管殼式換熱器設(shè)計(jì)-數(shù)據(jù)2【含CAD圖紙】

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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱 管殼式換熱器設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 1.選題依據(jù)及意義 換熱器的基建投資在一般化工、石化企業(yè)中約占設(shè)備總投資的20%，其中固定管板式換熱器約占換熱器的70%。? 固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個(gè)補(bǔ)償圈，（或膨脹節(jié)）。當(dāng)殼體和管束熱膨脹不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來補(bǔ)償因溫差應(yīng)力引起的熱膨脹。? 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。? 固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成。固定管板換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進(jìn)出口管直接焊在殼體上，管板外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進(jìn)出口管直接和封頭焊在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱器的長度設(shè)置了若干塊折流板。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)。? 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，殼程也可以分成雙程，規(guī)格范圍廣，故在工程上廣泛應(yīng)用。殼程清洗困難，對于較臟或有腐蝕性的介質(zhì)不宜采用。當(dāng)膨脹之差較大時(shí)，可在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，以減少因管、殼程溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。? 本課題所設(shè)計(jì)的冷卻器屬于固定管板換熱器，是針對給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，按照相關(guān)規(guī)定的要求，通過壁厚計(jì)算和強(qiáng)度校核等，設(shè)計(jì)固定管板式換熱器產(chǎn)品。熟悉壓力容器設(shè)計(jì)的基本要求，掌握固定管板式換熱器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法，把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中區(qū)，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。 2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板式管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為各種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翹式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。? 60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓，釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。從此，自60年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70年代中期，為了強(qiáng)化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。? 換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。? 混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時(shí)分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠兩流體本身的密度差得以及時(shí)分離。? 蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體（填料）表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設(shè)備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。? 間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進(jìn)行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器應(yīng)用最廣。? 間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等：板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翹式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求面設(shè)計(jì)的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤式換熱器和空氣冷卻器等。? 換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時(shí)，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。逆流時(shí)，沿傳熱表面兩流體的溫度分布較均勻。在冷、熱流體的進(jìn)出口溫度一定的條件下，當(dāng)兩種流體都無相變時(shí)，以逆流的平均溫差最大順流最小。?在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減?。蝗魝鳠崦娣e不變，采用逆流時(shí)可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節(jié)省設(shè)備費(fèi) 3.本課題研究內(nèi)容 本臺(tái)設(shè)計(jì)的換熱器是一臺(tái)乙二醇胺-水換熱器，主要完成冷卻水—乙二醇胺的熱量交換，設(shè)計(jì)壓力為管程1.0MPa，殼程壓力為1.0MPa，管程乙二醇胺進(jìn)，出口溫度分別為70oC和45oC。殼程水進(jìn)、出口溫度分別為25oC和35oC，運(yùn)用所學(xué)的知識，獨(dú)立解決設(shè)計(jì)中碰到的以下問題：? （1）設(shè)計(jì)方案簡介? 對給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡要論述。? （2）根據(jù)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝計(jì)算? 物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算。? （3）主要受壓元件強(qiáng)度計(jì)算? 計(jì)算熱交換器各部件尤其受壓部件（如殼體）的應(yīng)力大小，檢查其強(qiáng)度是否在允許范圍內(nèi)。在考慮強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)該盡量采用中國生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)材料和部件，按照國家壓力容器安全技術(shù)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算或核算。 （4）計(jì)算機(jī)繪圖及說明書的編寫? 利用AutoCAD軟件繪制出固定管殼式換熱器的裝配圖及各個(gè)零件圖，并編寫說明書。 4.本課題研究方法 行動(dòng)研究法是一種適應(yīng)小范圍教育改革的探索性的研究方法，起目的不在于建立理論，歸納規(guī)律，而是對教育活動(dòng)和教育實(shí)踐中的問題，在行動(dòng)研究中不斷地探索，改進(jìn)工作，解決教育實(shí)際問題。行動(dòng)研究將改革行動(dòng)與研究工作相結(jié)合，與教育實(shí)踐的具體改革行動(dòng)機(jī)密相連。（特點(diǎn)是邊執(zhí)行、邊評價(jià)、邊修改）。 模式：預(yù)診-——收集資料初步研究——擬定總體計(jì)劃——制定具體計(jì)劃——行動(dòng)——總結(jié)評價(jià) 這個(gè)方法的具體特點(diǎn)： 一是具有動(dòng)態(tài)性，所有的設(shè)想，計(jì)劃都處于一個(gè)開放的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，都有可修改的； 二是較強(qiáng)的聯(lián)合性與參與性； 三是在整個(gè)研究過程中，診斷性評價(jià)、形成性評價(jià)、總結(jié)性評價(jià)貫穿于行動(dòng)研究法工作流程的始終。 首先要對研究過程進(jìn)行考察。考察內(nèi)容有：一是行動(dòng)背景因素以及影響行動(dòng)的因素。二是行動(dòng)過程，包括什么人以什么方式參與了計(jì)劃實(shí)施，使用了什么材料，安排了什么活動(dòng)，有無意外的變化、如何排除干擾。三是行動(dòng)的結(jié)果，包括預(yù)期的與非預(yù)期的，積極和消極的。要注意收集三方面的資料，背景資料是分析計(jì)劃設(shè)想有效性的基礎(chǔ)材料，過程資料是判斷行動(dòng)效果是不是、由方案帶來和怎樣帶來的考察依據(jù);結(jié)果資料是分析方案帶來的什么樣的效果的直接依據(jù)。 5.研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 第1-2周：搜索文獻(xiàn)資料，完成外文翻譯? 第3-4周：完成開題報(bào)告? 第5-6周：查詢各方面資料，熟悉課題，對課題形成直觀的了解，實(shí)地考察搜集資料? 第7-8周：整理資料，對設(shè)計(jì)中可能用到的軟件進(jìn)行熟悉，查找相關(guān)專業(yè)資料? 第9-10周：初步設(shè)定設(shè)計(jì)方案，通過反復(fù)比較驗(yàn)證從中并選擇最優(yōu)方案? 第11-12周：初步進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合專業(yè)資料，反復(fù)論證設(shè)計(jì)的合理性，依據(jù)設(shè)計(jì)步驟繪制簡圖等?? 第13-14周：論文初稿提交指導(dǎo)老師審閱 6.參考文獻(xiàn) [1]?Spence?J,?Tooth?A?S.?Pressure?Vessels?Design[M].Concepts?and?Principles.? 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[14]?劉曉紅.?螺旋隔板換熱器的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].?機(jī)電工程技術(shù),2008 選題是否合適： 是□ 否□ 課題能否實(shí)現(xiàn)： 能□ 不能□ 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 選題是否合適： 是□ 否□ 課題能否實(shí)現(xiàn)： 能□ 不能□ 審題小組組長（簽字） 年 月 日