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(jiǎn)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(zhǎng)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(shí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 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(guó)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(duì)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?jī)闪黧w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(duì)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?jī)?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(shí)，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(jiǎn)介? 對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡(jiǎn)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(guó)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)材料和部件，按照國(guó)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(duì)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(píng)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(píng)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(píng)價(jià)、形成性評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià)貫穿于行動(dòng)研究法工作流程的始終。 首先要對(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(zhǎng)（簽字） 年 月 日