大型板式热交换器传热板片结构特征对传热性能及流动阻力性能的影响

本文研究了板式热交换器4种板片结构设计参数。使用三维扫描仪测绘传热板片主换热区波纹截面形状,得到精确的三维数字模型。使用Fluent有限元分析软件进行数值模拟分析,得到波纹夹角、波纹深度、节距等结构特征传热板片传热性能及流动阻力性能的影响,并进一步分析波纹截面形状及传热板片成型对传热板片传热性能及流动阻力性能的影响,模拟结果表明：随着波纹截面夹角的增大,流动阻力性能明显下降,传热性能下降但变化较小;当波峰形状由圆角光滑过渡变为平台时,流动阻力性能明显提高,传热性能提高但变化较小,本文结论可以为板式热交换器设计参数优化提供参考。     

热交换器式热量表中热交换器的优化设计研究

在热交换器式热量表中,热交换器相当于流量计,只需测量热交换器进出口温度,就可以计算出流量和热量,有效避免了由于水质问题引起的流量计丧失准确性及损坏问题;但是由于热交换器模型比较复杂,很难用解析法得到流量与温度之间的关系式,对热交换器结构的设计和优化造成了困难;针对上述问题,借助CFD数值模拟软件,建立热交换器的三维模型,在并行计算平台上进行了求解,从而得到了热交换器流量和温差比的关系,并结合模式搜索法对热交换器的结构进行了优化;仿真结果表明,采用该优化方法后,热交换器的性能评价指标R2得到了有效的提高;参照优化后的模型参数,设计和加工了热交换器,并进行了实验验证,实验结果表明,执交换器的R2为0.989,与仿直结果0.987吻合的很好,表明了该优化方法的有效性,且具有较好的实用性和推广价值.     

管壳式换热器的简捷设计与HTRI设计对比及分析

管壳式换热器因结构简单,操作方便,材料多样化且适于高温高压的环境所以在化工行业中被普遍使用。本文分别使用HTRI软件和简捷设计2种方法对以甲醇蒸汽冷凝器为例的管壳式换热器进行设计,结果表明简捷设计比HTRI设计的传热面积大14.7%。而通过对HTRI模拟的温度分布图、流型分布图、传热系数分布图进行传热分析可知,简捷设计这类在设计过程中采取平均温度进行物性计算的传统方法与实际工业情况的偏差较大。为了更好地将理论计算与工业实际应用有效地结合,提高管壳式换热器的设计精度,可以通过对温度分布进行分段设计、改进流型分布、改良传热关联式等手段优化传统设计方法。     

涡轮气冷叶片传热分析数据提取技术研究

涡轮气冷叶片传热管网计算是涡轮气冷叶片传热设计的重要环节,针对涡轮气冷 叶片传热设计需求,提出了涡轮气冷叶片模型传热分析数据提取的方法,具体包括计算单元划 分、流路自动判断、网络图生成和传热数据提取等算法。结合涡轮气冷叶片结构特点,使用UG Open API 工具开发了传热分析数据提取系统,实现了涡轮气冷叶片传热分析数据的提取、管理 和输出功能,以用于后续的分析计算,提高了传热设计管网计算的自动化水平,并通过实例验 证了所提出方法的可行性。     

间歇精馏常规设计和优化设计的模型及算法

建立了板式间歇精馏塔在恒馏出液组成操作状况下常规设计及优化设计的数学模型。常规设计模型用数值方法编程求解，对二元理想及非理想溶液均适用。优化设计模型以间歇精馏系统年效益最大为优化目标，用菲波那契法求解单变量优化问题，用复合形法求解多变量优化问题。模型同时考虑对整个间歇精馏系统(包括塔主体、塔顶冷凝器及塔底再沸器)进行优化，更符合工程实际情况。求解模型可得到间歇精馏过程最优的一系列设计和操作参数(如理论板数，塔径，操作回流比，塔釜蒸发量，釜残液组成，冷凝器传热面积及冷却水出口温度，再沸器传热面积及加热蒸汽温度等)。算例表明，对恒馏出液组成间歇精馏单变量及多变量优化设计比常规设计分别提高年效益2．6％和18．9％。     

不同截面形状螺旋管流动与传热的数值研究

通过计算流体力学方法对圆形、椭圆形和矩形截面的螺旋管在湍流工况下的流动及传热性能进行模拟,分析了不同截面螺旋管内流体的速度场、温度场分布特征和场协同性能。结果表明,不同截面形状的螺旋管内均产生了二次流,二次流速度平均达到主流速度的2.7%~4.7%,二次流影响了场协同性能,进而影响了传热性能。圆形截面螺旋管综合传热性能最佳,椭圆形和矩形的螺旋管中,沿螺旋管螺旋线径向方向和轴向方向尺寸比值大的综合传热性能更好。随着Re的增大,场协同对于强化传热的影响逐渐减小,主流的湍流进一步成为强化传热主导因素。     

基于最小熵产的飞机环境控制系统优化分析

针对飞机环境控制系统的优化分析问题,提出采用以热力学第二定律为基础的熵产分析方法。选取起飞、加速爬升和高空超音速巡航为设计点,以系统熵产最小为目标函数,将热交换器效率、压气机和涡轮压力比、引气质量流量作为设计变量,建立优化模型。在优化计算结果的基础上分析设计变量对系统熵产的影响,该分析结果对飞机环境控制系统的优化设计具有一定指导作用。     

基于深度强化学习的SWIPT边缘网络联合优化方法

边缘计算（EC）与无线携能通信（SWIPT）技术能够提升传统网络性能，但同时也增加了系统决策制定的难度和复杂度。而基于最优化方法所设计的系统决策往往具有较高的计算复杂度，无法满足系统的实时性需求。为此，针对EC与SWIPT辅助的无线传感网络（WSN），联合考虑网络中波束成形、计算卸载与功率控制问题，建立了系统能效最优化数学模型；其次，针对该模型的非凸与参数耦合特征，通过设计系统的信息交换过程，提出基于深度强化学习的联合优化方法，该方法无须建立环境模型，采用奖励函数代替Critic网络对动作进行评估，能降低决策制定难度并提升实时性；最后，基于该方法设计了改进的深度确定性策略梯度（IDDPG）算法，并与多种最优化算法和机器学习算法进行仿真对比，验证了联合优化方法在降低计算复杂度、提升决策实时性方面的优势。     

螺旋缠绕管式换热器传热性能优化与计算程序开发

螺旋缠绕管式换热器作为新型换热设备,与传统换热器相比,更为紧凑的管排列方式,增大了设备单位体积内的传热面积,且流体流动过程更易多流股化,从而提升传热综合效率;对设备的传热特性进行研究并与计算机技术相结合实现性能优化与计算方法改善,对于实际设备设计生产与使用具有重要意义;通过计算流体力学（CFD）方式,对螺旋缠绕管式换热器进行简化计算模型结构工作并开展数值模拟,研究不同管排列方式,相邻管层间距,壳程流速,换热管使用材料在设备换热性能方面的影响情况,得到设备优化结构,实现设备性能提升;选定管内径,管缠绕圈数,壳程流速以及管缠绕半径四个因素及其相对应水平参数开展正交试验,并分析单因素对于绕管式换热器综合传热性能PEC的影响情况及各因素的主次程度;运用Visual Basic语言进行计算程序开发,通过对流体物性参数,管内径,管缠绕圈数,管程数等进行输入并自动计算,实现压降,传热系数,综合性能指数等结果的可视化,提高后期设计工艺计算精度。     

软测量在两效强制传热设备研制中的应用

在强化传热中,传热效率的大小直接决定着传热装置的性能.本文基于软测量原理针对两效强化传热实验装置用VB开发了一套在线测量传热效率的软件,建立了传热设备参数测试的实验平台,在该平台上能进行在线仿真,为换热设备的设计、研制和开发提供可靠的实验数据.实验表明该平台工作可靠、操作方便、数据准确,具有很好的实用价值.     

基于热平衡和结构强度的发动机 分析平台开发及其应用

建立发动机缸体和缸盖的动力学、燃烧和流体有限元模型,进行发动机热平衡、冷却散热和结构强度研究。创建发动机正向设计和分析方法,革新产品开发流程,自主开发热平衡计算平台。建立发动机缸内和水套传热、流体、温度场、强度的计算模型库,设计水套优化方法和流场评价标准,正向计算发动机热平衡和水套散热。通过2个应用案例,证明该平台在发动机热平衡计算和结构分析与评估中的作用。该平台可为发动机热平衡、冷却散热和结构强度的正向设计提供基础。     

太阳能溴化锂吸收式制冷系统吸收特性的研究

太阳能溴化锂吸收式制冷系统的吸收器采用传热、传质分离装置,利用预冷器预先冷却和喷淋吸收的方法完成对传热、传质的分离。通过建立吸收器的计算模型,分析冷冻水出口温度、冷却水进口温度、热水温度、喷淋温度、喷淋密度等因素对传热、传质的影响。利用传热、传质分离方法,使系统的吸收特性得到强化,从而使系统获得较高的性能系数。     

不同形状换热管传热性能的CFD模拟及优化选型

针对一个工业换热器管程传热强化的要求,提出基于CFD模拟的换热管选型及其结构优化方法。选择普通圆管、扁管、螺旋扭曲扁管和内置扭带圆管4种不同形状的强化传热管为考察对象,借助流体力学模拟软件Fluent6.3,对不同传热管的内部参数分布、传热系数、压降大小和综合效果等进行了模拟和比较分析,结果表明螺旋扭曲扁管的综合传热效果最佳,其中传热系数比普通圆管提高了3倍,压降小于0.5 MPa,可满足工业换热器强化传热改进的要求。通过模拟取得了螺旋扭曲扁管适宜的结构参数范围,其中扭曲程度5~15,扁度为2~2.6,通过分析管内流场的分布,证明这种特殊结构换热管对流体湍动程度和传热效果有显著强化作用。     

基于热交换器拟合ARM PWM一次函数算法设计

热交换系统是非常重要的换热设备,几乎在所有的工业领域中都有应用。由于热交换系统具有结构紧凑、轻巧、传热强度高、节能、防污染、环保、符合当今能源技术发展的趋势等特点,近年来,已广泛地应用到通信设备的换热降温系统中。热交换器技术使用离心风机控制内外循环的气流进入热交换芯的流量和压力,从而实现了隔离的内外循环气流的热交换,降低了内循环内的通信设备的热量,保证了通信设备的正常工作。通过离心风机转速温度PWM一次函数的设计,使得通信柜热交换器的软硬件的设计大幅简化,实现了热交换器连续跟踪、快速实时响应换热的功能,提高了产品的稳定性,降低了成本,大大提高了公司的经济效益。     

气流干燥器数学模型及分段设计计算方法

气流干燥器是化工生产中广泛应用的干燥装置。由于过程的复杂性,采用以往设计计算方法即整体平均法及试差法, 前者计算结果误差大,后者过于繁复。本文介绍一种利用气-固两相流动的有关理论及有关传热研究的试验结果,建立过程的数学模型,对气流干燥管进行分段、分区间逐次计算的方法,其计算结果与实际情况吻合较好,可以用于工程计算。     

Matlab优化工具箱在钻臂设计中的应用

Matlab优化工具箱具有强大的科学计算能力，在工程设计领域得到了广泛的应用。基于优化设计中Kuhn-Tucker（K-T）方程解的原理，本文给出了利用Matlab优化工具箱进行钻臂设计的方法。首先，合理设置优化目标函数和约束条件。然后，使用Matlab优化工具箱进行编程计算。与其他方法相比，使用Matlab优化工具箱进行优化，不仅可以提高计算精度，而且可以减少计算时间，因此在工程设计领域有较强的实际应用价值。     

用于求解旅行商问题的深度智慧型蚁群优化算法

启发式算法是求解组合优化问题求解的重要手段,其主要特征是能够以可接受的计算代价找到足够好的可行解.然而,设计良好的用于求解组合优化问题的启发式算法需要大量的专业领域知识以及大量的试错工作,且人工设计的启发式算法不能够保证在不同问题集上均具有一致性表现.另一方面,深度学习方法能够通过学习自动设计启发式规则,然而深度学习方法通常缺少在解空间内搜索的能力.为克服以上问题,提出了一种基于蚁群优化和深度强化学习的混合启发式算法框架.在该框架中,蚁群算法能够利用深度强化学习提取的启发式信息,而深度强化学习方法的解空间搜索性能也由于蚁群算法的加入而获得提高.采用经典的TSPLIB中的算例对该算法求解旅行商问题的效能进行了计算验证,结果表明采用深度学习方法能够极大地提升蚁群算法的计算表现,并降低其计算代价.     

分布系统的单管热交换器传递函数的本性奇点

大多数的工业生产过程是分布参数系统,用偏微分方程描述.本文以常用的分布参数典 型装置--单管热交换器为例,介绍在考虑其传热壁的影响后,传递函数中出现的特殊奇点, 即"本性奇点"的性质及系统进行比例反馈情况下本性奇点的根轨迹.     

基于有限元的一种永磁自锁阀设计

永磁自锁阀的设计往往涉及到永磁体参数、电磁参数和机械参数等多种因素，设计计算繁多，目前流行的参数化设计更是需要大量反复计算及结构尺寸的优化才能获得较佳的设计方案，但是采用传统设计方法繁杂、设计周期长，而且在实际投产前无有效的方法对所设计方案进行原理可行性验证和预期效果评估，本文采用有限元分析的方法尝试对所设计的自锁阀进行辅助设计、计算和分析，利用有限元分析软件对所选自锁阀方案进行了静态、动态计算和分析，并对研制的样机进行了实验研究。     

管壳式换热器设计软件开发

为提高管壳式换热器设计效率,以C#程序语言为平台,基于换热器壳侧传热性能指标/△1/3的优化设计开发了管壳式换热器计算软件,并用Excel生成计算报表。该软件包含传统弓形折流板换热器及一种新型换热器——三分螺旋折流板换热器的设计与校核计算。将实验数据与软件设计数据比较,软件设计有一定的优化效果;将实验数据与校核数据比较,软件计算准确性较高,可供工程设计及类似软件开发借鉴。采用软件计算了两种换热器的性能参数,结果证实了三分螺旋折流板换热器的优势。