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基于VisualBasic6.0空气换热器计算软件的开发

点击:1637 日期:[ 2014-04-26 21:35:42 ]
                基于VisualBasic 6·0的空气换热器计算软件的开发                       曾蛟华1 姜昌伟1 童永清2 姜建荣2     (1·长沙理工大学 能源与动力工程学院, 2·杭州美宝炉窑工程有限公司)     摘要:基于面向对象和模块化编程思想,遵循组合型换热器的设计原理和计算方法,以Mi-crosoftVisualBasic 6·0语言为开发平台,并结合Access数据库,开发出辐射-喷流-对流组合型换热器热力参数计算和报价系统软件。该软件具有输入参数少、适应性广、界面友好的优点,对指导该换热器的设计具有重要的实际应用价值。     关键词:组合型空气换热器 软件开发 热力参数     空气换热器是广泛应用于化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业的一种通用设备,多用在各种工业炉窑高温烟气的热量回收及余热利用等方面[1-2]。近年来,随着能源问题的日益严峻,各国加强了对余热利用技术的研究,使得换热器产品更新换代加快,同时对换热器的设计提出了结构形式多样、设计周期缩短[3]的新要求。但由于换热器设计过程本身的特点,会遇到一些复杂的运算公式,需要繁琐的试差运算和反复调整某些参数,使得设计工作费时、费力且时常出错。利用计算机编程技术取代传统的手工计算,可以大大缩短空气预热器的设计周期,减少人为差错,给换热器的研发带来了便利[4-8]。     目前,空气换热器的设计软件较少,且只是针对个别特殊工艺条件应用的换热器,软件的通用性较差,关于组合型换热器的设计软件更少。文中以VisualBasic 6·0为开发工具,并结合Ac-cess数据库,对辐射-喷流-对流式的组合型换热器进行了热力计算软件的开发,并形成完整的换热器报价系统。该软件具有输入参数少,系统适应性广,人机界面友好等特点。     1 软件的总体结构和算法设计     1·1 软件的总体结构     当温度在900~1000℃以上时,换热器内的热量传递主要是以辐射方式进行,所以采用辐射式换热器无论在传热效率还是高温耐久性上均很理想。然而,辐射式换热器的出口烟气温度不低于700℃,对烟气余热的充分利用不够,为解决余热充分利用的问题,工程上一般在辐射式换热器的后面设置喷流换热器或对流式换热器等中温换热器,组成组合型换热器[9]。组合型换热器的基本思想是:在一套换热设备中组合安装两种或两种以上的换热器,充分发挥不同类型换热器在不同温度段、不同方面的特点和优势,从而实现高效的换热效果。辐射-喷流-对流组合换热器是由一台辐射式换热器、一台喷流换热器和一台对流传热的管式换热器所组成。高温烟气首先流经辐射式换热器,再依次流经喷流换热器和对流式换热器;空气则相反,先流经对流式换热器、喷流换热器,最后到达辐射式换热器。由于换热器设计过程的复杂性,设计采用面向对象的模块化组合设计方案。在设计过程中,将设计分为已知参数输入、换热参数的求取、喷流对流式按每排求取参数和换热器估价四个基本模块。如图1所示。                   1·2 软件的算法设计     求取换热参数的模块包括计算和校核两大部分,包括了辐射式、喷流式和对流式三种类型的传热计算和校核。不同的类型有着不同的传热计算公式,但整体的计算过程如图2所示。喷流对流式按每排求取参数的模块中利用Visual Basic6·0中Datagrid控件与Access数据库相联系。在Dategrid表格中显示烟气横向冲刷时,流经任意排后的平均温度、烟气温度和空气温度。用户可根据平均温度或烟气温度决定使用的材料,在保障使用安全的基础上,尽可能的节约材料成本。                   2·软件的运行     硬件环境是586或以上PC机;软件环境是W indows 2000或更高级版本,软件开发语言为VisualBasic 6·0。     辐射-喷流-对流组合型空气换热器热力计算软件以VisualBasic 6·0为开发平台,结合Ac-cess数据库,根据空气换热器所需的数据设计合理的用户界面,具有操作方便、简单等特点。下面将具体介绍软件的使用。     运行程序后,进入换热器设计系统的初始界面。点击“参数输入”后,程序将显示输入界面,其中包括一些已知的气体参数和结构参数。在组合型换热器的设计中,首先根据经验按烟气流经先后的单元假定“筒状式的空气出口温度”和“喷流式的空气出口温度”。在结构参数中,主要考虑到换热管的尺寸、气体流动类型、烟气行程数、管束的排列方式以及换热器中心距的大小。为提高换热效率,筒状式换热器的内筒壁一般焊有肋片,在程序中是否附带肋片由用户选择。筒状式中气体的流动类型一般为逆流;喷流式和对流式中气体的流动类型分为顺流、逆流和交叉流三种,在工程应用上,一般使用的流动类型为交叉流。喷流式和对流式的烟气行程数有1、2、3、4四种行程数可供选择。根据GB151-1999规定,在换热器设计过程中,换热管的中心距最小应为管子外径的1·25倍[7, 10]。设计过程中,在“横向节距”输入框里点击右键即可参看外径对应下的最短横向节距、纵向节距和最外层换热管至壳体内壁的最短距离。将已知参数输入完毕后,点击“求取换热参数”进行传热计算,其计算结果主要包括各种类型换热器的平均温差、壁温、传热系数、传热面积、烟气阻力系数、空气阻力系数和结构参数。点击“求取换热参数”命令按钮后,若程序检测到某个已知参数未输入数据,程序中止运行,出现提示框。若在程序运行过程中,发现某些输入参数之间出现矛盾,则中止运行,出现提示框。     用户可根据计算结果,选择或重置已知参数中的某一项或某些数据,获得最佳的参数。每一次成功计算的结果都将自动保存在Access数据库中,可供查询。     “喷流与对流式按排数求取参数”包括喷流按排数求取参数和对流按排数求取参数两部分。分别点击后,程序将循环计算烟气流经各排后的平均温度、烟气温度和空气温度的值。     在Datagrid表中输入喷流式和对流式的换热管材料密度和单价,以及外围材料密度和单价,在输入框里输入筒状式的换热筒的材料密度和单价后,点击“估价”,即可得到组合型换热器的价格和重量。     3 结论     利用面向对象的Visual Basic 6·0编程语言和Access数据库的结合,开发出的辐射-喷流-对流组合型空气换热器热力参数计算的软件,可快速设计计算出热力参数,并形成完整的换热器估价系统。计算结果准确合理,软件操作简单,这大大缩短了辐射-喷流-对流组合型空气换热器的设计周期,对企业快速响应客户需求,争取市场先机提供了便利。 参考文献 [1]周建新,宋秉棠,陈韶范等·板式空气预热器的推广应用[J]·石油化工设备, 2007, 36(1): 68-70· [2]Georgiou Florides, Soteris Kalogirou, Review Groundheat exchangers-A  review of systems, models and ap-plications [J]. Renewable Energy 32  (2007) 2461-2478· [3]张秋利,宋永辉,党晓娥等·用VB和SolidWorks实现列管式换热器的设计[J]·浙江化工, 2006,37 (12): 21-26· [4]秦振平,王光辉,强转宁等·Visual Basic 6·0语言开发列管式换热器设计软件[J]·延安大学学报,2002, 21 (4): 57-59· [5]张秋利,宋永辉,兰新哲等·列管式换热器设计软件的开发[J]·广东化工, 2006, 33(7): 60-63· [6]刘八生·上海冶炼厂90t铜阴极炉用空气喷流换热器的设计与实践[ J]·有色冶金设计与研究,1999, 20 (1): 23-27· [7]钱颂文·换热器设计手册[M]·北京:化学工业出版社, 2002· [8]国家技术监督局·管壳式空气预热器·GB151 -1999 [M]·北京:中国标准出版社, 2000· [9]章成骏·空气预热器原理与计算[M]·上海:同济大学出版社, 1995· [10]方维潘,钱颂文等·化工设备设计全书-空气预热器设计[M]·上海:科学技术出版社, 1987·赵艳:编辑
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