基本信息
- 項目名稱：
- 組合式連續(xù)螺旋折流板換熱器軟件設計
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 作品是以新型螺旋折流板換熱器為設計模型，采用粒子群算法為優(yōu)化算法，通過Delaware算法得到熱力設計結果，建立外部驅動程序，運用Inventor API技術實現(xiàn)換熱器零部件標準化處理及可視化編輯操作。 用戶只需輸入換熱器的運行工況，即可得到熱力設計、目標優(yōu)化、零部件尺寸設計的結果，并獲得Inventor平臺上的零部件3D圖和2D工程圖，實現(xiàn)了換熱器從熱力計算到工程圖紙繪制的一體化、無紙化設計。
- 詳細介紹：
- 作為在化工、石油、電力及能源等高能耗工業(yè)部門中重要環(huán)節(jié)的換熱設備，換熱器的開發(fā)設計至關重要。一款高性能換熱器能有效地提高上述部門的能源利用率；同時，由于換熱器的設計和開發(fā)占有相當比例的資源，設計開發(fā)效率的提高也可大幅增加資源的利用率。 本作品是以新型組合式連續(xù)型螺旋折流板換熱器為設計模型，開發(fā)一款換熱器設計軟件。軟件采用粒子群算法為核心優(yōu)化程序，通過經(jīng)典的Bell-Delaware算法得到熱力設計結果，建立外部驅動程序，運用Inventor API技術實現(xiàn)換熱器零部件標準化處理及可視化編輯操作。這樣，用戶只需輸入換熱器的運行工況，即可得到熱力設計、目標優(yōu)化、零部件尺寸設計的結果，并獲得Inventor平臺上的零部件3D圖和2D工程圖，實現(xiàn)了換熱器從熱力計算到工程圖紙繪制的一體化、無紙化設計流程，為工業(yè)研發(fā)設計的發(fā)展提供了依據(jù)。 本作品的創(chuàng)新點主要包括：1.針對現(xiàn)有換熱器設計軟件無法實現(xiàn)的新型專利技術換熱器，開發(fā)出相應的設計研發(fā)軟件；2.集優(yōu)化計算、熱力設計、機械設計等功能為一體，實現(xiàn)了多功能的軟件集成；3.結合Inventor API技術，為用戶提供了強大的結果加工功能，實現(xiàn)設計結果的3D可視化編輯操作。 相關研究證明，新型組合式連續(xù)型螺旋折流板管殼式換熱器相比于同類的管殼式換熱器，換熱效率可提高10%以上；通過軟件設計，該種新型換熱器的設計開發(fā)周期可大大縮短，并加快這種換熱器的推廣應用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作為在化工、石油、電力及能源等高能耗工業(yè)部門中重要環(huán)節(jié)的換熱設備，換熱器的開發(fā)設計至關重要。一款高性能換熱器能有效地提高上述部門的能源利用率；同時，由于換熱器的設計和開發(fā)占有相當比例的資源，設計開發(fā)效率的提高也可大幅增加資源的利用率。 本作品是以新型組合式連續(xù)型螺旋折流板換熱器為設計模型，開發(fā)一款換熱器設計軟件。軟件采用粒子群算法為核心優(yōu)化程序，通過經(jīng)典的Bell-Delaware算法得到熱力設計結果，建立外部驅動程序，運用Inventor API技術實現(xiàn)換熱器零部件標準化處理及可視化編輯操作。這樣，用戶只需輸入換熱器的運行工況，即可得到熱力設計、目標優(yōu)化、零部件尺寸設計的結果，并獲得Inventor平臺上的零部件3D圖和2D工程圖，實現(xiàn)了換熱器從熱力計算到工程圖紙繪制的一體化、無紙化設計流程，為工業(yè)研發(fā)設計的發(fā)展提供了依據(jù)。 本作品的創(chuàng)新點主要包括：1.針對現(xiàn)有換熱器設計軟件無法實現(xiàn)的新型專利技術換熱器，開發(fā)出相應的設計研發(fā)軟件；2.集優(yōu)化計算、熱力設計、機械設計等功能為一體，實現(xiàn)了多功能的軟件集成；3.結合Inventor API技術，為用戶提供了強大的結果加工功能，實現(xiàn)設計結果的3D可視化編輯操作。 相關研究證明，新型組合式連續(xù)型螺旋折流板管殼式換熱器相比于同類的管殼式換熱器，換熱效率可提高10%以上；通過軟件設計，該種新型換熱器的設計開發(fā)周期可大大縮短，并加快這種換熱器的推廣應用。
科學性、先進性
- 目前，在換熱器軟件領域，國外商業(yè)軟件有HTRI及HTFS等，已經(jīng)能夠實現(xiàn)優(yōu)化設計計算、震動頻率計算等功能，而且具有完備的物理屬性包和標準零件庫，但其輔助繪圖功能相對簡單，零件不符合國內設計標準，無法適應新型換熱器的設計；國內方面，換熱器設計軟件較多，但功能單一、輔助繪圖能力嚴重不足。本作品在在新型螺旋折流板換熱器的基礎上，旨在克服以上軟件的缺點，進行軟件開發(fā)。 軟件熱力設計部分，采用改進Bell-Delaware的設計方法，取得了良好的效果；優(yōu)化計算部分，采用粒子群算法，進行多目標優(yōu)化計算；零件設計部分，參考國家標準，使得零件系統(tǒng)化、標準化，降低零件生產(chǎn)成本；圖形繪制部分，創(chuàng)新采用Inventor API技術開發(fā)繪圖功能，這樣，利用軟件計算生成的零部件3D及2D圖，可用于熱力、流動分析，也可直接用于生產(chǎn)制造，增強了軟件的通用性。 相關研究證明，利用該軟件所設計出來的新型換熱器相比于同類的管殼式換熱器，換熱效率可提高10%；設計換熱器所需時間在5分鐘以內，設計效率得到大幅提高。
獲獎情況及鑒定結果
- 西安交通大學2010年“節(jié)能減排創(chuàng)意大賽”一等獎 西安交通大學第十四屆“騰飛杯”課外學術科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 技術入股
作品可展示的形式
- 模型，圖紙，磁盤，現(xiàn)場演示，圖片，錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 在本作品中，用戶只需輸入該換熱器的運行工況并確定所需要的優(yōu)化目標及參數(shù)，軟件就可以計算出所需要的熱力設計參數(shù)、零件3D和2D圖形等，操作簡單，運行速度快。 軟件將設計計算與繪圖輸出連接起來，實現(xiàn)新型換熱器的無紙化、一站式的設計研發(fā)。 國內市場尚無功能豐富的設計軟件，而國際市場上大型換熱器設計軟件需要較高的使用費用，中小型企業(yè)難以承受。由于在該軟件架構之下，可以添加如多種換熱器的設計功能，也可以添加其他類似的工業(yè)產(chǎn)品。該軟件易開發(fā)、應用廣、通用性好的特點，適用于高等院校及科研院所等科研單位進行新產(chǎn)品的設計，也可為中小企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)運行企業(yè)提供技術支撐。因而，該軟件有著廣泛的使用空間和市場前景。
同類課題研究水平概述
- 近年來，高新技術促進著傳統(tǒng)工業(yè)的換代升級，尤其是計算機技術的推廣普及促進了換熱器CAD技術的發(fā)展，計算機逐漸取代手工計算成為一個重要的工具和手段， 國外換熱設備CAD技術起步早，有一些大型軟件已經(jīng)大量用于工業(yè)生產(chǎn)，目前比較常用的有HTRI、HTFS、B2JAC、THREM、CC2Therm 和HEATDESIGN等設計軟件包。其中，HTFS.TASC可對多種管殼式換熱器進行計算，并將傳熱和機械強度計算融為一體，并可提供管束排列圖。HTRI Xchanger Suite則包含了換熱器及燃燒式加熱爐的熱傳遞計算及其他相關的計算軟件。國內方面，也有專門的研究機構、個人在換熱器的設計應用方面開展研究并取得了一定的成果，開發(fā)了各類型的換熱器計算、選型、繪圖軟件。 在上述國內外研究成果中，均無法適應新型組合式螺旋折流板管殼式換熱器的設計。而且，換熱器CAD軟件內容比較單一，或偏重于設計計算，或偏重于繪圖輸出，二者是分開的。由于由不同單位開發(fā)的換熱器CAD軟件采用不同的系統(tǒng)，軟件、硬件條件差異較大，很難將他們的成果統(tǒng)一應用，尤其是將設計計算與繪圖輸出連接起來。而在換熱器設計過程中，熱力設計和加工圖紙繪制是換熱器運用于工程實際前的兩個重要階段。當這兩個階段是分開進行時，針對不同的熱力設計結果時，需要進行大量重復性的工作，工作效率很低。而在將這兩個階段相結合的方面，國內外均鮮有先例。 開發(fā)小組在以西安交通大學熱流中心新一代高效換熱設備研究組開發(fā)的新型管殼式換熱器的基礎上，開發(fā)一款軟件，它既可以適應新型換熱器的熱力設計，又可以實現(xiàn)設計零件的二維、三維可視化，具有開創(chuàng)性的意義。這樣，一方面為這種新型換熱器商業(yè)化的推廣和運用提供支持，另一方面為國內機械設計軟件提供一種新的理念，實現(xiàn)換熱器設計研發(fā)的無紙化。
