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管壳式换热器智能化设计软件的开发与研究

卢晓啸  
【摘要】:换热器广泛应用于化工,电力,冶金及石油加工,污水处理等过程中,在工业生产部门内占有极为重要地位。由于换热设计过程中涉及到过多的变量,选择最优型式与结构尺寸的换热器十分具有挑战性。通过CAD(计算机辅助设计)技术,为管壳式换热器设计摆脱繁杂计算、经验设计以及经济效益问题的单纯设计提供了可能性。 本文主要研究了管壳式换热器智能化设计软件并进行系统开发工作。对管壳式换热器的运行原理进行研究,分析管壳式换热器传热设计、流动设计、机械设计过程。在增量喷泉式软件开发模型的基础上,选用UML(统一建模语言)对管壳式换热器CAD系统进行建模,同时建立起系统间的通信机制。分析了智能化算法对管壳式换热器优化过程的意义,选取换热器主要设计结构参数作为遗传算法个体,对换热器设计计算及结构选型进行优化。同时,对换热器CAD系统中的参数化绘图及图形输出功能进行了研究。基于二次开发理论,实现系统与SolidWorks API的链接与嵌入,在SolidWorks平台上实现换热器标准件引用、零部件三维参数化绘制并集成为装配体,工程图及表单自动绘制等功能。 本文最后对管壳式换热器智能化设计软件进行面向对象方法的测试,并运行固定管板式换热器实例设计程序进行系统测试。相比单纯依赖设计人员经验调整的初始计算,通过优化计算改变换热器管径、管间距、管分布角、管程、折流板间距及折流板缺口大小值,得到的换热器优化换热量提升43.53%,压降余量从65.01%降至10.13%,满足设计余量10%的设计要求的同时换热器最大允许压降得到了充分利用,较好地利用了换热器系统中泵的功率。并行设计的绘图方式使系统在更改零件图后可以自动更新装配体及工程图中的结构与数据,实现设计过程中参数的即时更改与修正。 采用CAD及智能化算法的管壳式换热器智能化设计软件对以方案与整体为代表的设计周期进行优化,提升了设计效率,缩短换热器产品的开发周期。


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