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《新疆大学》 2013年
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板式换热器优化设计研究

余静飞  
【摘要】:板式换热器(The Plate heat exchanger,PHE)是一种换热效率高、占地面积小、结构紧凑、清理方便、在各个工业领域都有广泛应用的的换热器;是生产工艺流程中的关键设备;同时也是节能减排,提高能源利用率的关键设备。虽然板式换热器有以上众多优点,但是板式换热器最大的缺点是流动阻力和压降较大。在板式换热器的设计中,因受板式换热器结构的限制,在设计时要考虑流速以及压降对板式换热器换热效果的影响。在板式换热器机组运行时,需要考虑板式换热器机组的综合性能,对板式换热器的换热效率和运行成本之间权衡,需要对板式换热器的参数进行设置和优化,使其综合性能最优。 本文运用热力学原理对板式换热器进行分析,得到流体的流速对板式换热器的换热系数和压降的关联式;从流程组合的角度,在有压降的约束下,对板式换热器进行了设计。从板式换热器的整体的经济性出发,综合考虑板式换热器的换热性能和阻力性能,对板式换热器的总花费进行了优化设计。 在有压降约束下,对板式换热器进行设计,根据板式换热器的结构特点,提出利用板式换热器一侧的最大压降来设计板式换热器的设计方法,充分利用板式换热器的允许压降,提高板式换热器的换热效果,减小换热面积;在有压降约束下,通过两个示例,对板式换热器的优化方法进行论证并对换热器进行了设计。 板式换热器在运行中需要泵为其提供动力,通常利用离心泵。离心泵在不同的工作状况下,其扬程、功率和效率不同,运用在板式换热的离心泵在合适的工况下运行会有最大的效益。本文用多项式拟合的方法得到某一型号的离心泵的工作特征关联式,对水泵在不同流速不同流量下的工作特性进行分析,并对在此流速下板式换热器的换热性能进行分析和研究。 板式换热器机组的总费用包含板式换热器购买、安装费用和运行时的动力损耗等费用。本文对板式换热器机组的总花费进行数学建模,并以此为目标函数,通过对板式换热器中流体的流速的调节,对板式换热器的机组进行分析和优化,通过示例进行分析,得到优化结果。
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TK172

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【参考文献】
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