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基于VisualBasic6.0空氣換熱器計算軟件的開發

點擊:2007 日期:[ 2014-04-26 21:35:42 ]
                基于VisualBasic 6·0的空氣換熱器計算軟件的開發                       曾蛟華1 姜昌偉1 童永清2 姜建榮2     (1·長沙理工大學 能源與動力工程學院, 2·杭州美寶爐窯工程有限公司)     摘要:基于面向對象和模塊化編程思想,遵循組合型換熱器的設計原理和計算方法,以Mi-crosoftVisualBasic 6·0語言為開發平臺,并結合Access數據庫,開發出輻射-噴流-對流組合型換熱器熱力參數計算和報價系統軟件。該軟件具有輸入參數少、適應性廣、界面友好的優點,對指導該換熱器的設計具有重要的實際應用價值。     關鍵詞:組合型空氣換熱器 軟件開發 熱力參數     空氣換熱器是廣泛應用于化工、動力、醫藥、冶金、制冷、輕工等行業的一種通用設備,多用在各種工業爐窯高溫煙氣的熱量回收及余熱利用等方面[1-2]。近年來,隨著能源問題的日益嚴峻,各國加強了對余熱利用技術的研究,使得換熱器產品更新換代加快,同時對換熱器的設計提出了結構形式多樣、設計周期縮短[3]的新要求。但由于換熱器設計過程本身的特點,會遇到一些復雜的運算公式,需要繁瑣的試差運算和反復調整某些參數,使得設計工作費時、費力且時常出錯。利用計算機編程技術取代傳統的手工計算,可以大大縮短空氣預熱器的設計周期,減少人為差錯,給換熱器的研發帶來了便利[4-8]。     目前,空氣換熱器的設計軟件較少,且只是針對個別特殊工藝條件應用的換熱器,軟件的通用性較差,關于組合型換熱器的設計軟件更少。文中以VisualBasic 6·0為開發工具,并結合Ac-cess數據庫,對輻射-噴流-對流式的組合型換熱器進行了熱力計算軟件的開發,并形成完整的換熱器報價系統。該軟件具有輸入參數少,系統適應性廣,人機界面友好等特點。     1 軟件的總體結構和算法設計     1·1 軟件的總體結構     當溫度在900~1000℃以上時,換熱器內的熱量傳遞主要是以輻射方式進行,所以采用輻射式換熱器無論在傳熱效率還是高溫耐久性上均很理想。然而,輻射式換熱器的出口煙氣溫度不低于700℃,對煙氣余熱的充分利用不夠,為解決余熱充分利用的問題,工程上一般在輻射式換熱器的后面設置噴流換熱器或對流式換熱器等中溫換熱器,組成組合型換熱器[9]。組合型換熱器的基本思想是:在一套換熱設備中組合安裝兩種或兩種以上的換熱器,充分發揮不同類型換熱器在不同溫度段、不同方面的特點和優勢,從而實現高效的換熱效果。輻射-噴流-對流組合換熱器是由一臺輻射式換熱器、一臺噴流換熱器和一臺對流傳熱的管式換熱器所組成。高溫煙氣首先流經輻射式換熱器,再依次流經噴流換熱器和對流式換熱器;空氣則相反,先流經對流式換熱器、噴流換熱器,最后到達輻射式換熱器。由于換熱器設計過程的復雜性,設計采用面向對象的模塊化組合設計方案。在設計過程中,將設計分為已知參數輸入、換熱參數的求取、噴流對流式按每排求取參數和換熱器估價四個基本模塊。如圖1所示。                   1·2 軟件的算法設計     求取換熱參數的模塊包括計算和校核兩大部分,包括了輻射式、噴流式和對流式三種類型的傳熱計算和校核。不同的類型有著不同的傳熱計算公式,但整體的計算過程如圖2所示。噴流對流式按每排求取參數的模塊中利用Visual Basic6·0中Datagrid控件與Access數據庫相聯系。在Dategrid表格中顯示煙氣橫向沖刷時,流經任意排后的平均溫度、煙氣溫度和空氣溫度。用戶可根據平均溫度或煙氣溫度決定使用的材料,在保障使用安全的基礎上,盡可能的節約材料成本。                   2·軟件的運行     硬件環境是586或以上PC機;軟件環境是W indows 2000或更高級版本,軟件開發語言為VisualBasic 6·0。     輻射-噴流-對流組合型空氣換熱器熱力計算軟件以VisualBasic 6·0為開發平臺,結合Ac-cess數據庫,根據空氣換熱器所需的數據設計合理的用戶界面,具有操作方便、簡單等特點。下面將具體介紹軟件的使用。     運行程序后,進入換熱器設計系統的初始界面。點擊“參數輸入”后,程序將顯示輸入界面,其中包括一些已知的氣體參數和結構參數。在組合型換熱器的設計中,首先根據經驗按煙氣流經先后的單元假定“筒狀式的空氣出口溫度”和“噴流式的空氣出口溫度”。在結構參數中,主要考慮到換熱管的尺寸、氣體流動類型、煙氣行程數、管束的排列方式以及換熱器中心距的大小。為提高換熱效率,筒狀式換熱器的內筒壁一般焊有肋片,在程序中是否附帶肋片由用戶選擇。筒狀式中氣體的流動類型一般為逆流;噴流式和對流式中氣體的流動類型分為順流、逆流和交叉流三種,在工程應用上,一般使用的流動類型為交叉流。噴流式和對流式的煙氣行程數有1、2、3、4四種行程數可供選擇。根據GB151-1999規定,在換熱器設計過程中,換熱管的中心距最小應為管子外徑的1·25倍[7, 10]。設計過程中,在“橫向節距”輸入框里點擊右鍵即可參看外徑對應下的最短橫向節距、縱向節距和最外層換熱管至殼體內壁的最短距離。將已知參數輸入完畢后,點擊“求取換熱參數”進行傳熱計算,其計算結果主要包括各種類型換熱器的平均溫差、壁溫、傳熱系數、傳熱面積、煙氣阻力系數、空氣阻力系數和結構參數。點擊“求取換熱參數”命令按鈕后,若程序檢測到某個已知參數未輸入數據,程序中止運行,出現提示框。若在程序運行過程中,發現某些輸入參數之間出現矛盾,則中止運行,出現提示框。     用戶可根據計算結果,選擇或重置已知參數中的某一項或某些數據,獲得最佳的參數。每一次成功計算的結果都將自動保存在Access數據庫中,可供查詢。     “噴流與對流式按排數求取參數”包括噴流按排數求取參數和對流按排數求取參數兩部分。分別點擊后,程序將循環計算煙氣流經各排后的平均溫度、煙氣溫度和空氣溫度的值。     在Datagrid表中輸入噴流式和對流式的換熱管材料密度和單價,以及外圍材料密度和單價,在輸入框里輸入筒狀式的換熱筒的材料密度和單價后,點擊“估價”,即可得到組合型換熱器的價格和重量。     3 結論     利用面向對象的Visual Basic 6·0編程語言和Access數據庫的結合,開發出的輻射-噴流-對流組合型空氣換熱器熱力參數計算的軟件,可快速設計計算出熱力參數,并形成完整的換熱器估價系統。計算結果準確合理,軟件操作簡單,這大大縮短了輻射-噴流-對流組合型空氣換熱器的設計周期,對企業快速響應客戶需求,爭取市場先機提供了便利。 參考文獻 [1]周建新,宋秉棠,陳韶范等·板式空氣預熱器的推廣應用[J]·石油化工設備, 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]張秋利,宋永輝,黨曉娥等·用VB和SolidWorks實現列管式換熱器的設計[J]·浙江化工, 2006,37 (12): 21-26· [4]秦振平,王光輝,強轉寧等·Visual Basic 6·0語言開發列管式換熱器設計軟件[J]·延安大學學報,2002, 21 (4): 57-59· [5]張秋利,宋永輝,蘭新哲等·列管式換熱器設計軟件的開發[J]·廣東化工, 2006, 33(7): 60-63· [6]劉八生·上海冶煉廠90t銅陰極爐用空氣噴流換熱器的設計與實踐[ J]·有色冶金設計與研究,1999, 20 (1): 23-27· [7]錢頌文·換熱器設計手冊[M]·北京:化學工業出版社, 2002· [8]國家技術監督局·管殼式空氣預熱器·GB151 -1999 [M]·北京:中國標準出版社, 2000· [9]章成駿·空氣預熱器原理與計算[M]·上海:同濟大學出版社, 1995· [10]方維潘,錢頌文等·化工設備設計全書-空氣預熱器設計[M]·上海:科學技術出版社, 1987·趙艷:編輯
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