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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） 0 77

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