三葉孔板換熱器周期段長度界定及殼程性能優(yōu)化研究

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTheOptimizeDesignandLengthofPeriodicFullyDevelopedSectioninSheHSideofTrefoil--baffleSupportHeatExchangerByGuohuaPanSupervisor：AssociateProf．XinGuChemicalProcessEquipmentSchoolofChemicalEngineeringandEnergyMay，2014學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所

2、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，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者：活驊日期：么，仟年占月27日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬鄭州大學(xué)。根據(jù)鄭州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)鄭州大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印

3、、縮印或者其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。本人離校后發(fā)表、使用學(xué)位論文或與該學(xué)位論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，第一署名單位仍然為鄭州大學(xué)。保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。學(xué)位論文作者：活J驊日期：20紆年f月219f日摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源問題已經(jīng)涉及到社會的各個領(lǐng)域，探索和開發(fā)一種新的可替代能源已迫在眉睫。核能作為一種新興的能源，在經(jīng)濟(jì)收益、可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等方面，均表現(xiàn)出很大優(yōu)勢。三葉孔板換熱器是壓水堆核島中主要的換熱設(shè)備，其工作性能將會直接影響整個核動力裝置的安全及性能。本文對三葉孔板換熱器在以下幾個方面開展了研究工作：(1)依據(jù)有關(guān)三葉孔板換熱

4、器實(shí)驗(yàn)研究，對實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃喕蠼⑾嗤叽绲臄?shù)值模型，將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較得出：在研究的工況范圍內(nèi)，數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合良好，能滿足工程需要，說明本文采用的模擬方法合理、得到的數(shù)據(jù)可靠，所得結(jié)論為三葉孔板換熱器的優(yōu)化設(shè)計提供了參考。(2)對三葉孔板換熱器整體模型的殼程進(jìn)行流動及傳熱研究：從周期段的定義出發(fā)，分別以速度、壓力梯度及無因次溫度為研究對象在不同Re下界定殼程的周期段。在研究范圍中發(fā)現(xiàn)：周期段的區(qū)間為375—1275mm，即從第二塊支撐板開始到最后一塊支撐結(jié)束；在相同流量下，殼程流體在支撐板處的流體速度明顯高于其他截面速度。幾何段壓力降隨著殼程Re

5、的增大而隨之增大。(3)從多因素分析的角度，采用正交試驗(yàn)設(shè)計的方法基于周期全截面模型對三葉孔板換熱器殼程進(jìn)行優(yōu)化。分別采用極差分析法和方差分析法進(jìn)行研究；對于綜合性能系數(shù)口／卸，因素之間存在交互作用。(4)應(yīng)用SPSS軟件，運(yùn)用最小二乘法原理對三葉孔支撐板換熱器周期全截面模型進(jìn)行多元線性回歸分析，擬合出了傳熱系數(shù)和壓降的關(guān)聯(lián)式并對其進(jìn)行了檢驗(yàn)。(5)基于單目標(biāo)和多目標(biāo)遺傳算法，對三葉孔板換熱器進(jìn)行了傳熱性能優(yōu)化設(shè)計。選取煙耗散數(shù)和總成本作為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行編程運(yùn)算。結(jié)果表明：通過優(yōu)化設(shè)計，三葉孔板換熱器的有效度增加，泵功減小，熱容流量比減??；在相同有效度情況下，多目標(biāo)函

6、數(shù)優(yōu)化后的泵功比單目標(biāo)函數(shù)減小了近13．7％，說明多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化比單目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果更有優(yōu)越性；多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化更具有靈活性，其得到的Pareto解可供多角度選擇。摘要關(guān)鍵詞：三葉孔板換熱器數(shù)值模擬正交試驗(yàn)遺傳算法多目標(biāo)優(yōu)化ⅡAbstractWiththerapiddevelopmentofthesocialeconomy,theenergyquestioninvolvessociety’Seachfield，SOitisextremelyurgenttoexploreanddevelopnewalternativeenergy．Trefoil—bafflesupport

7、heatexchangeristhemainheattransferequipmentinPWRnuclearislanddevice．Theperformanceoftrefoil．bafflesupportheatexchangerhasdirectimpactonworkingperformanceandthereliabilityofwholenuclearpowerunit．Basedonnumericalsimulationandcomparedwiththeexperimentalresults．thefollowingaspectso