畢業設計(論文)文獻綜述 校內指導教師****專業技術職務****校外指導老師專業技術職務二○一一年三月1.課題研究的意義，國內外研究現實狀況和發展趨勢和設備投資的40%左右。換熱器中應用最為廣泛、使用量最大的則是管殼式換熱器，耗中發揮著重要作用。民經濟和社會發展第十一種五年規劃綱要，“十一五”期間我國經濟增長將保持年均75%的速度。而石化及鋼鐵作為支柱產業，將繼續保持迅速發展的勢頭，估計2023年鋼鐵工業總產值將超過5000億元，化工行業總產值將突破4000億元。這些行業的發展都將為換熱器行業提供愈加廣闊的發展空間。未來，國內市場需求將展現如下特點：對產品質量水平提出了更高的規定，如環境保護、節能型產品將是此后發展的重點；規定產品性價比提高；對產品的個性化，多樣化的規定趨勢強烈；逐漸注意品牌產品的選用‘大工程項目青睞大企業或企業集團產對國外換熱器市場的調查表明，管殼式換熱器占64%。雖然多種板式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。伴隨動力、石油化工工業的發展，其設備也繼續向著高溫、高壓、大型化方向發展。而換熱器在構造方面也有不少新的發展。螺旋折流板換熱器是最新發展起來的一種管殼式換熱器，是由美國ABB企業提出的。基本原理為：將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統”中每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一，其朝向換熱器的軸度。在氣-水換熱的狀況下傳遞相似熱量時，該換熱器可減少30%-40%的傳熱面節省材料20%-30%。2.課題的研究目的、內容和擬處理的關鍵問題內容重要包括：換熱器熱力設計計算，換熱器的構造設計及強度校核計算，設備工程圖紙繪制。計算方面：換熱器熱力計算、換熱器設計參數的合理選用、換熱器的構造設計及強度校核計算。構造方面：管束、管板、管箱、殼體、折流板、支座、法蘭、進、出接管及防沖與導流等構造的設計15工程圖紙：手工裝配圖；換熱器的裝配圖以及若干關鍵零部件CAD圖。1.方案的原理、特點與選擇根據管殼式換熱器是經典的間壁式換熱器，管殼式換熱器重要由殼體、管板、封頭、管箱等部分構成。殼體多呈圓形，內部裝有平行管束，管束兩端固定于管板上。在管流動，其行程稱為殼程，管束的壁面即為傳熱面。本設計采用固定管板式換熱器，蒸汽走殼程，水走管程。為了提高管外流體給熱系數，一般在殼體內安裝一定數量的橫向折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增長流體速度，還迫使流體按規定途徑多次錯流通過管束，使湍流程度大為增長。管殼式換熱器的工作原理圖如圖1所示，熱流體從溫度t,冷卻到t;,冷卻介質溫度從t?加熱到t?,根據傳熱基本方程式：Q=KA△t。。管程出口殼程進口1.2管殼式換熱器特點管殼式換熱器換熱表面清洗較以便，適應性強，處理能力大，操作彈性大，易于制造，構造可靠，材料范圍廣，生產成本低等特點，尤其是它能在高溫和高壓條件下1.3方案選擇根據①選型。選用固定管板式換熱器，固定管板式換熱器如圖2所示：由于固定管板式換熱器構造簡樸，清洗以便，鍛件使用較少，制導致本低；管程安裝不以便。并且規定換熱器外形尺寸不大于5000mm,因此換熱管選用3000mm。鋼，對于筒體、封頭、管板、折流板的材料均選用Q345R鋼根據工藝規定，選用臥式管殼式表面凝結型換熱器，企業規定換熱管選用④初選傳熱系數K選。根據換熱介質，流速及流態，查管殼式換熱器傳熱系數參⑤估算傳熱面積F選：⑥換熱器傳熱面積F#確實定。根據傳熱方程和所選換熱管的規格，確定換熱管溫度決定污垢熱阻，最終計算總傳熱系數。⑧校核總傳熱系數。總傳熱系數滿足： ⑨流動阻力計算。根據所確定的設備構造參數，確定管程、殼程流體的流動阻力降。其中管、殼程壓降均不大于容許對應的壓降l?-10l。2.4換熱器的構造設計及強度校核計算①根據使用、制造、安裝和維修的規定，進行總體構造型式和各部分零部件構造②根據制造和使用的規定，經濟合理地選用零部件的材料。③根據強度、剛度和穩定性的規定，計算確定各零部件的尺寸。換熱器強度計算除按受壓容器對殼體、封頭、法蘭等進行計算選擇外，尚有其特有的強度計算，包括管板強度計算，筒體軸向應力校核，溫差應力計算和管子拉脫力校核等，當采用膨脹節時，還要進行膨脹節的強度計算。用應力、腐蝕裕量、密封選擇、焊接接頭系數等等。焊接接頭系數參照如表1所示：焊接接頭型式焊接接頭系數φ所有無損檢測局部無損檢測雙面焊對接接頭和相稱于雙面焊的全焊透對接單面焊對接接頭(沿焊接接頭根部全長有緊貼基本金屬的墊板) (26) (27)其中，GB150規定原則橢圓形封頭的有效厚度應不不大于封頭內直徑1).管板厚度計算：2).應力校核如表2所示表2應力校核無溫差(△t=0)溫差(△t≠0)管板徑向應力管板布管區周圍處徑向應力管板布管區周圍處剪切應力殼體軸向應力σ≤3[o]’管子軸向應力σ,≤[o]。(當σ,<0時)拉脫力脹接：q≤[g]焊接：q≤3[g](5)膨脹節設計(參照過程設備設計書)2.5設備工程圖紙繪制繪制1張A0或A1的手工裝配圖；1張換熱器的裝配圖以及若干關鍵零部件的三、階段性設計計劃、設計目的與應用價值1.階段性設計計劃、設計目的寒假：查閱文獻、翻譯外文文獻第1周：撰寫文獻綜述，確定設計方案第08-09周：企業調研實習第09-12周：設備工程圖紙繪制第12-15周：設計闡明書撰寫管殼式換熱器雖然在傳熱效率、緊湊性及金屬消耗量等方面不及其他新型高效換熱器，但它具有處理量大，適應性強，操作彈性大，易于制造，構造可靠，材料范圍廣，生產成本低等特點，尤其是它能在高溫高壓條件下應用151。[1]白志國.管殼式換熱器的設計[J].中國造船，2023,(43):256-258.[2]中電聯熱電聯產調研組.熱電聯產：困境待解[J].中國電力企業管理，2023,(9):[3]宿微，趙渤亭.管殼式換熱器設計的幾種問題及處理[C].石油和化工設備，2023,[4]史美中.熱互換器原理與設計[M].北京：化學工業出版社，1992[5]刁玉偉.化工設備機械基礎第3版[M].大連理工大學出版社，1996.[6]陳敏恒，潘鶴林，齊鳴齋.化工原理少課時[M].華東理工大學出版社，2023.[7]鄭津洋，董其伍，桑芝富.過程設備設計第二版[M].北京：化學工業出版社，2023.[8]錢頌文.管殼式換熱器設計原理[M].華南理工理工大學出版社，1990.[9]E.U.施林德爾.換熱器設計手冊第三卷換熱器的熱設計與流動設計[M].機械工業出版社，1988[10]芮勝波，李崢，王克立，李彩艷.管殼式換熱器的工藝設計[J].化工設計，2023,19[11]GB150-1998,鋼制壓力容器[S][12]林宗虎.強化傳熱及其工程應用[M].北京：機械工業出版社，1985.[13]朱聘冠.換熱器原理及計算[M].清華大學出版社，1987[14]GB151-1999,管殼式換熱器[S].[15]茅曉東，李建偉.經典化工設備機械設計指導[M].華東理工大學出版社，1995.ofshell-and-tubeheatexchangers[J].ChemicalEngineeringSci[18]V.K.Patel,R.V.Rao*.Designoptimizationofshell-and-tubeheatexchangerparticleswarmoptimi