2006届学位论文摘要

·2003级谢涛

论文标题：压力管道组合管件模块化设计及成形工艺方法研究

压力管道组合管件指将工程中常用的两个或两个以上相邻的需通过现场焊接连接的管件(管子)作为一个整体进行设计、加工的组合件。管件是连接压力管道系统的一个重要附件,大多采用现场焊接的方法进行连接,但由于现场情况复杂、施焊环境较差,焊接质量不易保证,因而给安全造成很多隐患。采用压力管道组合管件,不但可以减少现场焊接的工作量,提高管路系统的完整性、连续性和一致性,减少因焊接缺陷造成的安全隐患,降低压力管道的安全事故,而且对于提高钢材的利用率、节省资源和产品成本、加快工程进度等都将带来较大的社会效益和经济效益。 本文针对压力管道组合管件分别从三个方面进行了深入的分析研究。 首先,研究和开发压力管道组合管件专用的模块化设计软件。运用Visualbasic6. 0平台对AutoCAD软件进行二次开发,实现压力管道组合管件的模块化设计。该软件对于提高压力管道组合管件应用的普遍性、缩短其设计制造周期有着非常重要的作用。 其次,对压力管道组合管件结构力学特性进行数值分析。以三通弯头组合管件为例,比较了焊接管件和组合管件应力及应变的区别,得到以下结论: (1) 管件组合后,焊缝区域内组合管件的应力平稳,波动不大。 (2) 管件组合后,组合管件由于结构统一,对整个管体的位移基本不产生影响;相反,焊接结构对管件的轴向和周向位移都有较大的影响。 (3) 管件组合后,对远离焊缝区域的管体基本没有影响。 最后,对组合管件成形工艺及过程参数进行了深入探讨和研究。以三通异径组合管件为例,通过理论分析与计算,得到了成形过程所需要的内压力和轴向力的大小以及相互关系,确立了三通异径组合管件的成形工艺及其液压成形的步骤、加载路径和成形极限,对实际生产有很重要的指导意义。

·2003级 曹明

论文标题：流固耦合下压力管道动态断裂数值分析

压力管道是一种危险性较大的特种设备,应用范围十分广泛。但长期以来,由于对压力管道安全认识的不足,管道泄露、燃爆事故时有发生,造成的损失十分巨大。现阶段压力管道断裂安全研究仅局限于管道本体的静态断裂分析,不考虑流体与管道本体的耦合作用以及管道振动条件下动态效应(动态断裂),因而不能真实反映压力管道的断裂特性,也不能做出正确的安全评介。 鉴此,本文提出综合考虑流固耦合和动态效应的方法来研究含缺陷压力管道的动态断裂行为,研究成果将对压力管道的设计、安全评估、寿命预测及预防突发性重大事故的发生、保证安全生产具有重要的理论意义和现实意义。 通过对典型的压力管道系统进行综合分析,得到了以下结论: 1.在ADINA平台上,实现了应用Wiggert流固耦合模型进行压力管道特性研究的方法,并对管路系统在流固耦合作用下的固有特性进行了分析,得到了管路内流体质量和内压力的联合作用对管路固有特性的影响。 2.在ANSYS平台上,使用1/4节点法对压力管道进行动态断裂分析,得到了三种穿透裂纹的动态应力强度因子数值解,并与理论值比较,进一步从实际数据说明了对压力管道进行动态断裂分析的必要性。 3.对一典型的压力管道系统进行流固耦合动态断裂分析,得到了轴向穿透Ⅰ型裂纹应力强度因子在三种工况下的动态解。

·2004级 邱天

论文标题：相变蓄能器的设计开发

自20世纪70年代的世界能源危机以来,相变蓄能技术的基础应用研究在发达国家迅速崛起并不断发展,现已成为开发新能源、协调能量供求在时间和强度上的不匹配、提高能源利用率的重要技术之一。现在我国有越来越多的地区在推行峰谷电价制度,相变蓄能技术能起到移峰填谷的作用,既可以缓解电网负荷,又能由此而产生巨大的经济效益。在相变蓄能技术的研究中,蓄能材料的开发是最为人们所关注的。固—液相变蓄能材料因具有蓄能密度大、蓄能过程近似恒温、体积变化小、过程易控制等优点而得到各国科学家的广泛重视。 固—液相变蓄能材料的种类很多。根据相变温度,材料可分为高温、中温和低温材料。中低温材料主要是一些无机盐水合物、有机物、高分子材料,此温度范围内的相变材料是常用的储能材料,是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究十分活跃的领域。 固—液相变蓄能技术需研究的问题很多,主要归结为两大类。一类是相变材料性质的研究,包括材料的热物性及相变传热过程的机理、材料的寿命及稳定性等。这些涉及到热物性测定、量热技术分析和热分析以及物理化学领域。另一类是相变材料应用的研究,包括材料与容器的相容性,相变换热器的设计,提高相变材料导热能力的措施,储热装置的强化传热及运行工况的控制等等。 本文从现有的多种中低温相变蓄能材料中选取硬脂酸、石蜡、六水合氯化镁、十二水合硫酸铝钾以及氯化铝&氯化钾混合物5种相变材料,进行理论与试验研究,通过DSC测试、温度曲线法测试和循环熔冻试验方法测试其相变温度、相变潜热、比热等热物性参数,并且对其相变性能进行考察。硬脂酸和石蜡有着较高的相变潜热,并且在循环熔冻中保持着很好的相变性能,但储能密度较低且导热系数偏低;六水合氯化镁和十二水和硫酸铝钾虽然储能密度较高,但其过冷、析出等性质制约了它们的应用;氯化铝&氯化钾混合物因为混合比例和材料本身性质的问题而被淘汰。 之后,利用前面试验中筛选出的性能较优的硬脂酸作为相变材料,设计了一种相变蓄能电热水器蓄热装置。该热水器与市场主流的电热水器相比具有体积小、成本低、运行费用低、安全性好等优点,还可以缓解电网负荷,具有很大的开发潜力。

·2004级 黄国根

论文标题：新型海水淡化工艺及装置的研究

海水淡化是目前解决淡水资源缺乏的有效途径之一。但海水淡化存在着投入高、能耗高、成本高、利用率低等问题。而且,目前海水淡化所用的能源,主要是以化石能源为主。本文提出了一种基于海洋温差能的新型海水淡化技术。利用海洋温差能来进行海水淡化,是充分利用自然能源的一种体现,不仅可以大量节约日趋紧张的化石能源,而且能够降低海水淡化能耗和成本。 本文主要对以下几个方面进行了研究: 一、对新型海水淡化工艺进行了研究,并对全流程工艺进行了设计计算,确定了工艺参数,为实验室小试及工程应用提供理论依据。通过计算,确定了整个淡化过程的工艺参数,主要包括:各个管路的参数(管径、流速、阻力损失等)、动力设备的功率、系统能耗等。 二、对新型海水淡化装置中的核心设备进行了设计计算。包括对蒸发器类型的选择、结构以及主要尺寸的设计计算;冷凝器类型的选择、传热面积的计算;蒸发器和冷凝器的放置高度的确定。 三、建立数学模型并进行温度场分析。分析了表层海水温度、闪蒸温度及深层海水温度对系统的影响。 四、建立了新型海水淡化的实验室小试系统。确定了新型海水淡化实验系统的工艺流程以及工艺参数;对系统所涉及到的设备,以及仪器仪表进行了设计和选型;确立了实验步骤,并进行了部分实验。