螺旋板式换热器的设计

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1、长江大学毕业设计(论文)任务书学院（系） 机械工程学院 专业过程装备与控制工程 班级 装备10901 学生姓名 指导教师/职称 1 毕业设计(论文)题目：螺旋板式换热器的设计2毕业设计（论文）起止时间：2013 年3月20日2013年6月13日3毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）毕业设计所需资料：（1）钱颂文.换热器设计手册M.北京：化学工业出版社，2002（2）史美中,王中铮.热交换器原理与设计M.南京：东南大学出版社，1989（3）潘国昌,郭庆丰.化工设备设计M.北京：清华大学出版社，1996（4）尾花英朗著,徐忠权译.热交换器设计手册M.北京：石油工业出版社,1982

2、 原始数据：设计要求：换热器换热面积为20平方米;介质温度()工作压力（MPa）粗苯贫油进口180出口1651富油90140粗苯产量8.25吨/每天4毕业设计(论文)应完成的主要内容1）换热器发展概述2）方案设计3）换热计算4）结构设计5）换热性能预测及分析6）壳体的有限元分析5毕业设计(论文)的目标及具体要求毕业设计文说明书：字数不少于1.2万字或1.2万字篇幅的内容；翻译：与研究课题有关的译文不少于3千汉字（或2万印刷字符的外文原文的翻译）；阅读与研究课题相关的有代表性的参考文献资料15篇以上。绘图要求：（1）总装图1张， （2）零件图4张（3）实体图6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上

3、机时数要求 AutoCAD、Aspen Plus、Ansys上机200小时。任务书批准日期 2011 年 3 月 20 日教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 2011年 3 月 28 日 指导教师(签字) 完成任务日期 年 月 日 学生（签名） 长江大学毕业设计开题报告 题 目 名 称 螺旋换热器的设计 院 （系） 机械工程学院 专 业 班 级 过程装备与控制工程10901班 学 生 姓 名 指 导 教 师 辅 导 教 师 开题报告日期 2011年4月19日 螺旋换热器的设计1 题目来源题目来源于生产实际。2 研究目的和意义管壳式换热器是石油、化工、轻工、食品、冶金及动力等工业部门广泛应

4、用的节能设备。相对水- 水管壳式换热器而言，一般壳程流体流速较低，换热热阻较大，因此增强壳程换热效果显得尤为重要。近年来，人们采用各种各样的管束支撑结构来改变壳程流体的流动形态，以求增强壳程换热。其中螺旋折流板支撑结构以其高效传热、低流阻的特点得到了人们的广泛关注。螺旋流换热器是一种利用流体的涡旋流动来强化壳程传热的换热设备。涡旋流动是流体沿一定螺旋角方向的曲线运动，因而是一种以较少能量克服流动阻力的运动方式，在换热器中采用螺旋折流板结构时，可使壳程流场与温度场实现协同而获得较高的强化传热效果。换热设备按照其功能可命名，如冷凝器、蒸发器、再热器、过热器等，按换热部件的特点可分为：管壳式换热器、

5、翅片管式换热器、板式换热器（包括板片式换热器和板翅式换热器）。对于各型换热器的强化换热技术的研究，主要集中在对换热器内流体流态变化以及对各部件的参数优化研究两方面，而对换热器部件参数的主要研究对象就是换热管（板）排列方式（顺排或叉排）、换热管（板）排数、换热管（板）间距大小、肋片布置间距、肋片形状等。通常的研究方法包括：数值模拟计算、实验方法研究、理论研究三类 本文通过设计一种合理结构的螺旋换热器，可以大大提高换热效率，节省能耗，因此，具有明显的经济效益。是一种高效的换热元件，广泛应用于各种换热设备中，不仅可以强化传热，而且可以减少流动阻力，热效率比较高。3 阅读的主要参考文献及资料名称【1】

6、郭丙然最优化技术在电厂热力工程中的应用M北京：水利电力出版社，1986【2】马重芳，顾维藻& 强化传热M( 北京科学出版社)【3】张敏.唐晓初螺旋扭曲椭圆扁管的数值模拟期刊论文-制冷空调与电力机械 2011(1)【4】金晓明.高磊.张莹莹.王娜.王旭光无折流板扭曲扁管热交换器传热与流阻特性试验研究期刊论文-石油化工设备 2011(1)【5】鲍伟.马虎根.张希忠流体在螺旋管内对流换热和压降性能的数值模拟期刊论文-上海理工大学学报 2011(1)【6】于洋.朱冬生.曾力丁.邹静扭曲管强化传热性能实验研究期刊论文-化学工程 2011(2)【7】杨胜.张颂.张莉.徐宏螺旋扁管强化传热技术研究进展期刊论

7、文-冶金能源 2010(3)【8】刘庆亮.朱冬生.杨蕾螺旋扭曲扁管换热器的研究进展与工业应用期刊论文-流体机械 2010(3)【9】马程华扭曲片管强化传热技术在SRT-型裂解炉上的应用试验期刊论文-中外能源 2010(10)【10】杨胜.张莉.徐宏.赵力伟螺旋扁管管外蒸汽冷凝双侧强化传热试验研究期刊论文-低温与超导 2010(10)【11】罗朝阳管壳式换热器强化传热技术的研究与进展期刊论文-化学工程与装备 2010(10)【12】金弋螺旋隔板换热器研究进展期刊论文-化肥设计 2009(2)【13】李安军.邢桂菊.周丽雯换热器强化传热技术的研究进展期刊论文-冶金能源 2008(1)【13】刘敏珊

8、.宫本希.董其伍.Dong Qiwu 螺旋扁管的换热性能研究期刊论文-石油机械 2008(2)【14】刘乾.刘阳子管壳式换热器节能技术综述期刊论文-化工设备与管道 2008(5)【13】高学农.邹华春.王端阳.陆应生高扭曲比螺旋扁管的管内传热及流阻性能期刊论文-华南理工大学学报（自然科学版） 2008(11)【14】李安军.邢桂菊.周丽雯换热器各种管束支撑的结构与传热性能期刊论文-化工设备与管道 2008(2)【15】卿德藩.邹家柱螺旋扁管在油冷却器中的污垢特性实验研究期刊论文-电站系统工程 2008(2)【16】卿德藩.段小林.刘尹红扭曲扁管在蒸发器中的运行特性实验研究期刊论文-化学工程 2

9、008(7)【17】高鹏.王晨.桑芝富螺旋扁管换热器温度串级模糊控制试验研究期刊论文-石油机械 2008(11)【18】卿德藩.邹家柱螺旋扁管冷凝器强化传热评价与应用期刊论文-流体机械 2007(1) 【19】lncropera and de Witt, Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley ed., (1990).【20】J. F. Durastanti, Mod61isation dun systhme thermique complexe: la centrale THEK 2, Thsede doctorat de lUnivers

10、it6 de Provence, (1985).【21】Zienkiewicz and Morgan, Finite elements and approximation, Wiley ed., (1983).【22】Sedriks, A.J.: Stress corrosion cracking of stainless steels. In:Stress corrosion cracking. ASM, Materials Park (1992)【23】 1.V. Ya. Galtsov and V. M. Korotaev，AuthorsCertificateNo.370444,Otkr

11、ytiya,Izobreteniya,Promyshiennye Obraztsy,Tovarnye Znaki, No. 11 (2006).4 国内外研究现状和发展趋势4.1 国内换热器研究现状我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽机装置中的航天火箭上的冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。他的主要功能是保证工艺过程对戒指所要求的待定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器即可是一种单元设备，如加热器、冷却器等，也可是工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单

12、元设备，根据统计，热交换热的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，其重要性可想而知。4.2 国外研究现状美国传热研究（HeatTransferResearchInc.）即HTRI，是1962年发起组建的一个国际性、非赢利的合作研究机构，会员数百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，积累了换热器设计的丰富经验，在传热机理、两相流、振动、污垢、模拟及测试技术方面作出了巨大贡献。近年来，该公司在计算机应用软件开发上发展很快，所开发的网络优化软件、各种换热器工艺设计软件计算精度准确，不仅节省了人力，提高了效率，而且提高了技术经济性能。目前国内有近20家成为HTRI会员。 英国传热及流体服务中心

13、（HeatTransferandFluidFlowService）即HTFS，于1967年成立，隶属于英国原子能管理局。该中心有会员数百家，长期从事传热与流体课题的研究，所积累的经验和研究成果不仅广泛用于原子能工业，而且用于一般工业。它最大特点是与各大学和企业合作，进行专门的课题研究，研究成果显着。在传热与流体计算上更精确，开发的HTFS、TASC各类换热器微机计算软件备受欢迎，国内有30多家企业成为会员。4.3 发展趋势在二十世纪初，对于管壳式换热器的开发设计就被科学家提出，当时对于这种新型的换热设备开发设计的目的是为了满足大型电厂对在较高压力操作环境下运行的需要。经过近一个世纪的发展，对于

14、管壳式换热器设计生产制造已经有了质的飞跃，其已经拥有比较完善的设计和生产加工方法，同时其工作性能可以较好地满足各种工艺需要。其中Bell-Delaware设计和Tinker的流路分析法是工艺设计领域地位最高的两种方法。但是，随着高科技手段在换热设备之中不断引入，对于换热器在特殊环境下的适应性的要求越来越高，而且对于设备本身的结构设计要求越来越苛刻，但是管壳式换热器所具备的优势越趋明显，因为其本身的设计初衷就是为了满足在这些苛刻的工作条件。换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计,在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%,在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右,海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明,虽然各种板式换热器的竞争力在上升,但管壳式换热器仍占主导地位约64%。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明,列管式换热器已进入一个新的研究时期,无论是换热器传热管件,还是壳程的折流结构都比传统的管壳式换热器有了较大的改变,其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。5 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路5.1