F30連續(xù)攪拌蛇管式換熱器設(shè)計開題報告,f30,連續(xù),攪拌,蛇管式,換熱器,設(shè)計,開題,報告,講演,呈文 設(shè)計開題報告 題目 F30連續(xù)攪拌蛇管式換熱器設(shè)計 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 專業(yè) 1 本設(shè)計的研究背景和意義 1.1.1本設(shè)計的研究背景 換熱器是廣泛應(yīng)用于石油化工、動力、冶金、輕工、制冷等行業(yè)的一種通用設(shè)備。隨著全球能源危機、環(huán)境危機、資源危機的加劇，對于高效節(jié)能換熱設(shè)備的需求迫在眉睫，因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國政府及科研機構(gòu)的高度重視。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，需要更快、更好的完成產(chǎn)品的設(shè)計，適應(yīng)市場對新型化工設(shè)備的需求以及復(fù)雜化、高效化的發(fā)展趨勢。 蛇管式換熱器是一種簡單的換熱設(shè)備，它屬于管殼式換熱器的一種，其傳熱面是由彎曲成平板或圓柱形的蛇形管子來充當(dāng)。其簡單的結(jié)構(gòu)，緊湊的空間，且能承受一定的高壓，加之制造的方便性，在很多場合應(yīng)用廣泛。由于蛇管式換熱器本身的結(jié)構(gòu)特點，傳統(tǒng)的設(shè)計計算工作量大，效率低下，不能在設(shè)計的過程中邊設(shè)計邊改進，容易造成產(chǎn)品設(shè)計已完成但不符合要求的結(jié)果，導(dǎo)致了資源能源的浪費。 1.1.2 本設(shè)計的研究意義 本設(shè)計根據(jù)給定參數(shù)的蛇管式換熱器的要求，查閱相關(guān)的設(shè)計手冊，完成了連續(xù)攪拌蛇管式換熱器各個零部件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，并對殼體、支撐部件進行強度的校核。通過實體造型給出了零部件的三維圖形表示，使結(jié)構(gòu)設(shè)計的表達更加直觀，整個過程中可以邊設(shè)計邊優(yōu)化，克服了傳統(tǒng)蛇管式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計效率不高的缺點。綜上所述，能夠簡化制造過程，降低生產(chǎn)成本。 1.2 換熱器在生產(chǎn)中的作用和地位 換熱器是用于物料之間進行熱量傳遞的過程設(shè)備，通過這種設(shè)備能達到指定的溫度以達到工藝的要求。在目前大型化及石油化工裝置中，采用各種換熱的組合，就能充分合理的利用各種等級的能量，使產(chǎn)品的單位能耗降低，從而降低產(chǎn)品的成本以獲得好的經(jīng)濟效益。因而，在大型化及石油化工生產(chǎn)過程中，換熱器得到越來越廣泛的使用。在工廠建設(shè)投資中，換熱器所占的比例也有明顯的提高，成為最重要的單元設(shè)備之一。 為了滿足不同工業(yè)對熱源的結(jié)構(gòu)要求，換熱器在發(fā)展過程中出現(xiàn)了多種分支，管殼式換熱器是最常見的一類換熱器，廣泛應(yīng)用于電廠，化工以及過程工業(yè)領(lǐng)域，盡管其他類型的換熱器使用越來越多，但管殼式換熱器由于適應(yīng)性廣，還將長期受到人們的歡迎。連續(xù)攪拌蛇管換熱器是管殼式換熱器的一種，在化工、輕工、醫(yī)藥及其他工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到，此類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，造價低，操作管理也方便，且管內(nèi)能夠承受高壓。 3連續(xù)攪拌蛇管換熱器 此形狀的蛇管換熱器是由殼體、i支撐輔助零部件組成，結(jié)構(gòu)如圖所示： 連續(xù)攪拌蛇管換熱器示意圖 連續(xù)攪拌蛇管換熱器，通常用于對管內(nèi)介質(zhì)的冷卻，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低，操作方便；且蛇管可以承受高壓。缺點是容器內(nèi)流體流動速度低，傳熱系數(shù)小，換熱效果差，設(shè)備笨重。 1.4 換熱器的發(fā)展及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)80年代以來，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，換熱器技術(shù)飛速發(fā)展，降低成本成為企業(yè)追求的最終目標(biāo)，因此節(jié)能設(shè)備的研究與開發(fā)備受矚目。能源的日趨緊張、全球環(huán)境氣溫的不斷升高、環(huán)境保護要求的提高給空冷式換熱器及高溫、高壓換熱器帶來了日益廣闊的應(yīng)用前景。在太陽能、核能、地?zé)?、余熱回收的利用上，各國政府及民間機構(gòu)和企業(yè)都加大了投入的資金的力度。 目前換熱器存在共同的缺點是結(jié)構(gòu)不緊湊，單位換熱器的容積所提供的傳熱面積小，傳熱系數(shù)不大，金屬消耗量大。各國為提高管殼式換熱器性能所進行的研究主要是強化傳熱，提高對苛刻的工藝條件和各類腐蝕介質(zhì)適應(yīng)性材料的開發(fā)以及大型化發(fā)展所作的結(jié)構(gòu)改進。管殼式換熱器在強化傳熱方面所采用的改變傳熱元件本身的表面形狀和表面處理的方法或者用內(nèi)插物增加流體本身的擾流來強化傳熱的方法；緊湊式換熱器向大型化發(fā)展趨勢，即擴大傳熱面積，增大單位體積內(nèi)的傳熱面積；防腐蝕換熱器的開發(fā)動向等。 在各種換熱器節(jié)能技術(shù)中，強化傳熱技術(shù)是應(yīng)用較廣泛的一種。所謂換熱器傳熱強化是指通過對影響傳熱的各種因素的分析與計算，采取某些技術(shù)措施以提高換熱設(shè)備的傳熱量或者在滿足原有傳熱量條件下，使它的體積縮小。強化傳熱主要有兩種途徑：提高傳熱系數(shù)、增大傳熱而積。當(dāng)前，對換熱器強化傳熱技術(shù)的研究主要基于這兩點展開。 管殼式換熱器管程的強化傳熱技術(shù)，主要通過改變傳熱面的形貌或管內(nèi)插入物來增加流體湍流度、擴展傳熱面積，從而實現(xiàn)強化傳熱，達到節(jié)能目的。具體有帶內(nèi)凸肋結(jié)構(gòu)管，此種換熱管具有雙面強化傳熱的作用，適用于對流、沸騰和冷凝等工況。同流速下，橫紋管與單頭螺旋紋管比較，流體阻力稍大，但傳熱性能好，應(yīng)用場合二者相同；內(nèi)翅片管，此種換熱管的加工以焊接為主，翅片的加工、焊接對于換熱有很大的影響。內(nèi)翅片管改變了管內(nèi)部流場及溫度場的分布情況，提高了換熱壁面附近的溫度梯度，強化了傳熱。但因為翅片的存在，換熱管的清洗工作比較困難。此外還有管內(nèi)插入物形式的換熱管，螺旋扁管。 雖然管殼式換熱器在結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱強度和單位金屬消耗方面無法與板式或板翅式換熱器相比，但由于管殼式換熱器制造容易，生產(chǎn)成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應(yīng)性強，處理量大，工作可靠，且能適應(yīng)高溫高壓，因而在化工、石油、能源等行業(yè)的應(yīng)用中仍處于主導(dǎo)地位。 2 換熱器的發(fā)展動向 換熱器肋片換熱的研究應(yīng)該注重基礎(chǔ)性的理論研究創(chuàng)新，尋求建立能支撐肋片設(shè)計選型的系統(tǒng)化的理論，同時要結(jié)合實驗研究，尋求實際應(yīng)用中最節(jié)能的肋片參數(shù)值。 換熱器制造商和設(shè)計人員對于換熱器肋片外型、布置仍然沒有可靠的理論依據(jù)，傳統(tǒng)的肋片布置方式在換熱效率上不如換熱管表面設(shè)置的針狀或圓臺狀肋，而對于針狀肋片在換熱管表面的最佳換熱的散布規(guī)律仍然還不明晰，理論研究非常薄弱；對替代傳統(tǒng)的平板和環(huán)狀肋片的高效換熱肋片研究甚少。 作為衡量換熱器性能時的換熱效率，已不能作為換熱器設(shè)計選型的標(biāo)準(zhǔn)，換熱效率高并不意味著制造成本的節(jié)省以及換熱效果最佳化；傳熱因子和摩擦因子是比較合適的衡量換熱器整體性能的指標(biāo)，但是需要綜合考慮兩種因素后建立換熱器最優(yōu)化換熱的統(tǒng)一理論，單一的考慮換熱因子或者摩擦因子的大小對于衡量換熱器換熱性能沒有任何意義。 3????課題的主要工作 3.1??準(zhǔn)備相關(guān)工作 ????在互聯(lián)網(wǎng)或者圖書館等查閱相關(guān)文獻資料，或者去相關(guān)工廠了解換熱器方面的知識。明確換熱器的過程、原理、性能及應(yīng)用。還應(yīng)該了解換熱器在國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。掌握基本知識點，計算方法等，并安排設(shè)計進度。 3.2??材料選擇及主體、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 各零部件的材料選擇，選擇換熱器的類型與結(jié)構(gòu)，操作條件的選擇和操作方式的選擇。換熱器幾何設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。 3.3??強度計算與校核 計算換熱器各部件尤其受壓部件（殼體）的應(yīng)力大小檢驗其強度是否在 允許范圍內(nèi)，按照國家壓力容器安全技術(shù)規(guī)定進行計算或者核算。 3.4??加工工藝，裝配程序，安全防腐 選擇加工工藝，及編寫裝配程序，考慮安全性能。 3.5??繪制裝配圖及零部件圖 ????利用AutoCAD繪圖軟件繪制出換熱器的裝備圖及各個零件圖。 3.6??翻譯外文文獻，編寫說明書 將外文文獻進行翻譯，并按要求編寫說明書。 4???課題的進度安排 3月1日～3月11日：尋找與課題相關(guān)的參考書及文獻資料，撰寫開題報告。?? 3月12日～3月29日：完成外文翻譯 。 3月30日～4月4日：查閱文獻資料，確定設(shè)計方案，開始課題設(shè)計。 4月5日～4月18日：換熱器的幾何設(shè)計和總體設(shè)計，計算并校核。?????? 4月19日～4月25日：選擇加工工藝，裝配過程，考慮安全等細節(jié)。 4月26日～5月9日：依據(jù)設(shè)計步驟繪制零件圖，裝配圖。 5月10日～5月25日：提交論文初稿，答辯前的準(zhǔn)備，交論文正式交稿。???????? 5月26日～6月3日：畢業(yè)答辯 參考文獻 [1] 朱有庭, 曲文海, 于溥義. 化工設(shè)備設(shè)計手冊. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2005. [2] 汪波, 茅靳豐, 耿世彬, 韓旭, 魏鵬. 國內(nèi)換熱器的研究現(xiàn)狀與展望. 制冷與空調(diào), 2010, 24（5）：61—65 [3] 秦叔經(jīng), 葉文邦. 化工設(shè)備設(shè)計全書——換熱器, 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2005. [4] 李學(xué)忠, 段燊. 一種管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計. 中國科技信息,2010,21(60):130-132. [5] 唐淑萍, 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù). 2002, 5（23）：39-41. [6] 國家技術(shù)監(jiān)督局. GB150-1998鋼制壓力容器. 1998, 3, 20發(fā)布. [7] 趙淑芝. 換熱器技術(shù)新進展. 石油化工動態(tài), 1996, 4（4）：30-37. [8] 董其伍, 劉敏珊, 蘇立建. 管殼式換熱器研究進展化. 設(shè)備與管道, 2006, 6（43）：18-22. 指導(dǎo)老師批閱意見 指導(dǎo)老師（簽名）： 年 月 日