2022年2022年换热器开题报告 .pdf
* 大 学本科毕业设计开题报告课题名称： U形管式冷却器设计学院（系） ：年级专业：学生姓名：指导教师：完成日期：2011年 3 月 8 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义换热器是石油、化工、动力、钢铁、食品、发电及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要的地位1。调查表明在一般化工厂的建设中，换热器约占总投资的1020%； 在石油炼厂中， 换热器约占全部工艺设备投资的 35%40%2。近年来随着节能技术的发展, 换热器的应用领域不断扩大, 带来了显著的经济效益3。因此，开发和研究更高效、更安全的换热器具有重大的意义。当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系4。随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化5，国内首台超大型管壳式换热器 (E 一 6111型)已经通过最终检查和验收。 该换热器尺寸庞大， 结构复杂，是首台国内自主研制的超大型固定管板式换热器，其成功研制打破了国外长期对大型换热器的垄断格局， 大大提高了我国石化装备制造业的创新能力，推进了我国每年100 万吨乙烯成套装备国产化的进程6。同时，各国为了满足工艺装置的高效率化， 根据不同的工艺条件与换热工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，并已在化工、炼油、石油化工、制冷、空分及制药各行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益。 例如，国外推出的新型换热器有：ABB 公司的螺旋折流板换热器7(HelixchangerTM)； 瑞典 Allares公司的麻花扁管换热器8；法国 Secatnen 公司开发， CacDregamont 设计、制造的 PACKINOX 板壳式换热器910； 英国 CalGavinLtd.公司开发 HiTRAN绕丝花环换热器11等等， 这些新型换热器均改进和提高了换热器的传热效率和性能，使企业节省了投资、节约了能源并且提高了生产能力。在换热器设备中， 因管壳式换热器具有结构坚固、 可靠性高、适应性大、材料范围广等优点而被广泛应用， 它在化工、炼油、热能动力等工业行业中，是一种通用性的过程设备12。无论是国内还是国外，管壳式换热器仍占换热设备的主导地位， 在广大的工业部门， 管壳式换热器占整个换热器投资的50%70%13。其中 U 型管式换热器是管壳式换热器中的一种重要类型，应用比较广泛。这种换热器的结构特点是只有一块管板，管束由多根U 形管组成，换热管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。 当壳程中流体的温度与管程中流体的温度相差较大时，U 形管式换热器不会产生温差应名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 力14。其优点是： (1)管束可抽出来机械清洗； (2)壳体与管壁不受温差限制；(3)可在高温、高压下工作，一般适用于温度小于等于500 oC，压力小于10MPa；(4)可用于壳程结垢比较严重的场合；(5)可用于管程易腐蚀场合。缺点是：U 形管束与换热管垂直方向的中心部位存在较大空隙，易结垢，流体易走短路，使传热效率降低。目前，研制出的新型U 形管换热器15具有下列优点：换热器的简体与换热管均为U 形，与换热管垂直方向的管束中心处无较大空隙，壳程流体不易走短路或形成流体流动死区，管间不易结垢；在 U 形换热管的弯曲段设置了折流杆或弹簧、波网、空心环等管间支承件，可降低管束振动， 强化换热管弯曲段的传热； 在筒体上设置了供壳程清洗用的清洗接口， 方便壳程清洗； U 形换热管两端分别固定在两块管板上，减小了管板直径和厚度， 降低了管板与换热管焊接时的拘束应力及管子与管板间的焊接残余应力，提高了换热器的安全可靠性。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题首先，进行 U 形管式冷却器的热力计算，结构各参考设计计算各部阻力计算， 结构强度计算， 均一一进行了较细的计算。 而且在实际结构布置后与理论计算数据做了比较， 然后进行修正计算， 以提高设计计算的准确性。其次是图纸设计，绘制设计图、装配图总图、绘制换热器的部件图。三、研究步骤、方法及措施1.检索大量相关资料，对本课题有一个整体的理解和思路。2.筛选搜集的资料，对本课题的国内外研究动态有一个大致了解，自己形成一个设计大纲。书写开题报告、文献综述和外文翻译。3.根据课题进行工艺计算和结构设计4.U 形管式冷却器和主要部件强度计算、设计以及附件结构的选择。5.绘制设计图、装配总图和部件图。6.书写毕业论文。四、研究工作进度1-3 周：检索资料，完成开题报告、文献综述、外文翻译初稿；4-10 周：进行工艺计算，完成初步方案设计，进行结构设计计算，完成设计说明书。11-15 周：中期考核，绘制设计草图，完成装配总图。绘制装置的零部名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 件图；16 周：撰写设计说明书毕业答辩。五、主要参考文献1 顾芳珍 . 化工设备设计基础 . 北京 : 石油化工工业出社.1994:121123 2 化工设备设计全书编辑委员会换热器设计M 上海：上海科学技术出版社， 1988 3 秦叔经 , 换热器 . 叶文邦等编 . 化学工业出版社 , 2001.121 4 鱼津博久 , 小川敬雄 . 热交换器的前进期待. 化学装配 日. 1995, 37(3):4448. 5 兰州石油机械研究 . 石油化工设备 . 2009, 28(2):1213 6 楼广治 . 制造与安装 . 27(5):2324 7 王军杰 , 王素琴 . 激光快速成型加工中光敏树脂收缩性能的研究. 化学工程 , 1996, 2. 8 Paul F,Jacobs Ph d. Rapid Prototyping & Manufacturing Fundamentals of Stereo lithography . Published by Society Manufacturing Engineers. Deabom M I, 1992. 9 Jacobs P F. Stereo lithography and other R P & M Technologies. Published by Society of Manufacturing Engineers, 1996. 10潘才元著 . 膨胀聚合反应及应用 . 四川教育出版社 , 1988, 29 (2):35 11David But terworth, Moscone C F. Heat Transfer Heads into the 21st Century. Chemical Engineering Progress, 1991, 4(9):30. 12 刘晓红 . 螺旋隔板换热器的研究现状及应用J. 机电工程技术 , 2008, 37(7):5254. 13 曾宏, 阮奇泉州师范学院学报 (自然科学 ). 2008, 28(2):47 14 霍兆明 . 中国科技纵横 . 2010，(16) 15 潘树林 , 贺运初 . 技术产品版 . 2006. 6 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 六、指导教师意见指导教师签字：年月日七、系级教学单位审核意见：审查结果： 通过 完善后通过 未通过负责人签字：年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -
