【正文】 （VB）的結(jié)構(gòu)化窗口的特點(diǎn)，利用程序編碼對(duì)計(jì)算過程進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。最后用ANSYS對(duì)關(guān)鍵部件分析得到相應(yīng)的應(yīng)力變形圖，從而對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容有一個(gè)更加深刻的了解。(2)換熱器的殼程一般不允許有腐蝕性的流體在其管腔內(nèi)流動(dòng)。(3)一般地壓強(qiáng)低的流體應(yīng)該走殼程。故本次設(shè)計(jì)方案安排的流體流動(dòng)的路徑是：管程通入混合熱空氣，殼程通入循環(huán)冷卻水。故管程混合熱空氣的定性溫度為T= (150+40)1/2=95℃管程內(nèi)的混合熱空氣在此定性溫度下的物性參數(shù)：密度 kg/m3定壓比熱容 J/（）熱導(dǎo)率 W/()運(yùn)動(dòng)粘度 V1= 103 m2/s動(dòng)力粘度 η1 =105 普朗特?cái)?shù) 殼程管腔流動(dòng)的冷卻水在此定性溫度下的物性參數(shù)：密度 kg/m3定壓比熱容 J/（）熱導(dǎo)率 W/()運(yùn)動(dòng)粘度 V2= 107m2/s 動(dòng)力粘度 η2=104 普朗特?cái)?shù) U型管式換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算過程 熱流量的計(jì)算設(shè)計(jì)設(shè)定冷卻水的用量：m=50000Kg/hQ= mCp2 ()/3600 =579722Wt （11）混合熱空氣質(zhì)量流量： （12） 平均溫度差的計(jì)算 （13）求得R=9，P=，查得溫度校正系數(shù)=，故選擇單殼程單管。綜合確定本次設(shè)計(jì)選用的換熱管規(guī)格為：規(guī)格25mm。故本次設(shè)計(jì)初選取=30m/s。單程管程所需要的管子的數(shù)目根據(jù)下面的公式：根 （15） 需要換熱管長(zhǎng)度為： （16）查找換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)，考慮到此次設(shè)計(jì)換熱器的管程數(shù)目確定換熱管長(zhǎng)度規(guī)格為=。管中心距的長(zhǎng)度是：mm各程相近管的管心距為mm。(1)殼程流體的進(jìn)出口接管:接管水的流速為： m/s，殼程的體積流量：=50000/=m （110）則圓整后可取管徑的規(guī)格大小為mm。 換熱器的校核表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為： （112）當(dāng)量直徑為：m （113）流體流通截面積：（114）殼程流體流速：m/s （115）殼程雷諾數(shù)為： （116）殼程普朗特?cái)?shù)為：殼程熱導(dǎo)率為：粘度校正系數(shù)為：因水被加熱，故選取(μ/)≈1帶入公式（112）得：=3379W/(.K) 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 （117）流體流速：ui=30m/s雷諾數(shù)：=deui/= （118）熱導(dǎo)率為：普朗特?cái)?shù)：=帶入公式（117）得=302W/() ：換熱管管外側(cè)污垢熱阻：Rso=換熱管管內(nèi)側(cè)污垢熱阻：Rsi=換熱管熱導(dǎo)率為：().： （119）換熱管的平均直徑： （120）(.k)，預(yù)估算換熱器傳熱面積為：Ac=114 換熱器的傳熱面積為： （121）故本次設(shè)計(jì)的面積裕度計(jì)算為： （122），屬于合理范圍。 各部分流體阻力的計(jì)算這部分計(jì)算主要就是為了看前面設(shè)計(jì)是否滿足換熱器的設(shè)計(jì)要求。：對(duì)于雙管程的換熱器，總流動(dòng)阻力等于各程阻力和局部阻力之和[13]。由于管程為雙管程，故=2。：殼程中流動(dòng)的流體收到的總阻力等于流體經(jīng)過管束收到的阻力加上通過折流板缺口的流體收到的阻力相加。當(dāng)500的時(shí)候，故。第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選取 換熱管束換熱管為光管本次設(shè)計(jì)選用碳鋼材料的鋼管所選換熱管的材質(zhì)為碳鋼，換熱管常用尺寸規(guī)格主要有，本次設(shè)計(jì)采用。圖21 換熱管束排列采用上述圖示排列方式可有規(guī)律排列換熱管且管外的傳熱系數(shù)高[4]。設(shè)計(jì)主要參數(shù)如下：表22封頭設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)溫度/℃設(shè)計(jì)壓力/MPa許用應(yīng)力/MPa焊縫系數(shù)封頭內(nèi)徑/mm封頭材料150125500Q235B封頭的厚度計(jì)算公式如下： （21）標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭K=1.計(jì)算厚度為：封頭的厚度選取有一定的規(guī)格要求。表23封頭設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)公稱直徑DN/mm代號(hào)類型曲面高度H/mm封頭厚度/mm內(nèi)表面積A/容積V/500EHA12510 管板的計(jì)算管板是連接換熱管的，并且同時(shí)兼顧著讓管子和殼體分開，以免兩者流體相混合。表24管板的尺寸表公稱直徑DD1D2D4D5=D6bb1螺栓規(guī)格d螺栓孔數(shù)質(zhì)量/kg5006305904905435004033M162324 管箱的計(jì)算管箱的主要作用是讓流體可以均勻的進(jìn)來和出去。本次設(shè)計(jì)管箱的厚度如下表所示：表26管箱厚度設(shè)計(jì)厚度/（mm）名義厚度/（mm）圓整后取值/（mm）管箱厚度/（mm）有效厚度/（mm）520 殼體的計(jì)算在換熱器的外表面結(jié)構(gòu)中，主要是由殼體、管箱以及封頭三部分組成，并且三者承受的壓力大小基本相同，因此本次設(shè)計(jì)中三者的材料選用同一種。 拉桿的計(jì)算 拉桿結(jié)構(gòu)形式拉桿的結(jié)構(gòu)形式一般分成以下兩種：拉桿定矩管結(jié)構(gòu)和拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。表29拉桿數(shù)量選用表400400~700700~900900~13001300~15001500~18001800~20002000~230010461012161824321244810121418241644668101216由拉桿直徑和公稱直徑查表可得，拉桿數(shù)量為4。折流板厚度按照國(guó)標(biāo)GB151選取[1]。平焊法蘭中的甲型適用于公稱壓力為，的范圍，適用于公稱直徑為DN[6]。其在換熱器上的布置應(yīng)遵循如下原則：當(dāng)管長(zhǎng)L3m時(shí)。如下是所選支座的具體數(shù)據(jù)。18第3章 Visual Basic軟件編程 主要設(shè)計(jì)模塊及流程在進(jìn)行程序編輯的過程之前，我們需對(duì)前面的手工計(jì)算繪制一個(gè)流程圖，其目的主要是方便編程序，條理清晰讓人一目了然。這些數(shù)值都是在表中直接查的的，是固定的，大小可以直接在程序中體現(xiàn)，如果有需要改動(dòng)的地方則直接在程序中修改程序即可。由于bobox控件具有可以使換熱器的設(shè)計(jì)多樣化，編不同的代碼可讓其有不同的數(shù)值的特點(diǎn)，從而能改變其初始溫度和設(shè)計(jì)壓力，從而達(dá)到設(shè)計(jì)內(nèi)容中關(guān)于軟件編程要求。下圖33是初始參數(shù)的窗體： 圖33參數(shù)窗體界面 計(jì)算換熱器工藝結(jié)構(gòu)尺寸的窗體對(duì)于本窗體，它的主要功能是根據(jù)前面窗體求得的各種物性參數(shù)計(jì)算換熱面積。如要對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行替換，方法就是需要在程序中直接進(jìn)行修改。設(shè)計(jì)本窗體的顯示內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)計(jì)算過程、換熱管的規(guī)格和長(zhǎng)度的確定、換熱管的布置排列方式和關(guān)系到換熱器傳熱、選取最優(yōu)的殼徑四個(gè)部分組成。最后選擇的殼體內(nèi)徑是根據(jù)求得的內(nèi)徑大小參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確認(rèn)選擇。如果符合則進(jìn)行下面的操作；如果不符合，則退出程序?qū)η懊娴臄?shù)據(jù)修改重復(fù)前面的操作。經(jīng)過將殼體上的溫度和傳熱管的溫度之間的差值進(jìn)行比較，一鍵即可判斷其是否在允許范圍內(nèi)。圖37各個(gè)零部件的窗體界面本窗體主要顯示的內(nèi)容包括所選擇的換熱管的材質(zhì)、長(zhǎng)度以及規(guī)格。在這個(gè)窗體中特地加入圖片使得封頭的設(shè)計(jì)尺寸更加直觀的顯示出來。在這個(gè)設(shè)計(jì)選擇的過程中最重要的是對(duì)封頭的厚度選擇確定，編輯相關(guān)的公式進(jìn)行求解的結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而選取出滿足條件的最優(yōu)厚度。窗口顯示的內(nèi)容如圖39所示：圖39封頭的窗體界面圖310管箱以及拉桿的窗體界面從圖310中可以看出本窗體對(duì)殼體以及管箱短節(jié)的厚度進(jìn)行計(jì)算和選擇，由計(jì)算求得的結(jié)果與查表進(jìn)行比較選擇最優(yōu)的尺寸。對(duì)于本窗口中管板的設(shè)計(jì)編輯部分，這部分的計(jì)算比較多，不僅僅需要計(jì)算并確定尺寸而且還需要校核其是否滿足換熱器的設(shè)計(jì)需求。而不是像前面進(jìn)行手工計(jì)算一樣，還要花費(fèi)很多時(shí)間去前面尋找數(shù)據(jù)。最后參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取合適的法蘭。窗體具體布置如圖314所示：圖314換熱器匯總的窗體界面下面是本窗體設(shè)計(jì)的部分程序：“顯示”按鈕的程序編寫：Private Sub Command1_Click()Text1. = Text2. = Text3. = Text4. = Text5. = ……Text59. = End Sub“打印”按鈕的程序編寫：Private Sub Command2_Click()Open C:\Users\Administrator\Desktop\ For Output As 1Print 1, amp。 Text11. amp。 ： amp。 ℃Print 1, amp。 Text13. amp。 ： amp。 ℃Print 1, amp。 Text15. amp。 ： amp。 mEnd Sub32 第4章 關(guān)鍵部件的有限元分析 U型換熱管的有限元分析在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我們前面的設(shè)計(jì)前提和要求關(guān)于壓力要求得知在管程和殼程的設(shè)計(jì)壓力是不同的。清楚地知道更容易變形或者遭到破壞的部分，從而及時(shí)合理地采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改善和維修，使得設(shè)計(jì)的更加的準(zhǔn)確，使設(shè)計(jì)顯得更加地合理。GUI：Main 在左下角彈出的對(duì)話框中一次雙擊選中、在該對(duì)話框中輸入材料的屬性：EX=200000，PRXY=。再對(duì)換熱管的分析過程中我們采取切一半的方式使得清晰的看到換熱管的內(nèi)外部應(yīng)力變化，從而對(duì)換熱管進(jìn)行評(píng)估分析。建立換熱管模型圖41U如下：圖41U型換熱管模型GUI： 劃分圖如下： 圖42管網(wǎng)格劃分GUI： 在左下角彈出的對(duì)話框，選擇，單擊OK按鈕。GUI: 在中間彈出的對(duì)話框中，選中相對(duì)于結(jié)構(gòu)對(duì)稱面的各個(gè)表面，點(diǎn)擊確定即可。GUI： GUI: 在中間彈出的對(duì)話框中的 欄中選擇DOF 下面子選項(xiàng)的 ，即可顯示出變形云圖。圖44應(yīng)力云圖通過上面的變形云圖和應(yīng)力云圖的分析的結(jié)果可以了解到的是，管子相對(duì)而言有些向外彎曲的變形。對(duì)于上面對(duì)圖的分析和分析問題出現(xiàn)的原因，本人認(rèn)為的解決方案主要是如果這種向外變形地程度比較大，我們能采取的措施就是通過加厚管子來增強(qiáng)管子的強(qiáng)度。 管板的有限元分析分析管板我們可以知道，管板主要受到內(nèi)外表面的壓力，以及管板上加的孔對(duì)管板造成的破壞。GUI：Main 在左下角彈出的對(duì)話框中一次雙擊選中、在該對(duì)話框中輸入材料的屬性：EX=192000，PRXY=。GUI： 圖46網(wǎng)格劃分GUI： 對(duì)管板的上下兩個(gè)表面和開孔的地方施加約束。圖47變形圖GUI: 在左下角彈出的對(duì)話框中的 欄中選擇下面的子選項(xiàng)的 ，顯示出應(yīng)力云圖。我認(rèn)為造成這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能是換熱管表面的內(nèi)側(cè)與外側(cè)的壓力大小不一樣，才會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管在工作的過程中出現(xiàn)上述情況。如果這種方法還是沒有效果，就只能通過重新對(duì)罐子的材料和規(guī)格進(jìn)行選擇，達(dá)到最終能夠正常的使用。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，前期通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館等能夠獲取的資源進(jìn)行查閱并搜集整理大量資料，之后進(jìn)行的就是換熱器的整體設(shè)計(jì)計(jì)算過程。最后就是根據(jù)算的的結(jié)果校核壓力降和壁溫判斷其合理性，最終確定各個(gè)結(jié)構(gòu)件尺寸參數(shù)。（管板和折流板）的應(yīng)力分析圖，來判斷容易遭到破壞的部分，從而采取相應(yīng)的措施能準(zhǔn)確的進(jìn)行改善和維修。但在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中也存在以下問題：對(duì)于設(shè)計(jì)的題目的實(shí)物沒有接觸過，不能做到有實(shí)質(zhì)性地了解和深刻的認(rèn)識(shí)，所以很難十分清楚準(zhǔn)確的理解其結(jié)構(gòu)組成成分和相應(yīng)的工作流程，這在一定程度上影響了本次設(shè)計(jì)的進(jìn)度和準(zhǔn)確性；另外VB與分析軟件ANSYS不能直接構(gòu)建起聯(lián)系，在一定程度上增加了設(shè)計(jì)所花的時(shí)間等。明白了只要愿意付出時(shí)間和實(shí)際行動(dòng)，“成功”也不是遙不可及。the heat transfer coefficient of about 7000W/m2unit volume in the evaporator plate, the plate condenser is a heat transfer area of shell and tube heat exchanger of three times the plate evaporator heat transfer coefficient About 1000一1200W/m2Kare shell heat exchanger two to three times the plate on the evaporator used to Refrigerant distributor of liquid evenly distributed devices, when the evaporator plate a few more, maybe uneven distribution of li