70KW臥式殼管式冷凝器設計周冬.doc

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1、 （本頁為開題報告等檔案材料的封面、打?。? 湖南人文科技學院 本科生畢業(yè)設計檔案材料 題目（中文）： 70KW臥式殼管式冷凝器設計 學生姓名： 周冬 學號 11438217 系 部： 能源與機電工程系 專業(yè)年級： 熱能與動力工程11級 指導教師： 林道光 湖南人文科技學院教務處制 一、畢業(yè)設計開題報告書（學生為主填寫） （一）本選題的理論、實際意義 節(jié)約能源是當今世界的一種重要社會意識，是指盡可能的減少能源的消耗、增加能源利用率的一系列行為。加強用能管理，采取技術上可行、經濟上合理以

2、及環(huán)境和社會可以承受的措施，從能源生產到消費的各個環(huán)節(jié)，降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費，有效、合理地利用能源。目前，在我國石油化工產業(yè)換熱器受到普遍的重視，而換熱器的廣泛應用性，決定了換熱器換熱性能的改善設計理論的不斷創(chuàng)新，企業(yè)經濟的收益和工業(yè)的飛速發(fā)展都具有一定的積極作用為節(jié)約能源和保護環(huán)境有顯著的貢獻。 本課題所設計的冷凝器，是針對給定的設計參數(shù)，按照相關規(guī)定的要求，通過壁厚計算和強度校核等，設計換熱器產品。熟悉壓力容器設計的基本要求，掌握換熱器的常規(guī)設計方法，把所學的知識應用到實際的工程設計中去，為以后的工作和學習打下扎實的基礎。

3、 （本頁打印） （二）文獻綜述（國內外有關本選題的研究動態(tài)和自己的見解） 2.1國內情況 管殼式換熱器是一個量大而品種繁多的產品，由于國防工業(yè)技術的不斷發(fā)展，換熱器操作條件日趨苛刻，迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強度材料。近年來，我國在發(fā)展不銹鋼銅合金復合材料、鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進展，其中尤以鈦材發(fā)展較快。鈦對海水、氯堿、醋酸等有較好的抗腐蝕能力，如再強化傳熱，效果將更好，目前一些制造單位已較好的掌握了鈦材的加工制造技術。對材料的噴涂，我國已從國外引進生產線。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和導

4、熱性，價格比鈦材便宜，應予注意。近年來國內在節(jié)能增效等方面改進換熱器性能，提高傳熱效率，減少傳熱面積降低壓降，提高裝置熱強度等方面的研究取得了顯著成績。換熱器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。根據(jù)國民經濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要，“十一五”期間我國經濟增長將保持年均7.5％的速度。而石化及鋼鐵作為支柱型產業(yè)，將繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢頭，預計2010年鋼鐵工業(yè)總產值將超過5000億元，化工行業(yè)總產值將突破4000億元。這些行業(yè)的發(fā)展都將為換熱器行業(yè)提供更加廣闊的發(fā)展空間。未來，國內市場需求將呈現(xiàn)以下特點：對產品質量水平提出了更高的要求，如環(huán)保、節(jié)能型產品將是今后發(fā)

5、展的重點；要求產品性價比提高；對產品的個性化、多樣化的需求趨勢強烈；逐漸注意品牌產品的選用；大工程項目青睞大企業(yè)或企業(yè)集團產品。 2.2國外情況 對國外換熱器市場的調查表明，管殼式換熱器占64%。雖然各種板式換熱器的競爭力在上升，但管殼式換熱器仍將占主導地位。隨著動力、石油化工工業(yè)的發(fā)展，其設備也繼續(xù)向著高溫、高壓、大型化方向發(fā)展。而換熱器在結構方面也有不少新的發(fā)展。螺旋折流板換熱器是最新發(fā)展起來的一種管殼式換熱器是由美國ABB公司提出的。其基本原理為:將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”中每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一其傾角朝向換熱器的軸線即與換熱器軸線保持一定傾斜度。

6、相鄰折流板的周邊相接與外圓處成連續(xù)螺旋狀。每個折流板與殼程流體的流動方向成一定的角度使殼程流體做螺旋運動能減少管板與殼體之間易結垢的死角從而提高了換熱效率。在氣—水換熱的情況下傳遞相同熱量時該換熱器可減少30%-40%的傳熱面積節(jié)省材料20%-30%。相對于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混現(xiàn)象、卡門渦街從而提高有效傳熱溫差防止流動誘導振動;在相同流速時殼程流動壓降小;基本不存在震動與傳熱死區(qū)不易結垢。對于低雷諾數(shù)下的傳熱螺旋折流板效果更為突出。 換熱器廣泛地應用在工農業(yè)各個領域，在煉油、化工裝置中換熱器占總設備量和設備投資的40%左右。在換熱器設備中，因管殼式換熱器具有結構堅固、可

7、靠性高、適應性大、材料范圍廣等優(yōu)。 市場供需關系是影響市場變化的主要因素，在激烈地市場競爭中，企業(yè)及投資人能否全面準確地了解自己以及所處的環(huán)境，做出適時有效的市場決策是制勝的關鍵。市場供需情況就是為了解行情、分析環(huán)境提供依據(jù)，是企業(yè)了解市場和把握發(fā)展方向的重要手段，是輔助企業(yè)決策的重要工具。除了一些新材料新型換熱設備外管殼式換熱器需求量依然很大，因此近一步發(fā)展管殼式換熱器將會前途遠大。 （三）研究內容 第一部分：準備工作 查閱相關文獻資料了解固定管殼式換熱器的基本原理、性質及應用。在化工生產中的地位和作用、換熱器應用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、設計的理論基礎、技術路線及其意義。 第二部分：

8、工藝計算 固定管殼式換熱器的結構和類型、操作條件的選擇和操作方式選擇。熱量衡算、物料衡算、傳熱膜系數(shù)的確定、傳熱面積的確定、壓力降計算。 第三部分：主要受壓元件強度計算 換熱器殼體、管箱短節(jié)、封頭厚度確定，容器法蘭、螺栓、墊片的校核計算，管板厚度的計算，開孔補強計算。 第四部分計算機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零件圖，并編寫說明書。 （四）研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析 完善的換熱器在設計或選型時應滿足如下基本條件： （1）合理的實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件； （2）結構安全可靠； （3）便于制造、

9、安裝、操作和維修； （4）具有較好的經濟性 本文在設計臥式殼管式冷凝器的時候，根據(jù)各方面的條件和資料仔細、合理的進行設計，滿足給出數(shù)據(jù)要求，并力求合理、經濟。同時。在數(shù)據(jù)完成后，經過熱量、溫度、阻力、強度的核算，使換熱器安全可靠，并便于操作和安裝，以人為本。 管殼式換熱器追求的目標是：綜合傳熱系數(shù)K值高；兩側流體的壓力損失△P值低；體積的緊湊度a值高；低廉的成本和價格；性能持久和使用壽命長；制造容易和操作方便。 設計參數(shù):：70kw臥式殼管式冷凝器 額定工況蒸發(fā)溫度：to=5℃ 過冷度：t1=3℃ 冷凝水的進口溫度：tw1=30℃

10、 （本頁打?。? （5） 進度安排和采取的主要措施 第1周調研、收集資料、英文翻譯 第2周英文翻譯、組織文獻 第3周組織文獻、撰寫開題報告 第4周研究換熱工藝、確定設計方案 第5周換熱工藝流程的計算、換熱器總圖的設計、主要零部件圖的設計 第6-8周指導老師全面審閱、修改圖紙 第9-15周整理、撰寫論文、檢查、修改圖紙與論文第 第16周裝訂、檢查論文、準備答辯 （六）主要參考文獻（不少于10篇） （1）吳金星（編），《高效換熱器及其節(jié)能應用》，化學工業(yè)出版社，2009 （2）馬曉馳。國內外新型高效換熱器[J]?；みM展，2

11、001，（01）：49-51 （3）盧煥章.石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社.1982. （4）李世玉.壓力容器工程師設計指南[M].北京：化學工業(yè)出版社.1996. （5）Spence.J.Tooth.A.S.Pressure Vessels Design：Concepts and Principles. Oxford：Alden Press UK 1994. （6）熊勇剛1機械CAD參數(shù)化設計技術[J]1機械科學與技術,1999,18(6):1025～1029 （7）文懷興1對話框技術在參數(shù)化繪圖中的應用[J]1西北輕工業(yè)學院學報,1999,17(3):36

12、～39 （8）汪琪美1AutoCAD13對話框與驅動程序設計[M]1北京:海洋出版社,1998 （9）中華人民共和國國家標準GB1512891鋼制管殼式換熱器[S]1北京:學苑出版社,1989 （10）賀小華1化工設備常用結構的參數(shù)化CAD設計[J]1南京化工大學學報,1997,19(4):17～21。 （11）傳熱過程與設備朱躍釗 （七）畢業(yè)設計開題指導意見：（對選題的評價、研究方案的設計及開題指導意見） 課 題 （打印） 作者姓名 （打?。? 所屬系、專業(yè)、年級 （打?。? 開題時間 （打

13、印） 預計字數(shù) （打?。? 指導教師意見： （本頁打印） 指導教師（簽名）：（手寫）： 年 月 日 指導小組意見： 負責人簽名：（手寫） 年 月 日 二、畢業(yè)設計成績評審表 （一）指導教師評審用表 評價項目 評價內容 滿分 指導教師 評 分 選題質量20% 01 選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，體現(xiàn)綜合訓練基本要求 5 02 題目的難易度 5 03 題目工作量

14、 5 04 題目與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 5 能力水平80% 05 綜合運用知識的能力（涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度） 10 06 應用文獻資料的能力 5 07 實驗（設計）能力 10 08 計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力等） 5 09 外文應用能力 5 10 計算機應用能力 5 11 對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 10 12 插圖（或圖紙）質量 5 13 撰寫水平 10 14 實用性與科學性 5 15 規(guī)范化程度（設計欄目

15、合理、SI制的使用等） 5 16 創(chuàng)見性（只分“有”或“無” ） 5 總評分：______________ 成績等級：__________ 指導教師評定意見： （本頁手寫） 指導教師簽名： 年 月 日 注：1.評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90～100為優(yōu)秀，80～89為良好，70～79為中等，60～69為及格，60分以下為不及格；2.此表用于指

16、導教師對畢業(yè)設計成績的評定。 （二）評閱教師評審用表 評價項目 評價內容 滿分 評閱教師評 分 選題質量20% 01 選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，體現(xiàn)綜合訓練基本要求 5 02 題目的難易度 5 03 題目工作量 5 04 題目與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 5 能力水平80% 05 綜合運用知識的能力（涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度） 10 06 應用文獻資料的能力 5 07 實驗（設計）能力 10 08 計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力等） 5 09 外文應用能力 5 10

17、 計算機應用能力 5 11 對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 10 12 插圖（或圖紙）質量 5 13 撰寫水平 10 14 實用性與科學性 5 15 規(guī)范化程度（設計欄目合理、SI制的使用等） 5 16 創(chuàng)見性（只分“有”或“無” ） 5 總評分：______________ 成績等級：__________ 評閱教師評閱意見： （本頁手寫） 評閱教師簽名：

18、 年 月 日 注：1.評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90～100為優(yōu)秀，80～89為良好，70～79為中等，60～69為及格，60分以下為不及格；2.此表用于評閱教師或專家對畢業(yè)設計成績的評閱。 三、畢業(yè)設計答辯記錄表 答 辯 會 議 紀 要 時 間 （打?。? 地 點 （打印） 答辯主持人 （打?。? 職稱 （打?。? 職務 （打印） 答 辯 小 組 成 員 姓 名 職稱（職務） 姓 名 職稱（職務） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫

19、） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） （手寫） 答辯中提出的主要問題及問題的簡要情況記錄： （手寫） 記 錄 人：（手寫） 年 月 日 答辯小組意見 評語： （本頁手寫）

20、 評定等級： （手寫） 答辯負責人簽名：（手寫） 年 月 日 專業(yè)系畢業(yè)設計工作領導小組意見 評語： （本頁手寫） 最終評定成績等級： （公章） 負責人簽名： 年 月 日 注：畢業(yè)設計最終評定成績根據(jù)指導教師評定成績、評閱教師評定成績和答辯小組評定成績綜合評定。