1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 目的及意义

换热器是用来实现热量的传递，使热量由高温流体传给低温流体，是一种实现物料间热量传递的通用设备，在众多的工业领域上都有非常广泛的应用。在二十世纪早期，为了满足当时满足大型企业的换热设备的工业需要，开发设计了最初的管壳式换热器，经过长时间的发展和改善，其设计规范和生产加工方法都已经非常成熟，其中最为著名的是bell-delaware设计方法和tinker教授的流路分析法。

我国是世界最重要的换热、散热、冷却设备市场，据统计，在现代化学工业所用的换热器的投资大约占设备总投资的30%，在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%，海水净化厂几乎占到90%。

2. 研究的基本内容与方案

1. 对壳管式换热器进行传热与流动特性研究。通过给定的图纸，建立三维模型，划分网格导入fluent软件中。确定边界条件，分析多组入口速度条件下的仿真结果。通过空气的速度分布、压力分布、流线图、压降、换热量、壁面换热系数、j因子和f因子等来研究传热和流动特性。

   fluent 软件是目前市场上最为流行的 cfd软件之一，其在美国的使用率高达百分之六十，是由美国 fluent 公司在 1983 年所推出的，fluent 软件对于各种简单或者复杂外形的压缩与不可压缩流体的流动计算都是非常适用的。由于软件自身包含多种具体的物理模型和非常先进的数值计算法及功能强大的后处理系统，因此在石油化工、汽车模型设计、涡轮机模拟等各领域都得到了非常广泛的使用。 本身提供了较为灵活的网格结构，在二维空间内，应用三角形网格和四边形网格单元，在三维空间内，四面体网格单元、六面体网格单元、棱锥网格单元和楔形网格单元是非常适用的。

2. 分别对壳管式换热器结构尺寸进行参数优化设计，分析其对传热与流动特性的影响。通过设定单一变量的情况下，例如通过不同的入口速度，对某一壳程的温度场，压力场进行观测分析，从而了解在该壳程的最佳传热与流动特性速度。同理，可设壳程为变量，研究某一速度矢量下的最佳传热与特性壳程，从而调节折流板结构尺寸变化或管束排列方式来进行换热器结构尺寸优化。

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   3. 研究计划与安排

   2017年新学期开学至第一周至第第十五周完成，共15周。

   第1—3周：英文翻译、完成开题报告和文献综述；

   第4—10周：毕业论文进入实质设计阶段；

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   4. 参考文献（12篇以上）

   [1] 钱颂文. 换热器设计手册[m]。 北京：化学工业出版社，2002，305-311.

   [2] shah, r. k., compact heat exchangers, in heat exchangers, thermal-hydraulic fundamentals and design[m]. new york, mcgraw-hill，1981，111-151.

   [3] london, a. l., compact heat exchangers-design methodology, in low reynolds number flow heat exchangers[m]. washington, hemisphere, 1983,815-844.

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