微型板翅式换热器优化设计开题报告

2020-04-13 14:32:09

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的及意义（含国内外的研究现状分析）

在人类漫长文明史的初始阶段，能源在相当长的一段时间内被看作是取之不尽、用之不竭的一种资源，科学史上甚至多次出现试图制造永动机的现象。随着科学技术的不断发展，人们逐渐认识到了能源消耗的重要性，到了1973年和1979年，两次能源危机彻底改变了人类的认识。事实上，从1973开始由于现代技术的发展和全球人口爆发，能源消耗呈现大幅度上升，其中主要多为不可再生能源，如煤、油、天然气等。从1900年到2000年，世界范围内总能源消耗上升了20倍，其中三大化石能源占据了80％以上^[1]。中国消耗水平趋近于全球趋势^[2]。1978到2007能源消耗总量上升了６倍多，其中，三大不可再生能源总量占据90％以上，核能、氨能、太阳能、风能等可再生能源所占比例少于10％。对于不可再生能源的严重依赖更是对地球造成了短时间内不可逆转的伤害，英国考察队于1985年在南极内首次观测到了臭氧层空洞，另外从1960年开始，全球温室效应逐渐增强，全球平均温度上升造成南极冰川融化，生物多样性减少，全球生态平衡面临着严峻挑战。

当今世界，能源是人类赖以生存的物质基础，在经济发展中具有十分重要的地位。中国是能源消耗的大国，其能源供应主要依赖化石能源，尤其以煤炭为主。近年来，不合理的能源结构和高能耗的能源消费模式导致环境污染问题日益突出，同时限制着国民经济的健康发展^[³^]。解决这一问题的遂径主要有两种：一是大力发展绿色能源，提高非化石能源比例，优化能源结构；二是依靠科技进步提高能源利用效率。发展绿色能源是保障经济可持续发展的长期举措。而鉴于中国的能源现状，提高能源利用率则是当下紧迫的可快速取得成效的实现路径^[⁴^]。

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2. 研究的基本内容与方案

2、研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2．1研究内容

基于comsol multiphysics软件的水-纳米流体微型板翅式换热，以及在考虑纳米流体不同浓度以及纳米颗粒不同尺寸的影响下，基于三维数值模拟，对水-纳米流体微型板翅式换热器进行优化设计。

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3. 研究计划与安排

3、进度安排

1-3周	查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需技术方案及措施。确定方案，完成英文翻译、文献阅读报告及开题报告。
4-7周	基于 COMSOL Multiphysics 软件的水-纳米流体微型板翅式换热器三维模型设计。
8-10周	在考虑纳米流体不同浓度以及纳米颗粒不同尺寸的影响下，基于三维数值模拟，对水-纳米流体微型板翅式换热器进行优化设计。
11-14周	撰写毕业论文，论文初稿交指导教师审阅，修改定稿，装订成册。
15周	将研究结果以论文的形式进行总结，并准备毕业答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

4、参考文献

[1]Lund,H.Renwable energy strategies for sustainable development[M],Energy,2007,32(6):23-26.

[2]中国国家统计局.中国统计年鉴[Z]．北京：中国统计出版社，2008.

[3]张学学.热工基础[M].北京：高等教育出版社,2015：1-8.

[4]兰州石油机械研究所.换热器[M].北京：中国石化出版社，2013：1-3.

[5]石美中，王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2009：10-25.

[6]张天孙.传热学[M].北京：中国电力出版社，2006:166-188.

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[9]戴闻亭，李俊明，王补宣．细圆管内氧化铜颗粒悬浮液流动与对流换热的实验研究[J]．工业加热，2002(5)：1-4.

[10]凌祥,陆卫权,涂善东.板翅式换热器的研究与应用进展[J].石油机械, 1999, 28(5): 54-58.

[11]代中元.基于FLUENT的某型号板翅式换热器的性能数值模拟及其结构优化 [D].武汉：武汉理工大学, 2013.

[12]侯亭波.面向大功率 LED 水冷散热的微型换热器设计及性能分析[D].硕士学位论文,华南理工大学, 2013.

[13]李迎凯.基于热流固耦合的微型换热器设计方法研究 [D]. 硕士学位论文,南昌大学, 2015.

[14]严巳杰,胡建华, 黄炳琼, 奚云.基于粒子群优化算法的板翅式换热器优化设计 [J]. 化工机械, 2012, 39(1): 55-57.

[15]王青松.纳米流体在矩形微槽道内阻力特性研究 [D].硕士学位论文,华南理工大学, 2010.

[16]Bin Sun. Investigation on the flow and convective heat transfer characteristics of nanofluids in the plate heat exchanger [J]. Experimental Thermal and Fluid Science,2016,25(1):13-16.

[17]Xinhui Si. A mixed convection flow and heat transfer of pseudo-plastic power law nanofluids past a stretching vertical plate [J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2017,105(3):8-11.

[18]Kanjirakat Anoop. Thermal evaluaation of nanofluids in heat exchangers [J]. International Communications in Heat and Mass Transfer,2013,49(1):18-21.

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