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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(shè)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(shè)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(shè)計結(jié)果，建立外部驅(qū)動程序，運(yùn)用Inventor API技術(shù)實現(xiàn)換熱器零部件標(biāo)準(zhǔn)化處理及可視化編輯操作。 用戶只需輸入換熱器的運(yùn)行工況，即可得到熱力設(shè)計、目標(biāo)優(yōu)化、零部件尺寸設(shè)計的結(jié)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(shè)計。
- 詳細(xì)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(shè)備，換熱器的開發(fā)設(shè)計至關(guān)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(shè)計和開發(fā)占有相當(dāng)比例的資源，設(shè)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(shè)計模型，開發(fā)一款換熱器設(shè)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(shè)計結(jié)果，建立外部驅(qū)動程序，運(yùn)用Inventor API技術(shù)實現(xiàn)換熱器零部件標(biāo)準(zhǔn)化處理及可視化編輯操作。這樣，用戶只需輸入換熱器的運(yùn)行工況，即可得到熱力設(shè)計、目標(biāo)優(yōu)化、零部件尺寸設(shè)計的結(jié)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(shè)計流程，為工業(yè)研發(fā)設(shè)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(shè)計軟件無法實現(xiàn)的新型專利技術(shù)換熱器，開發(fā)出相應(yīng)的設(shè)計研發(fā)軟件；2.集優(yōu)化計算、熱力設(shè)計、機(jī)械設(shè)計等功能為一體，實現(xiàn)了多功能的軟件集成；3.結(jié)合Inventor API技術(shù)，為用戶提供了強(qiáng)大的結(jié)果加工功能，實現(xiàn)設(shè)計結(jié)果的3D可視化編輯操作。 相關(guān)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(shè)計，該種新型換熱器的設(shè)計開發(fā)周期可大大縮短，并加快這種換熱器的推廣應(yīng)用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 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(shè)備，換熱器的開發(fā)設(shè)計至關(guān)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(shè)計和開發(fā)占有相當(dāng)比例的資源，設(shè)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(shè)計模型，開發(fā)一款換熱器設(shè)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(shè)計結(jié)果，建立外部驅(qū)動程序，運(yùn)用Inventor API技術(shù)實現(xiàn)換熱器零部件標(biāo)準(zhǔn)化處理及可視化編輯操作。這樣，用戶只需輸入換熱器的運(yùn)行工況，即可得到熱力設(shè)計、目標(biāo)優(yōu)化、零部件尺寸設(shè)計的結(jié)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(shè)計流程，為工業(yè)研發(fā)設(shè)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(shè)計軟件無法實現(xiàn)的新型專利技術(shù)換熱器，開發(fā)出相應(yīng)的設(shè)計研發(fā)軟件；2.集優(yōu)化計算、熱力設(shè)計、機(jī)械設(shè)計等功能為一體，實現(xiàn)了多功能的軟件集成；3.結(jié)合Inventor API技術(shù)，為用戶提供了強(qiáng)大的結(jié)果加工功能，實現(xiàn)設(shè)計結(jié)果的3D可視化編輯操作。 相關(guān)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(shè)計，該種新型換熱器的設(shè)計開發(fā)周期可大大縮短，并加快這種換熱器的推廣應(yīng)用。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前，在換熱器軟件領(lǐng)域，國外商業(yè)軟件有HTRI及HTFS等，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化設(shè)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(biāo)準(zhǔn)零件庫，但其輔助繪圖功能相對簡單，零件不符合國內(nèi)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，無法適應(yīng)新型換熱器的設(shè)計；國內(nèi)方面，換熱器設(shè)計軟件較多，但功能單一、輔助繪圖能力嚴(yán)重不足。本作品在在新型螺旋折流板換熱器的基礎(chǔ)上，旨在克服以上軟件的缺點，進(jìn)行軟件開發(fā)。 軟件熱力設(shè)計部分，采用改進(jìn)Bell-Delaware的設(shè)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(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化計算；零件設(shè)計部分，參考國家標(biāo)準(zhǔn)，使得零件系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(qiáng)了軟件的通用性。 相關(guān)研究證明，利用該軟件所設(shè)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(shè)計換熱器所需時間在5分鐘以內(nèi)，設(shè)計效率得到大幅提高。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 西安交通大學(xué)2010年“節(jié)能減排創(chuàng)意大賽”一等獎 西安交通大學(xué)第十四屆“騰飛杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)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(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 在本作品中，用戶只需輸入該換熱器的運(yùn)行工況并確定所需要的優(yōu)化目標(biāo)及參數(shù)，軟件就可以計算出所需要的熱力設(shè)計參數(shù)、零件3D和2D圖形等，操作簡單，運(yùn)行速度快。 軟件將設(shè)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(shè)計研發(fā)。 國內(nèi)市場尚無功能豐富的設(shè)計軟件，而國際市場上大型換熱器設(shè)計軟件需要較高的使用費(fèi)用，中小型企業(yè)難以承受。由于在該軟件架構(gòu)之下，可以添加如多種換熱器的設(shè)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(yīng)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(jìn)行新產(chǎn)品的設(shè)計，也可為中小企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)行企業(yè)提供技術(shù)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(shù)促進(jìn)著傳統(tǒng)工業(yè)的換代升級，尤其是計算機(jī)技術(shù)的推廣普及促進(jìn)了換熱器CAD技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)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(shè)備CAD技術(shù)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(shè)計軟件包。其中，HTFS.TASC可對多種管殼式換熱器進(jìn)行計算，并將傳熱和機(jī)械強(qiáng)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(guān)的計算軟件。國內(nèi)方面，也有專門的研究機(jī)構(gòu)、個人在換熱器的設(shè)計應(yīng)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(nèi)外研究成果中，均無法適應(yīng)新型組合式螺旋折流板管殼式換熱器的設(shè)計。而且，換熱器CAD軟件內(nèi)容比較單一，或偏重于設(shè)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(yīng)用，尤其是將設(shè)計計算與繪圖輸出連接起來。而在換熱器設(shè)計過程中，熱力設(shè)計和加工圖紙繪制是換熱器運(yùn)用于工程實際前的兩個重要階段。當(dāng)這兩個階段是分開進(jìn)行時，針對不同的熱力設(shè)計結(jié)果時，需要進(jìn)行大量重復(fù)性的工作，工作效率很低。而在將這兩個階段相結(jié)合的方面，國內(nèi)外均鮮有先例。 開發(fā)小組在以西安交通大學(xué)熱流中心新一代高效換熱設(shè)備研究組開發(fā)的新型管殼式換熱器的基礎(chǔ)上，開發(fā)一款軟件，它既可以適應(yīng)新型換熱器的熱力設(shè)計，又可以實現(xiàn)設(shè)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(yùn)用提供支持，另一方面為國內(nèi)機(jī)械設(shè)計軟件提供一種新的理念，實現(xiàn)換熱器設(shè)計研發(fā)的無紙化。
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