U形管換熱器-1開題報告.doc

遼寧石油化工大學機電工程系畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告論文題目： U形管式換熱器的機械設(shè)計 學生姓名： 韓 紅 增 專業(yè)班級： 機制1021班 學 號：1002032104 指導教師： 李 靜 2012 年 2 月 27 日填寫說明：1題目的背景和意義 對題目的出處，背景和意義進行說明論述，不少于300字。2題目研究現(xiàn)狀概述 通過調(diào)研和查閱文獻，對題目所涉及的技術(shù)、理論和研究成果進行說明論述，不少于1000字。3題目要完成的主要內(nèi)容和預期目標 對題目要完成的主要內(nèi)容進行說明，并說明達到的預期目標，不少于300字4進度計劃 從設(shè)計開始的教學周起，依據(jù)任務(wù)書的進度安排進行細化并以周為單位給出主要工作和完成的任務(wù)。5 參考文獻 對2引用的資料、論文或著作按照引用順序列出參考文獻（格式同論文參考文獻）。不少于10篇（其中近3年的文獻占1/3以上），注：相應(yīng)欄不夠時自動加頁。 排版要求：正文，宋體，小四，行距固定值20磅要求學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始后的第3周末完成開題報告，并交到指導教師評閱（交電子稿和雙面打印稿）。 遼寧石油化工大學 機電工程系 1題目的背景和意義換熱器作為傳熱設(shè)備隨處可見，在工業(yè)中應(yīng)用非常普遍，特別是在耗能十分大的領(lǐng)域。隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類開發(fā)越來越多。適用于不同介質(zhì)、工況、溫度和壓力的換熱器，其結(jié)構(gòu)和型式也不相同。按使用目的不同，換熱器可分為加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。由于使用條件和工作環(huán)境不同，換熱器又有各種各樣的形式和結(jié)構(gòu)。U形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)是由管板、殼體、管束等零部件組成，重量較輕。在同一直徑情況下?lián)Q熱面積最大，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，在高溫、高壓下金屬耗量最小。U形管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當殼體與U形換熱管有溫差時，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。其主要缺點是U形管具有一定的彎曲半徑，故管板的利用率較差，管內(nèi)不易清洗，U形管更換困難。自從21世紀以來，各國的換熱器水平都有了長足的發(fā)展，我國的換熱器技術(shù)在我國各方面人才的努力下也有了很大提高，本次設(shè)計就是在已有的計算基礎(chǔ)上進行的，此次設(shè)計強調(diào)了節(jié)能與效率這兩大主題。2題目研究現(xiàn)狀概述能源是當前人類面臨的重要問題之一，能源開發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國的重要課題，而換熱器是能源利用過程中必不可少的設(shè)備，幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用，化工、冶金、動力、交通、航空與航天等部門應(yīng)用尤為廣泛。近年來由于新技術(shù)發(fā)展和新能源開發(fā)利用，各種類型的換熱器越來越受到工業(yè)界的重視，而換熱器有事節(jié)能措施較為關(guān)鍵的設(shè)備，因此，無論是從工業(yè)的發(fā)展，還是從能源的有效利用，換熱器的合理設(shè)計、制造、選型和運行都具有非常重要的意義。近年來隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，利用換熱器進行高溫和低溫熱能回收帶來了顯著地經(jīng)濟效益。換熱器分類方式多樣，按照其工作原理可分為：直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器和間壁式換熱器三大類，間壁式換熱器又可分為列管式和板殼式換熱器兩類，其中列管式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應(yīng)性，在長期的操作過程中積累了豐富的經(jīng)驗，其設(shè)計資料比較齊全，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各種不同形式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。近年來盡管列管式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰(zhàn)，但由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、牢固、操作彈性大、應(yīng)用材料廣等優(yōu)點，列管式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業(yè)中使用的主要類型換熱器，尤其在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占有絕對優(yōu)勢。列管式換熱器適用于化工、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、焦化等行業(yè)的液與液、汽與汽、汽與液的對流傳熱，蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱等換熱冷凝流程。列管式換熱器是由一個圓筒形殼體及其內(nèi)部的管束組成。管子兩端固定在管板上，并將殼程和管程的流體分開。殼體內(nèi)設(shè)有折流板，以引導流體的流動并支承管子。用拉桿和定距管將折流板與管子組裝在一起。列管式換熱器共有三種結(jié)構(gòu)型式：固定管板式、浮頭式和U形管式。固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、造價低，每根換熱器可以單獨清洗和更換，在結(jié)構(gòu)尺寸相同的條件下，與浮頭式和U形管式換熱器相比，換熱面積最大。固定管板式換熱器的殼程清洗困難，適應(yīng)熱膨脹能力差，決定了固定管板式換熱器適用于換熱介質(zhì)清潔。殼程壓力不高，換熱介質(zhì)溫差不大的場合。浮頭式換熱器由于管束的熱膨脹不受殼體的約束，而且可拆卸抽出管束，檢修更換換熱管、清理管束污垢方便，因此，浮頭式換熱器應(yīng)用最廣泛，在油田儲運集輸系統(tǒng)中，60%70%的換熱器為浮頭式換熱器。U形管式換熱器是管殼式換熱器的一種，它管板、殼體、管束等零部件組成。在同樣直徑情況下，U形管式換熱器的換熱面積最大；它結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、密封性能高，檢修、清洗方便、在高溫、高壓下金屬耗量最小、造價最低；U形管換熱器只有一塊管板，熱補償性能好、承壓能力較強，適用于高溫、高壓工況下操作。3題目要完成的主要內(nèi)容和預期目標本次設(shè)計的換熱器是U形管式換熱器，主要完成冷卻水煤油間的熱量交換，設(shè)計壓力為管程3.0MPa，殼程壓力為3.0MPa，管程允許最高工作壓力為1.75Mpa，殼程最高工作壓力為2.73Mpa，設(shè)計溫度殼程是150C，管程為200C。管程內(nèi)介質(zhì)是煤油，殼程內(nèi)為普通河水。選用石棉作保溫材料，厚度為100mm。根據(jù)任務(wù)書計算傳熱負荷，確定流體進、出口的溫度，選定換熱器形式，選取換熱器的材料，確定主要結(jié)構(gòu)尺寸，滿足強度、剛度和穩(wěn)定性等要求，根據(jù)設(shè)計壓力確定壁厚，使換熱器有足夠的腐蝕裕度。結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般順序為：1.管箱設(shè)計，選擇管箱短節(jié)、分程隔板、的材料尺寸及管箱深度。2.圓筒設(shè)計，選擇合適的材料，計算結(jié)構(gòu)尺寸。3.封頭設(shè)計，選擇封頭形式，分別計算所受內(nèi)壓和外壓。4.管板設(shè)計，確定連接形式，計算最小厚度。5.拉桿和定管距，確定拉桿的結(jié)構(gòu)形式、直徑和數(shù)量、布置及定管距結(jié)構(gòu)尺寸。6.折流板設(shè)計，選擇折流板形式、尺寸及板間距。7.旁路擋板設(shè)計，確定擋板數(shù)目、尺寸及安裝方式。8.容器法蘭及支座的選取。9.強度校核，對上述步驟確定的結(jié)構(gòu)尺寸形式進行強度校核，如不滿足要求需重新進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、再校核，直至符合要求。最后通過設(shè)計計算提高換熱器的傳熱效率和減少能源消耗，達到更高效，更節(jié)能的目的。4進度計劃1.查閱相關(guān)參考文獻，下發(fā)設(shè)計任務(wù)書，布置外文翻譯。時間：第1周-第2周；2.完善外文翻譯，初步構(gòu)思設(shè)計任務(wù)書。 時間：第2周-第5周;3.設(shè)計說明書初稿。 時間：第6周-第7周;4.完善設(shè)計說明書，初步進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，為出圖做準備。時間：第8周-第9周;5.設(shè)計并完善裝配圖。 時間：第10周-第12周;6.拆畫相關(guān)的零件。 時間：第13周-第14周;7.論文格式整理，準備打印輸出。 時間：第14周-第16周;8.做答辯準備。 時間：第16周-第17周;注：機制專業(yè)，設(shè)計(論文)時間為：12.2.2712.6.205參考文獻1中華人民共和國國家標準 GB 1511999 管殼式換熱器2秦書經(jīng)，葉文邦等編。化工設(shè)備設(shè)計全書換熱器M化學工業(yè)出版社；20103王志文，蔡仁良編著?；と萜髟O(shè)計M化學工業(yè)出版社；20094賀匡國主編，化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊（第二版）M化學工業(yè)出版社；20025王非，林英編?；ぴO(shè)備用鋼M化學工業(yè)出版社；20046徐灝編著，安全系數(shù)和許用應(yīng)力M機械工業(yè)出版社；19817趙正修編，石油化工壓力容器設(shè)計M石油工業(yè)出版社；19858王仁東主編，化工機械力學基礎(chǔ)（第二版）M化學工業(yè)出版社；20089李建國編著，壓力容器設(shè)計的力學基礎(chǔ)及其標準應(yīng)用M機械工業(yè)出版社；201110 SH30759