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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2螺旋板换热器的研究进展3

1.2.1结构形式及其特点4

1.2.2结构设计的研究进展7

1.3流体传热数值模拟技术的发展9

1.3.1有限差分法9

1.3.2有限容积法10

1.3.3有限单元法10

1.4夹层结构传热研究进展11

1.5周期性充分发展流传热技术12

1.6蜂窝紧凑结构螺旋板换热器开发研究意义13

第2章 创建蜂窝紧凑结构螺旋板换热器的构思16

2.1引言16

2.2板式换热器、螺旋板换热器及板翅式换热器的比较17

2.2.1板式换热器17

2.2.2螺旋板换热器17

2.2.3板翅式换热器18

2.3集螺旋板、板式及板翅式换热器优越性为一体的蜂窝紧凑结构螺旋板换热器的构思18

2.4蜂窝螺旋板蜂窝结构与板翅式紧凑换热器蜂窝结构的比较20

2.5蜂窝紧凑结构螺旋板换热器的结构特点及优越性21

2.5.1结构强度21

2.5.2传热效率22

2.5.3结构紧凑度23

2.6蜂窝紧凑结构螺旋板换热器设计制造技术的研究23

2.6.1蜂窝紧凑结构螺旋板换热器的总体设计23

2.6.2凹凸波纹螺旋板的设计制造技术的研究25

2.6.3蜂窝螺旋板的卷制技术的研究27

2.6.4传热设计中的关键技术27

2.6.5蜂窝紧凑螺旋板强度设计及板材的选择28

2.6.6螺旋板板薄引起的换热器两端封闭的结构设计问题28

第3章 蜂窝状螺旋板换热器螺旋板凹坑结构尺寸与强度29

3.1引言29

3.2蜂窝螺旋板之间受力状态分析30

3.3应用ASME第Ⅷ卷第1册附录17进行强度设计的探讨32

3.3.1蜂窝螺旋板强度采用ASME第Ⅷ卷第1册附录17进行设计的方法与结果32

3.3.2蜂窝密度与尺寸的限制35

3.3.3基于平板理论的ASME方法用于蜂窝螺旋板是过分保守的36

3.4应用ASME第Ⅷ卷第2册5.2章的方法进行蜂窝螺旋板强度计算的探讨37

3.4.1 ASME第Ⅷ卷第2册的概况37

3.4.2本书结构采用三种塑性垮塌载荷分析法适用性的分析论证39

3.5极限分析实例及计算结果42

3.5.1实例结构形状及尺寸42

3.5.2蜂窝螺旋板受载直至塑性垮塌过程的数值模拟及结构破坏机理分析44

3.5.3不同实例结构允许载荷的计算结果汇总表53

3.5.4许用载荷计算结果的分析与评论54

第4章 蜂窝状螺旋板换热器流体传热的数值模拟58

4.1引言58

4.2基于周期发展流模型的数值模拟对流传热技术59

4.3蜂窝螺旋板模型简化及网络划分61

4.3.1模型简化61

4.3.2网络划分63

4.4螺旋通道弯曲度对传热的影响65

4.4.1无扰流件圆弧通道弯曲度对流体及传热效果的影响65

4.4.2带短圆管状扰流件的弯曲通道弯曲曲率对传热的影响68

4.5螺旋通道宽度H对传热及压力降的影响68

4.6扰流件排布对传热的影响70

4.6.1扰流件的排布和模型70

4.6.2圆筒扰流件流场的研究72

4.6.3圆筒扰流件两种排布的温度场73

4.6.4圆筒扰流件间距对传热及压降的影响74

4.6.5扰流件密度相同时不同排布的Nu/ （Nu）0及 △p/ （△p） 077

4.6.6扰流件排列方式及L/D的选择78

4.7短圆筒状扰流件锥度对传热及压降的影响80

4.8内、外层板壁均有凹坑对传热及压降的影响83

4.8.1内、外层板均有凹坑夹层结构作周期性流计算时采用的半凹坑周期性单元84

4.8.2流场分布84

4.8.3温度场86

4.8.4两板均带有凹坑对Nu的影响86

4.8.5两板均带有凹坑对压力降的影响88

4.9采用单流道结构模型实验验证88

4.9.1单流道实验模型89

4.9.2实验方法及步骤90

4.9.3实验测量与数据处理90

4.9.4数值模拟结果93

4.9.5单流道结论94

第5章 蜂窝螺旋板换热器模型制造的实践及其传热计算的试验验证96

5.1引言96

5.2蜂窝螺旋板换热器制造关键技术探讨97

5.2.1蜂窝螺旋板的成形工艺97

5.2.2蜂窝板的卷制成形工艺100

5.2.3端部连接103

5.3实验模型设计制造106

5.3.1换热器模型设计106

5.3.2制造及成品检验107

5.4换热器模型实验验证108

5.4.1验证方法及技术路线108

5.4.2实验模型及实测数据109

5.5换热器模型数值模拟111

5.5.1传热基本理论111

5.5.2模拟计算113

5.6模型换热器验证结论119

5.6.1实测数据与模拟结果对比119

5.6.2蜂窝螺旋板换热器的换热性能120

第6章 蜂窝紧凑结构螺旋板换热器的工业应用122

6.1高效紧凑式换热器的工业应用122

6.2蜂窝紧凑结构螺旋板换热器的工业应用展望123

6.2.1蜂窝紧凑结构螺旋板式换热器的优越性123

6.2.2蜂窝紧凑结构螺旋板式换热器的应用可行性125

6.2.3蜂窝紧凑结构螺旋板换热器的工业应用展望129

附录 符号表139

参考文献142