收藏本站
《郑州大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

导热复合材料紧凑型板壳式换热器关键技术研究

孙爱芳  
【摘要】: 针对腐蚀环境的广泛存在及其对设备的苛刻要求,本文研发了一种新型的耐腐蚀高效换热器,通过理论分析、有限元数值模拟和实验手段,对导热复合材料紧凑型板壳式换热器的关键问题作了系统的研究。论文主要工作包括: 1.自主研发的导热复合材料紧凑型板壳式换热器,换热效率高,显著减少所需设备台套数,同样处理量下,约为石墨列管式的1/5;特别适用于一侧有相变的介质环境,换热器芯体的压降不足进口压力的5%;板翅式结构不仅在1MPa的工作载荷下强度问题可靠,而且变形量很小,保证两侧换热面积的稳定,从而保证传热系数的相对稳定。通过换热器性能评价和经济性评价,说明选用新设备是很有工程意义的。 2.综合前人的实验结果和理论分析,论文首次推导了短纤维增强复合材料的强度混合法则公式和热导率估算公式,通过建立数学模型正确估计各种参数对强度和导热性的影响规律;利用ANSYS的参数化有限元分析技术对石墨填充PTFE复合材料导热性能进行数值研究,结合实验结果,为PTFE复合材料的导热性能设计提供了参考依据;综合考虑力学性能和导热性,确定了本论文的换热器设计所需的耐腐蚀导热复合材料的配方,并预测了其力学性能和导热性。 3.通过对板翅结构的全参数化有限元数值模拟,获得了一系列数据,分析了翅片和隔板中应力与结构参数的关系,结果表明翅片和隔板中应力值较原经验公式的计算值小,随着m/t_f的值增大,FE值与经验值的差呈增大趋势,尤其是隔板中的应力与原公式的规律也存在明显差别,已不能采用原有的公式结构。利用数据拟合技术,获得了新的翅片和隔板应力计算工程关联式,可作为板翅式结构设计的参考依据,是对现有紧凑型换热器板翅式结构设计规范的有效补充。 4.研究了各种不同形状的毛边对胶结接头应力分布和应力峰值的影响。毛边的存在改变了最大应力区在接头中的位置和应力分布规律,也使应力峰值明显下降,而且不同的毛边形式对应力峰值的下降程度不同;合理的毛边不在于毛边材料的多少,更主要的是如何形成合理的形状;三角形和凹圆形毛边对降低应力峰值效果最为显著,而三角形毛边在工艺上最容易获得,且具有优化设计的空间,在优化的几何尺寸下,其三种应力分量的值都很小。确定三角形毛边为优选毛边方案。 5.对三角形毛边胶结接头进行了一系列优化设计。优化结果表明,随着隔板厚度的增大,胶层厚度逐渐增厚,而夹角减小;同时还发现,当胶层厚度取0.3mm,夹角取30°时,无论接头结构尺寸如何变化,应力峰值始终处于较低的水平。说明将胶结接头控制在这样的尺寸下,即使不是最优尺寸,也能获得很好的工艺效果。 6.对基于流体动力学模拟的优化设计方法进行了有益的探索,优化后的斜截面导流筒结构尺寸使得入口流速更加均匀对称。 7.对于特殊开口的封板,用高等材料力学和弹性力学理论对其开口区和环板区进行分析,归纳出封板中的应力影响因素,提出工程关联式模型。通过三维有限元计算,并对关键区域作路径分析,获得了封板的应力分布规律。实验结果验证了数值模拟的有效性。以不开口区的环板上的最大综合应力为研究对象,对封板进行参数化数值分析,并对数值模拟结果进行数据处理与拟合,得到了封板强度计算工程算式,为新产品的工程应用提供参考。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB657.5;TB332

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;复合材料世界[J];航空制造技术;2011年15期
2 孙倩;;亚洲将成为未来复合材料发展重心[J];新材料产业;2011年07期
3 ;2011年JEC国际复合材料亚洲展:复合材料助力航空业[J];航空制造技术;2011年17期
4 陈汶;;复合材料的精密切割[J];国际航空;2010年03期
5 王志伟;;2011JEC国际复合材料亚洲展召开发布会[J];中国建材;2011年07期
6 Patrick A.Toensmeier;;复合材料为模具制造商创造机遇[J];现代制造;2010年47期
7 ;复合材料自动化制造技术[J];航空制造技术;2011年15期
8 陈亚莉;;自动化领跑航空复合材料的应用[J];航空制造技术;2011年15期
9 林瑞华;程秀萍;林程凯;;新型耐正、负压聚四氟乙烯波纹补偿器[J];中国标准化;2010年02期
10 ;复合材料孔加工技术的新进展[J];航空制造技术;2011年14期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 党鸿辛;谷国团;张治军;;含氟有机不粘性干膜的制备及其摩擦学性能研究进展[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
2 乌江;康亚丽;张振军;郑晓泉;;两种典型星用聚合物介质抗内带电改性防护技术研究[A];第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C];2011年
3 何春霞;史丽萍;;耐磨复合材料及其应用[A];第十二届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1997年
4 余来贵;薛群基;;填充聚苯硫醚复合材料的磨损机理研究[A];第十一次全国电子显微学会议论文集[C];2000年
5 何九领;鲁金华;;复合材料失效分析[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
6 梁志才;;聚四氟乙烯织物复合材料的研究[A];第二次全国摩擦磨损润滑学术会议论文集[C];1979年
7 刘时风;王勇;陶雪荣;陈显锋;;AU2000声-超声复合材料检测系统研制[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
8 佟景伟;沈珉;王世斌;李鸿琦;穆祥新;;复合材料变形与损伤的光力学细观实验系统[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
9 郜永娟;刘正英;杨鸣波;;注塑成型CB/iPP/HDPE复合材料电性能的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 刘新刚;曾明;张业明;胡丽;;聚苯硫醚复合材料的摩擦磨损性能研究[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 子日;复合材料推广的突破口[N];中国化工报;2008年
2 张林文;复合材料的回收和再利用[N];中国建材报;2008年
3 本报驻美国记者 毛黎;复合材料走向纳米化[N];科技日报;2009年
4 ;复合材料包装复合罐[N];中国包装报;2003年
5 ;复合材料包装复合罐[N];中国包装报;2004年
6 王讯;我国最大“以铝节铜”复合材料基地开工[N];中国有色金属报;2010年
7 梁亚宏;美国用复合材料制成机器人“电子皮肤”[N];中国建材报;2010年
8 李宏文;红阳厂 复合材料产品停控措施效果好[N];中国航天报;2010年
9 黄浩宇;复合材料在医疗及娱乐领域的应用[N];中国建材报;2010年
10 本报记者 孟晶;全球复合材料行业“东方红”[N];中国化工报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赖仕全;纳米粒子改性聚四氟乙烯和聚酰亚胺的摩擦学性能研究[D];复旦大学;2005年
2 袁辉;碳/碳复合材料刚度与强度预测模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 聂军武;CoFe_2O_4-BaTiO_3磁电复合材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 袁磊;利用反应烧结法制备Si_3N_4复合材料及其多孔材料的研究[D];东北大学;2008年
5 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年
6 尹昌平;共注射RTM制备承载/隔热/防热一体化复合材料[D];国防科学技术大学;2009年
7 康建立;铜基体上原位合成碳纳米管(纤维)及其复合材料的性能[D];天津大学;2009年
8 庄健;Cu/TiC复合材料的制备,组织结构及摩擦磨损行为[D];吉林大学;2011年
9 韩相华;铁基微粉/粘合剂复合材料的微波吸收性能研究[D];兰州大学;2010年
10 王宝来;三维编织复合材料的力学性能和尺寸效应研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭精义;高分子复合材料摩擦磨损性能研究[D];兰州理工大学;2006年
2 朱纪念;玻璃微珠填充聚四氟乙烯复合材料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2006年
3 卜军;含端乙焕基硅/氮树脂及其复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
4 石品品;碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2012年
5 沈艳萍;高介电常数氰酸酯基复合材料的研究[D];苏州大学;2011年
6 蔡国锋;竹粉/聚丙烯复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
7 梁少旭;含孔隙复合材料的强度分析研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 李国琴;泡沫来层复合材料的制备及其力学和阻燃性能的研究[D];东华大学;2011年
9 金莹莹;周期微六面体点阵复合材料带隙阻尼特性研究[D];大连理工大学;2012年
10 蒋园园;光纤光栅传感器应用于复合材料损伤监测的研究[D];武汉理工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026