板翅結(jié)構(gòu)換熱裝置設計制造技術

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 板翅式換熱器 1
1.2 板翅結(jié)構(gòu)熱力設計方法的研究進展 1
1.3 板翅結(jié)構(gòu)高溫釬焊工藝的研究進展 2
1.4 板翅結(jié)構(gòu)強度的研究進展 4
1.4.1 板翅結(jié)構(gòu)的強度 4
1.4.2 板翅結(jié)構(gòu)的釬焊殘余應力 5
1.4.3 板翅結(jié)構(gòu)的高溫蠕變 7
1.4.4 板翅結(jié)構(gòu)的疲勞 8
1.5 板翅結(jié)構(gòu)制造與設計存在的科學問題 9
參考文獻 11
第2章 板翅結(jié)構(gòu)的熱力設計方法 14
2.1 引言 14
2.2 板翅結(jié)構(gòu)的基本型式及應用 15
2.2.1 基本結(jié)構(gòu)型式及特點 15
2.2.2 應用 16
2.3 板翅結(jié)構(gòu)熱力設計的基本原則 20
2.3.1 設計條件的確定原則 20
2.3.2 單元尺寸的確定原則 21
2.3.3 結(jié)構(gòu)組裝原則 22
2.3.4 通道分配與排列原則 22
2.3.5 翅片選用原則 22
2.3.6 導流片布置原則 23
2.4 板翅結(jié)構(gòu)熱力設計方法 23
2.4.1 基本參數(shù) 23
2.4.2 傳熱設計 24
2.4.3 阻力設計 32
2.4.4 強度設計 35
2.4.5 經(jīng)濟核算 36
參考文獻 37
第3章 板翅結(jié)構(gòu)釬焊制造工藝 39
3.1 引言 39
3.2 釬焊接頭成形的基礎理論 40
3.2.1 釬料的潤濕、鋪展與填縫 40
3.2.2 釬料向母材的擴散 41
3.2.3 母材在液態(tài)釬料中的溶解 43
3.3 等溫凝固釬焊工藝 44
3.3.1 真空釬焊的工藝流程 45
3.3.2 微觀組織與力學性能 48
3.3.3 釬焊工藝對微觀組織和力學性能的影響規(guī)律 53
3.4 多尺度調(diào)控釬焊工藝 66
參考文獻 78
第4章 板翅結(jié)構(gòu)的釬焊殘余應力分析 80
4.1 引言 80
4.2 板翅結(jié)構(gòu)殘余應力的有限元分析 80
4.2.1 幾何模型 80
4.2.2 有限元分析思路 81
4.2.3 相關假定 83
4.2.4 網(wǎng)格劃分 83
4.2.5 邊界條件 83
4.2.6 材料參數(shù) 83
4.2.7 計算結(jié)果與分析 83
4.3 結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對殘余應力的影響規(guī)律 86
4.3.1 釬縫間隙的影響 86
4.3.2 隔板厚度的影響 86
4.3.3 翅片內(nèi)距的影響 89
4.3.4 翅片內(nèi)高的影響 90
4.3.5 翅片厚度的影響 90
4.3.6 翅片層數(shù)的影響 92
4.3.7 釬焊溫度的影響 93
4.3.8 材料不匹配的影響 93
4.3.9 壓力的影響 95
參考文獻 96
第5章 板翅結(jié)構(gòu)高溫蠕變的有限元分析 98
5.1 引言 98
5.2 板翅結(jié)構(gòu)蠕變的有限元模型 99
5.2.1 幾何模型 99
5.2.2 網(wǎng)格劃分 99
5.2.3 有限元分析策略 100
5.2.4 材料參數(shù) 101
5.3 內(nèi)壓作用下的蠕變分析 101
5.4 內(nèi)壓與殘余應力共同作用下的蠕變分析 105
5.5 釬縫尺寸效應對板翅結(jié)構(gòu)蠕變的影響 110
5.5.1 釬縫間隙對釬縫蠕變的影響 110
5.5.2 釬縫間隙對翅片蠕變的影響 112
5.5.3 釬縫間隙對隔板蠕變的影響 112
參考文獻 113
第6章 板翅結(jié)構(gòu)釬焊接頭的疲勞試驗與裂紋擴展分析 115
6.1 引言 115
6.2 疲勞試驗 115
6.2.1 試驗設備 115
6.2.2 試樣 116
6.2.3 疲勞試驗 116
6.3 疲勞失效機理 117
6.3.1 常溫疲勞微觀斷口分析 117
6.3.2 高溫疲勞微觀斷口分析 119
6.3.3 304不銹鋼板翅結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂機理分析 120
6.4 釬焊接頭的疲勞裂紋擴展 122
6.4.1 內(nèi)聚力模型簡介 122
6.4.2 內(nèi)聚力模型的加卸載定律 123
6.4.3 疲勞損傷理論模型 124
6.4.4 疲勞損傷子程序 127
6.4.5 釬焊接頭疲勞的有限元模型 131
6.4.6 結(jié)果與討論 135
參考文獻140
第7章 等效均勻化設計理論 142
7.1 引言 142
7.2 均勻化理論 143
7.2.1 基本理論與研究進展 143
7.2.2 均勻化理論在多孔結(jié)構(gòu)中的應用 144
7.3 等效力學性能參數(shù)的計算 146
7.3.1 彈性模量Ez的推導 147
7.3.2 彈性模量Ex的推導 148
7.3.3 彈性模量Ey的推導 149
7.3.4 剪切模量Gxy的推導 150
7.3.5 剪切模量Gxz的推導 151
7.3.6 剪切模量Gyz的推導 153
7.3.7 泊松比vyz的推導 154
7.3.8 泊松比vxy的推導 158
7.3.9 泊松比vxz的推導 160
7.4 等效熱物性參數(shù)的計算 160
7.4.1 導熱系數(shù)λz的推導 160
7.4.2 導熱系數(shù)λy的推導 163
7.4.3 導熱系數(shù)λx的推導 164
7.4.4 熱膨脹系數(shù)αz的推導 166
7.4.5 熱膨脹系數(shù)αx的推導 168
7.4.6 熱膨脹系數(shù)αy的推導 170
7.4.7 等效密度*與等效比熱容cp的推導 171
7.5 板翅式換熱器等效均勻化強度設計 172
7.5.1 設計方法分析 172
7.5.2 設計用板翅結(jié)構(gòu)應力應變放大系數(shù)及其強度試驗研究 174
7.6 基于等效均勻化的板翅式換熱器強度設計案例分析 177
7.6.1 一次應力分析 177
7.6.2 全尺寸的蠕變疲勞壽命評定 179
參考文獻 183
第8章 板翅結(jié)構(gòu)擴散焊制造 186
8.1 擴散焊連接技術 186
8.2 擴散焊連接理論 186
8.2.1 擴散焊連接的形成機理 186
8.2.2 擴散焊連接工藝 187
8.2.3 擴散焊連接界面的空洞閉合模型 195
8.3 板翅結(jié)構(gòu)擴散焊連接未來需要解決的科學問題 196
參考文獻 198
第9章 板翅結(jié)構(gòu)增材制造技術的進展及展望 200
9.1 增材制造技術簡介 200
9.2 增材制造板翅式換熱器的應用現(xiàn)狀及展望 203
9.2.1 增材制造板翅式換熱器的應用現(xiàn)狀 203
9.2.2 增材制造板翅式換熱器的應用展望 208
參考文獻 210