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1、 設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 題　　目 F60填料函式空氣預(yù)熱器機(jī)械設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè) 1 選題的背景和意義 節(jié)約能源是當(dāng)今世界的一種重要社會(huì)意識(shí)，是指盡可能的減少能源的消耗，增加能源利用率的一些列行為。目前我們可以做到從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，降低消耗，減少損失和污染排放，制止浪費(fèi)，并且有效合理的利用能源。 換熱器是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛的熱量交換設(shè)備。而本課題所設(shè)計(jì)的換熱器，則用于空氣預(yù)熱?？諝忸A(yù)熱器是鍋爐尾部煙道中的煙氣通過(guò)內(nèi)部的散熱片將進(jìn)入鍋爐前的空氣預(yù)熱到一定溫度的受熱面。用于提高鍋爐的熱交換性能，

2、降低能量消耗。 填料函式換熱器 　　 這種換熱器對(duì)于一些腐蝕嚴(yán)重，溫差較大而經(jīng)常要更換管束的冷卻器，采用填料函式換熱器要比浮頭式或固定式換熱器優(yōu)越的多。它是具有浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)，又克服了固定式換熱器的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)較浮頭簡(jiǎn)單，制造方便，易于檢修清洗。 　　填料函式換熱器的管板也僅有一端與殼體固定，另一端采用填料函密封，它的管束也可以自由膨脹，所以也不需要考慮由于管壁、殼壁溫度引起的熱應(yīng)力。且管程和課程都能清洗，加工制造叫浮頭簡(jiǎn)便，且造價(jià)較低。但由于填料密封處易于泄露，故殼程壓力不能過(guò)高，也不易于殼程內(nèi)為易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒介質(zhì)的場(chǎng)合。 　　目前所使用的填料函式換熱器都較小，使用

3、在直徑700mm以下，大直徑填料函式換熱器采用的很少，尤其在操作壓力及溫度較高的條件下就更少。 給定設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 管程介質(zhì)：苯 殼程介質(zhì)：空氣 管程設(shè)計(jì)壓力：1.15MPa 殼程設(shè)計(jì)壓力：1.05MPa 管程設(shè)計(jì)溫度：90℃ 殼程設(shè)計(jì)溫度：45℃ 腐蝕余量：自定 換熱面積：60m2 2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2.1國(guó)內(nèi)情況 2008年，中國(guó)換熱器行

4、業(yè)市場(chǎng)規(guī)模在360億元左右，主要集中在石油，化工，電力，船舶等領(lǐng)域，其中，石油，化工仍是換熱器產(chǎn)業(yè)的最大市場(chǎng)。其市場(chǎng)規(guī)模在100億元以上。 我國(guó)換熱器工業(yè)制造工藝和工藝裝備技術(shù)發(fā)展緩慢，車(chē)加工數(shù)控率低，磨加工自動(dòng)化水平低，全國(guó)僅有 200 多條自動(dòng)生產(chǎn)線。大多數(shù)企業(yè)，尤其是國(guó)有老企業(yè)中作為生產(chǎn)主力的仍是傳統(tǒng)設(shè)備。對(duì)換熱器壽命和可靠性至關(guān)重要的先進(jìn)熱處理工藝、裝備和許多技術(shù)難題攻關(guān)未能取得突破。 　　針對(duì)以上狀況，我國(guó)提出了換熱器行業(yè)“十一五”規(guī)劃，我國(guó)換熱器行業(yè)將以市場(chǎng)為導(dǎo)向、企業(yè)為主體，推進(jìn)自主創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)制造技術(shù)升級(jí)，推進(jìn)大集團(tuán)、“小巨人”企業(yè)建設(shè)，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高生產(chǎn)集中度，實(shí)

5、現(xiàn)從規(guī)模增長(zhǎng)型向質(zhì)量效益型的轉(zhuǎn)變。2020 年實(shí)現(xiàn)由換熱器生產(chǎn)大國(guó)邁入世界換熱器強(qiáng)國(guó)的行列的奮斗目標(biāo)。 　　基于石油、化工、電力、冶金、船舶、機(jī)械、食品、制藥等行業(yè)對(duì)換熱器穩(wěn)定的需求增長(zhǎng)，我國(guó)換熱器行業(yè)在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至 2020年期間，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均 10-15%左右的速度增長(zhǎng)。 國(guó)內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是20世紀(jì)60～70年代從國(guó)外照搬而來(lái)。四十年來(lái)，污垢研究技術(shù)發(fā)展緩慢。隨著節(jié)能、增效要求的提高，污垢研究將會(huì)受到國(guó)家的重視和投入。通過(guò)對(duì)污垢形成的機(jī)理、生長(zhǎng)速度、影響因素的研究，預(yù)測(cè)污垢曲線，從而控制結(jié)垢，這對(duì)傳熱效率的提高將帶來(lái)重大的突破。保證裝置低能耗、長(zhǎng)周

6、期運(yùn)行，超聲防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。 2.2國(guó)外情況 美國(guó)傳熱研究公司（Heat Transfer Research Inc.）即HTRI，是1962年發(fā)起組建的一個(gè)國(guó)際性、非贏利的合作研究機(jī)構(gòu)，會(huì)員數(shù)百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，積累了換熱器設(shè)計(jì)的豐富經(jīng)驗(yàn)，在傳熱機(jī)理、兩相流、振動(dòng)、污垢、模擬及測(cè)試技術(shù)方面作出了巨大貢獻(xiàn)。近年來(lái)，該公司在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)上發(fā)展很快，所開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件、各種換熱器工藝設(shè)計(jì)軟件計(jì)算精度準(zhǔn)確，不僅節(jié)省了人力，提高了效率，而且提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。目前國(guó)內(nèi)有近20家成為HTRI會(huì)員。 　　英國(guó)傳熱及流體服務(wù)中心（Heat Transfer a

7、nd Fluid Flow Service）即HTFS，于1967年成立，隸屬于英國(guó)原子能管理局。該中心有會(huì)員數(shù)百家，長(zhǎng)期從事傳熱與流體課題的研究，所積累的經(jīng)驗(yàn)和研究成果不僅廣泛用于原子能工業(yè)，而且用于一般工業(yè)。它最大特點(diǎn)是與各大學(xué)和企業(yè)合作，進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的課題研究，研究成果顯著。在傳熱與流體計(jì)算上更精確，開(kāi)發(fā)的HTFS、TASC各類(lèi)換熱器微機(jī)計(jì)算軟件備受歡迎，國(guó)內(nèi)有30多家企業(yè)成為會(huì)員。 3 課題的主要工作 3.1 準(zhǔn)備工作 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解填料式換熱器的基本原理，性能及其應(yīng)用。在化工生產(chǎn)中的地位及作用。換熱器的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，技術(shù)路線及其意義。 3.2

8、 工藝計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 填料式換熱器的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型，操作條件的選擇和操作方式的選擇。熱流量計(jì)算，傳熱系數(shù)計(jì)算，傳熱面積的確定，殼程阻力及壓力計(jì)算。 3.3 主要受壓元件的強(qiáng)度計(jì)算 換熱器殼體，殼程設(shè)計(jì)壓力，管程設(shè)計(jì)壓力，螺栓，墊片的校核計(jì)算，管板厚度的計(jì)算。 3.4 加工工藝，裝配程序，安全防腐 編寫(xiě)換熱器的加工工藝程序，及裝配過(guò)程，安全性能及防腐措施。 3.5 計(jì)算機(jī)繪圖及說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě) 利用繪圖軟件制出填料式換熱器的裝備圖及各個(gè)零件圖，并編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，同時(shí)完成英文資料的翻譯編寫(xiě)。 4. 課題的進(jìn)度安排 第1-2周：搜索文獻(xiàn)資料，完成外文翻譯 第3-4周：查詢(xún)各

9、方面資料，熟悉課題，對(duì)課題形成直觀的了解，完成開(kāi)題報(bào)告 第5-6周：實(shí)地考察搜集資料 初步設(shè)定設(shè)計(jì)方案，通過(guò)反復(fù)比較驗(yàn)證從中并選擇最優(yōu)方案 第7-8周：初步進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)資料，反復(fù)論證設(shè)計(jì)的合理性 第9-10周：依據(jù)設(shè)計(jì)步驟繪制簡(jiǎn)圖等 第11-12周：完成設(shè)計(jì)初稿 第13-14周：論文初稿提交指導(dǎo)老師審閱，答辯之前的準(zhǔn)備，交論文正式稿 第14-15周：畢業(yè)答辯 主要參考文獻(xiàn) [1]趙奕斌.《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)-換熱器》[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.5 [2]工程材料實(shí)用手冊(cè)編輯委員會(huì).《工程材料實(shí)用手冊(cè)》[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2002.

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11、《化工設(shè)備》[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.8 [11]Journal of Xinyang Normal University(Natural Science Edition),2011年第四期. [12]Shi Jingrong;Luo Chuanyi Graphic solution to rectification column theoretical plate numbers by using Excel [J]. Computers and Applied Chemistry, 2005.07. 指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn) 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日