极地运输船舶海水系统板式换热器的传热特性研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着全球气候变暖、海冰加速融化，极地蕴藏的丰富资源和极具价值的北极航道已将极地潜在价值推到现实的高度。然而，要想实施极地战略，必先发展适应本国的极地船舶装备。

极地船舶必须要能在极地恶劣的环境优秀的发挥其自身的功用，这就要求极地船舶船体上的各部分工作区域符合极地的工作环境，换句话说就是要求我们设计出适合极地环境的船体部件，船体的换热器在船舶正常工作中起着至关重要的作用。此次任务我们将围绕极地船舶海水系统的换热器开展，热交换器是船舶轮机中广泛应用的不可缺少的重要设备之一，诸如：主副机滑油冷却器、气缸套淡水冷却器、燃油加热器、蒸汽凝水器、给水加热器等。常用的形式有管壳式、板式、热管式和转轮式，而板式换热器是针对传统换热器热交换效率低、设备体积大而笨重的缺点而开发出的较为新型的一种热交换器，目前已在船舶轮机中得到应用但还不十分普遍。极地船舶又有别于普通船舶，极地船舶的工作环境是海水和海冰同时存在的海洋环境，在换热器的设计还需考虑海冰的存在，所以此次任务我将设计使用于极地船舶的板式热交换器，基于CFD的海水在不同流速条件下的海水系统板式换热器的传热特性分析。希望在设计完我的极地船舶换热器后能对现阶段极地船舶换热器有所帮助，以及对今后换热器领域能带来一定的推动作用。

笔者本次的任务是设计使用于极地船舶的板式热交换器，基于CFD的海水在不同流速条件下的海水系统板式换热器的传热特性分析。通过大三阶段学习的传热学、工程热力学、船舶辅机、船舶原理等课程，以及大三阶段的课程设计，作者已经对换热器设计的相关内容有了大致的了解。在毕业阶段进行设计使用于极地船舶的板式热交换器，能让作者在已有的基础上对所学知识进行融会贯通，在换热器设计方面更娴熟，也是对自己大学所学课程的进一步巩固，同时也能够对以后将要从事的工作有一个初步的了解，为步入工作岗位打下基础。比如换热器的设计和，从查阅资料，到换热器建模，再到换热器的计算、校核计算和在不同流速条件下的海水系统板式换热器的传热特性分析，这些步骤结合在一起就是一个换热器设计和换热器特性分析的整体过程。对极地船舶板式换热器设计，使作者基本清楚了这个过程中的每一个细节，也让作者认识到了极地船舶换热器未来发展趋势，同时可更深入地培养笔者对ansys/fluent软件的应用熟练程度，对文献的查阅和理解能力以及在设计过程中各方面的协调能力。

2. 研究的基本内容与方案

首先，查阅相关资料，了解船舶板式换热器的各组成部分，如板片（板片为热交换器中最重要的部件"由金属板压制而成"厚度通常为0.5-1mm最常用的材料为SUS304,316L等不锈钢板）、垫片、固定夹紧板、活动压紧板、夹紧螺栓和上下导杆及立柱等。了解船舶板式换热器设计时所要必须考虑的主要步骤，如设计工艺条件、热力计算、换热器的初选及其型号参数、换热系数计算、实际换热面积计算以及校核计算。根据所选题目，找到与极地船舶板式换热器设计相关的资料，并根据建模软件，进行数学建模。

其次进行基于CFD的海水在不同流速条件下的海水系统板式换热器的传热特性分析，使用流体力学ansys/fluent软件进行仿真计算分析所设计的板式换热器的特性，并将所测数据汇总。

3. 研究计划与安排

1）、了解并确定选题内容，收集相关资料，准备翻译英文文献（第1周上半周）

2）、确定所要翻译的英文文献，进行整篇文献的翻译，老师审查修改后并确定合格（第1周下半周-第2周）

3）、查找相关文献并进行文献整理，选取确定参考文献，完成文献综述报告和开题报告，老师审查修改后确定完成此项任务（第3周）

4. 参考文献（12篇以上）

【1】.陈永东, 陈学东. 我国大型换热器的技术进展[j]. 机械工程学报, 2013, 49(10): 134-143.

【2】张李铁.李彦洲. 板式换热器板片的发展现状与研究研究[d]. 吉林工业职业技术学院 . 2014.

【3】. 张平亮.新型换热器及其技术进展. 无锡科技职业学院,江苏省无锡市.214028.2007.