螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS+仿真】
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長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)答辯主講人:李遠(yuǎn)江指導(dǎo)老師:張慢來(lái) 論文:螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)研究課題的意義與前景v研究課題的意義 螺旋板式換熱器是一種利用流體的渦旋流動(dòng)來(lái)強(qiáng)化殼程傳熱的換熱設(shè)備。采用螺旋板式結(jié)構(gòu),可使殼程流場(chǎng)與溫度場(chǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同而獲得較高的強(qiáng)化傳熱效果??纱蟠筇岣邠Q熱效率,節(jié)省能耗,還可以強(qiáng)化傳熱,而且能減少流動(dòng)阻力,熱效率比較高。研究課題的意義與前景v研究課題的前景 目前,螺旋板式換熱器是能源工程項(xiàng)目中使用最為廣泛的換熱器結(jié)構(gòu)形式,其屬于螺旋換熱器的一種。板式換熱器的特點(diǎn)是:換熱器結(jié)構(gòu)牢靠,使用可靠;歷史悠久,制造使用的各技術(shù)環(huán)節(jié)已達(dá)到成熟;適應(yīng)性較高,使用范圍大。研究課題的意義與前景v研究課題的前景 面對(duì)能源危機(jī),在工程節(jié)能中高效節(jié)能設(shè)備的研發(fā)是重要途徑,如新式換熱設(shè)備的研發(fā)開(kāi)發(fā)。換熱器可以根據(jù)工藝過(guò)程的要求來(lái)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行溫度和熱量控制,同是還能對(duì)余熱、廢熱進(jìn)行行之有效的回收利用甚至再生產(chǎn),因此換熱器在相當(dāng)范圍內(nèi)的工業(yè)部門(mén)成為廣泛使用的工藝設(shè)備。研究課題的任務(wù)目標(biāo)一、確定設(shè)計(jì)方案 本文確定的換熱器是可拆式螺旋板換熱器。可拆式螺旋板換熱器由外殼、螺旋體、進(jìn)出口管及端蓋墊片密封結(jié)構(gòu)等四大部分組成。螺旋體用兩張平行的鋼板卷制而成,具有兩個(gè)彼此隔絕的供介質(zhì)流動(dòng)的矩形截面通道(如圖所示)。研究課題的任務(wù)目標(biāo)一、確定設(shè)計(jì)方案 螺旋板結(jié)構(gòu)是,它的一個(gè)通道兩端全焊死,另一通道的兩端全部敞開(kāi),兩端面密封采用端蓋加墊片的可拆結(jié)構(gòu)稱(chēng) 為型(如圖所示),僅單一通道能進(jìn)行機(jī)械清洗。研究課題的任務(wù)目標(biāo)一、確定設(shè)計(jì)方案 介質(zhì)在螺旋板式換熱器內(nèi)的流動(dòng)形式主要有三種:(1)兩側(cè)流體均呈螺旋形流動(dòng),熱流體由換熱器中心進(jìn)入從里向外流動(dòng),冷流體則由螺旋板換熱器的周邊向里流動(dòng),如圖a所示;(2)一側(cè)流體在全焊死通道做螺旋形流動(dòng),另一側(cè)流體則穿越敞開(kāi)通道呈軸向流動(dòng),型換熱器即采用該種流動(dòng)形式,見(jiàn)圖4b;(3)一側(cè)流體呈螺旋形流動(dòng),另一側(cè)流體是軸向流和螺旋流的組合見(jiàn)圖c,常用于冷凝器和蒸發(fā)器。研究課題的任務(wù)目標(biāo)一、確定設(shè)計(jì)方案 通常在卷制前,會(huì)預(yù)先在鋼板上接觸焊若干定距柱,以使通道間隙沿螺旋長(zhǎng)度方向保持不變這些定距柱一般成正方形或者三角形排列,且隨著半徑增大其間距減小,一可確保螺旋體具有足夠剛度。為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏,螺旋通道端部必須進(jìn)行密封,一般采用端蓋墊片密封結(jié)構(gòu)(如圖所示)。研究課題的任務(wù)目標(biāo)一、確定設(shè)計(jì)方案 預(yù)想設(shè)計(jì)的實(shí)體圖如下研究課題的任務(wù)目標(biāo)二、結(jié)構(gòu)分析 1、密封結(jié)構(gòu)分析:密封結(jié)構(gòu)好壞,直接影響到螺旋板換熱器能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。即使微小內(nèi)泄漏使冷熱流體相混,也會(huì)導(dǎo)致傳熱不能正常進(jìn)行,因此端面密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)螺旋板換熱器來(lái)說(shuō)是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏,螺旋通道端部必須進(jìn)行密封,采用封頭墊片密封結(jié)構(gòu)(如下圖示)。研究課題的任務(wù)目標(biāo)二、結(jié)構(gòu)分析 為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏,螺旋通道端部必須進(jìn)行密封,采用封頭墊片密封結(jié)構(gòu)。封頭通過(guò)焊接法蘭,螺栓等于外殼和螺旋板相連,螺旋通道采用墊入鋼條焊接密封。為了提高可拆式螺旋板換熱器的耐壓能力和密封性能,開(kāi)發(fā)了如下圖所示的橢圓形端蓋結(jié)構(gòu),它將介質(zhì)與大氣之間的外密封和螺旋通道間介質(zhì)的內(nèi)密封分開(kāi)解決。研究課題的任務(wù)目標(biāo)二、結(jié)構(gòu)分析 橢圓形封頭、筒體法蘭和墊片起著防止介質(zhì)向大氣泄漏的作用,密封板則起著防止各圈螺旋通道內(nèi)介質(zhì)短路的作用。密封板外邊緣通過(guò)法蘭墊片壓緊,設(shè)計(jì)時(shí)要保證密封板面比筒體法蘭密封面低0.2mm左右,以免影響螺栓強(qiáng)度。對(duì)于可拆式螺旋板換熱器,為保證密封板與螺旋端面的緊密貼合,需要在橢圓形端蓋內(nèi)中心部分焊接一定直徑的鋼管,鋼管另一端焊有壓環(huán),壓環(huán)與密封板間有一比法蘭密封面低的壓環(huán)墊片,這樣運(yùn)行過(guò)程 密 封 板 中 心 會(huì) 受 到 鋼 管 的 壓 力,密 封 更 可 靠。(如 圖)研究課題的任務(wù)目標(biāo)二、結(jié)構(gòu)分析 2、外殼結(jié)構(gòu)分析:螺旋板換熱器的外殼是承受內(nèi)壓或外壓的部件,為了提高外殼的承壓能力,往往采用增加最外圈螺旋板厚度的方法。為了改善外殼與螺旋板的連接結(jié)構(gòu),提高外殼的承壓能力,設(shè)計(jì)了由兩半圓環(huán)組合焊接而成的圓筒作為螺旋板式換熱器的外殼,具體如圖所示。其中的關(guān)鍵零件是連接板,它一首先與螺旋體末端對(duì)接焊接,然后再與兩半圓外殼焊接,有效避免了角焊縫的存在,提高了可拆式螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)可靠性。研究課題的任務(wù)目標(biāo)二、結(jié)構(gòu)分析 2、外殼結(jié)構(gòu)分析:螺旋板換熱器的外殼是承受內(nèi)壓或外壓的部件,為了提高外殼的承壓能力,往往采用增加最外圈螺旋板厚度的方法。為了改善外殼與螺旋板的連接結(jié)構(gòu),提高外殼的承壓能力,設(shè)計(jì)了由兩半圓環(huán)組合焊接而成的圓筒作為螺旋板式換熱器的外殼,具體如圖6所示。其中的關(guān)鍵零件是連接板,它一首先與螺旋體末端對(duì)接焊接,然后再與兩半圓外殼焊接,有效避免了角焊縫的存在,提高了可拆式螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)可靠性。下圖為螺旋板換熱器的側(cè)向接管型式 研究課題的任務(wù)目標(biāo) 研究成果 實(shí)體圖 研究成果 爆炸截圖 研究成果 裝配體爆炸運(yùn)動(dòng)圖 設(shè)計(jì)感想 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我對(duì)對(duì)旋板式換熱器有了充足的了解。提高了我對(duì)做此類(lèi)任務(wù)的能力,加強(qiáng)了我作圖能力,以及對(duì)各有關(guān)軟件的應(yīng)用能力。在完成任務(wù)過(guò)程中讓我體會(huì)了到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并試圖解決問(wèn)題的樂(lè)趣,在多次與老師和同學(xué)們的交流中讓我感受到了團(tuán)結(jié)、友情、互助的力量,是我在這次任務(wù)中成長(zhǎng),在其中得到了一句箴言-堅(jiān)持就是勝利!謝謝 觀賞!
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