扭曲管換熱器的傳熱強(qiáng)化及其機(jī)械性能研究

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1、北京化工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：盔叟堂日期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)校可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)

2、容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文?？谡撐臅翰还_(kāi)(或保密)注釋?zhuān)罕緦W(xué)位論文屬于暫不公開(kāi)(或保密)范圍，在』L年解密后適用本授權(quán)書(shū)。f聃}暫不公開(kāi)(或保密)論文注釋?zhuān)罕緦W(xué)位論文不屬于暫不公開(kāi)(或保密)范圍，適用本授權(quán)書(shū)。作者簽名：導(dǎo)師簽名：畸匆似El期：!!±：莖：蘭日期：拗如．乒．多應(yīng)一學(xué)位論文數(shù)據(jù)集JfilMIllIJlllIIUlUIY2629211中圖分類(lèi)號(hào)TQ051．5學(xué)科分類(lèi)號(hào)530．31論文編號(hào)1001020140741密級(jí)公開(kāi)學(xué)位授予單位代碼10010學(xué)位授予單位名稱(chēng)北京化工大學(xué)作者姓名楊旭學(xué)號(hào)2011200741獲學(xué)位專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)化工過(guò)程機(jī)械獲學(xué)位

3、專(zhuān)業(yè)代碼080706課題來(lái)源白選項(xiàng)目研究方向壓力容器分析設(shè)計(jì)論文題目扭曲管換熱器的傳熱強(qiáng)化及其機(jī)械性能研究關(guān)鍵詞扭曲管，軸向剛度削弱系數(shù)，當(dāng)量彈性模量法，傳熱強(qiáng)化，壓力降論文答辯日期2014年5月28日·論文類(lèi)型基礎(chǔ)研究學(xué)位論文評(píng)閱及答辯委員會(huì)情況姓名職稱(chēng)工作單位學(xué)科專(zhuān)長(zhǎng)指導(dǎo)教師錢(qián)才富教授北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械評(píng)閱人1周俊波教授北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械評(píng)閱人2段成紅副教授北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械橢員會(huì)拼周俊波教授北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械全國(guó)鍋爐壓力容器答辯委員1陳朝暉高工化工過(guò)程機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)答辯委員2蔡紀(jì)寧高工北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械答辯委員3張秋翔高工北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)

4、械答辯委員4段成紅副教授北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械答辯委員5戴凌漢高工北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械答辯委員6陳平副教授北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械答辯委員7蘆澆副教授北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械答辯委員8于洪杰副研究員北京化工大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械注：一．論文類(lèi)型：1．基礎(chǔ)研究2．應(yīng)用研究3．開(kāi)發(fā)研究4．其它二．中圖分類(lèi)號(hào)在Ⅸ中國(guó)圖書(shū)資料分類(lèi)法》查詢(xún)。三．學(xué)科分類(lèi)號(hào)在中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB／T13745-9)《(學(xué)科分類(lèi)與代碼》中查詢(xún)。四．論文編號(hào)由單位代碼和年份及學(xué)號(hào)的后四位組成。摘要扭曲管換熱器的傳熱強(qiáng)化及其機(jī)械性能研究扭曲管是一種新型高效強(qiáng)化傳熱管型，扭曲管換熱器是在扭曲管的基礎(chǔ)上研制的一種新

5、型強(qiáng)化換熱器。除強(qiáng)化傳熱外，扭曲管換熱器還具有減少結(jié)垢，管束間自支撐，無(wú)折流板元件，節(jié)省空間，同時(shí)能克服誘導(dǎo)振動(dòng)的特點(diǎn)，在石油、化工行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，因此各方面的研究還不充分，特別是在其機(jī)械強(qiáng)度方面的研究鮮有報(bào)道，這也在一定程度下限制了扭曲管換熱器的工業(yè)應(yīng)用。本論文以扭曲管及其換熱器為研究對(duì)象，就扭曲管剛度、傳熱性能以及扭曲管換熱器的設(shè)計(jì)，開(kāi)展以下研究：l、采用有限元分析方法，對(duì)扭曲管的軸向剛度進(jìn)行數(shù)值模擬，并考察扭曲比和導(dǎo)程等參數(shù)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)扭曲管軸向剛度隨扭曲比的增大而降低；導(dǎo)程的增大會(huì)提高扭曲管的軸向剛度；論文還給出了基于直管的扭曲管剛度削弱系數(shù)關(guān)

6、聯(lián)式，并且通過(guò)拉伸試驗(yàn)方法對(duì)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了驗(yàn)證，扭曲管剛度削弱系數(shù)關(guān)聯(lián)式的提出有助于扭曲管換熱器的工程設(shè)計(jì)。2、扭曲管是一種非圓截面換熱管，若將其當(dāng)作普通直管并按照GBl51．1999《管殼式換熱器》來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，嚴(yán)格講是不合理的。論文基于扭曲管軸向剛度削弱系數(shù)關(guān)聯(lián)式，提出了當(dāng)量彈性模量法進(jìn)行扭曲管換熱器設(shè)計(jì)，即根據(jù)剛度相等的原則將扭曲管等效為相同規(guī)北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文格但彈性模量不同的普通直管，從而利用常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范GBl51．1999進(jìn)行管板設(shè)計(jì)。本論文還以一臺(tái)扭曲管換熱器為例，應(yīng)用當(dāng)量彈性模量法進(jìn)行管板強(qiáng)度計(jì)算，并就各項(xiàng)應(yīng)力隨扭曲管剛度的變化進(jìn)行了分析。研究表明，當(dāng)量彈性模量法

7、簡(jiǎn)單合理，工程應(yīng)用方便。3、采用有限元分析軟件ANSYS，對(duì)扭曲管換熱器的管板在三種工況下的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，分析了扭曲管軸向剛度削弱系數(shù)對(duì)管板應(yīng)力強(qiáng)度及扭曲管軸向應(yīng)力的影響。結(jié)果表明，扭曲管的軸向變形補(bǔ)償能力優(yōu)于普通直管，可以降低在溫差載荷作用下管板中的應(yīng)力，但會(huì)提高壓力作用下的管板應(yīng)力。在壓力載荷作用下，扭曲管上的平均應(yīng)力大小與普通直管差別不大，但扭曲管的軸向應(yīng)力在管子橫截面上的分布不均勻，局部的軸向應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均應(yīng)力水平，因此扭曲管的抗疲勞