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1、长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,答辩人：,导 师：,大型空分氮主换热器的优化设计,2015年6月15日,2015 届学士论文毕业答辩,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,目 录,选题背景,设计理论,设计流程,结论分析,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Cont
2、rol Engineering School of Changan University,选题,一,空分,简单地说，就是用来把空气中的各组份气体分离，生产氧气、氮气和氩气的一套工业设备。,课题介绍,在化工、冶金等相关行业飞速发展的今天，空分行业也必须加快脚步以满足日益增长的需求。,空气压缩、空气净化、换热、制冷与精馏是空分的五个主要环节。,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,选题,一,换热器,换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量
3、传递给冷流 体的设备，又称热交换器。换热器是空分换热环节的主要设备。,课题介绍,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,二,设计参数,本设计以徐州东亚KDON-10000/10000型空分氮主换热器的设计来探讨换热器的设计方式。,右边表格是本次设计中主换热器的设计参数，本次设计需满足其中的设计需求。,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan
4、University,二,设计参数,总体设计模型：,流体名称： 污 氮 氮 气 氧 气 膨胀空气 空 气,通过Aspen软件仿真设计此换热器的物性参数，总体构造如右图所示。,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,二,设计参数,总体设计模型：,在大型空分中，主换热器的流量巨大，因此将其分成三个主换热器：氮主换热器、污氮主换热器、氧主换热器。,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineeri
5、ng School of Changan University,三,设计流程,结构参数： 尺寸： 5700*1200*982 通道层数： 空气 26 膨胀空气 4 氮气 60 通道厚度： 9.5mm 隔板厚度： 1.2mm,通过Aspen软件可以计算出换热器的基本结构参数如下：,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,三,设计流程,通道设计,封头外形设计,封头厚度计算,支座设计,通道排列,出口设计,位置设计,尺寸计算,长安大学电子与控制工程学院,Colle
6、ge of Electronics and Control Engineering School of Changan University,三,设计流程,通道设计,通道排列的设计原则： 1）尽可能做到局部热负荷平衡。 2）通道分配应使各个通道的计算长度基本相近。 3）应使同一股流体的各个通道的阻力基本相同 4）切换的通道数应相等，排列应比邻。 5）通道排列原则上应对称，便于制造装配。 通道排列为： KCACCBCCACCACCACCACCACCACCACCACCBCCACCACCACCAC CACCACCACCACCBCCACCACCACCACCACCACCACCACCBCCACK K-强度
7、层 A-空气 B-膨胀空气 C-氮气,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,三,设计流程,封头外形设计,封头是容器的一个部件，是以焊接方式连接筒体。根据几何形状的不同，可分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中球形 、椭圆形、碟形、球冠型封头又统称为凸形封头。,封头长度计算： 根据通道排列，计算通道宽度，两端加上7mm预留宽度得到封头内长度。 封头内径计算： 根据通道出口宽度，两端加上7mm预留宽度得到封头内径。,长安大学电子与控制工程学院
8、,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,三,设计流程,封头厚度计算,封头体与侧板厚度计算：根据 NB/T47006-2009 铝制板翅式热交换器 计算公式 设计厚度 封头体与侧板设计厚度应大于封头体与侧板计算厚度加上腐蚀裕量,上式中： Pc-设计压力 Di-封头内径 t-许用应力 -焊接系数,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,三,设计流程
9、,支座设计,支座的设计参照国家标准，依据设计重量对支座的选材、厚度做出选择。,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,四,结论分析,本设计基本满足了给定的指标，强度计算及热力计算 达到设计要求。,根据设计结果由AutoCAD绘制图纸，能够详细展现设计结 果，并能根据图纸直接进行生产制造。,利用Aspen软件来进行氮主换热器的物性设计和热力计算。 证明了设计的合理性。,长安大学电子与控制工程学院,College of Electronics and Control Engineering School of Changan University,谢谢观看！,
