评价面临的是多种因素中的多重关系,评价的标准又很难界定。本文拟从设计的目的、设计的对象方面来探讨所谓“好”的设计,究竞应具备哪些条件。     

浅析概念设计

概念设计是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法。概念设计是完整而全面的设计过程，它通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。概念设计围绕设计概念而展开，设计概念则联系着概念设计的方方面面。     

高副接触摩擦学设计模型的构建

给出了直齿圆柱齿轮传动的强度设计模型 ,建立了润滑设计准则 ,并进而建立了直齿圆柱齿轮传动的摩擦学设计模型