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1、毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 系 部： 机械工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： 炼油厂常减压装置 空气预热器设计及部件优化 指导者： 评阅者： 2013 年 5 月 南 京热管是一种高导热性能的传热元件，它是一种能快速将热能从一点传至另一点的装置。将热管元件按一定行列间距、成束装在框架内，用中间隔板等密封元件将加热段和散热段隔开，构成热管换热器。由于其具有传热量大、热响应迅速、温差小等特点，热管换热器越来越受到人们的重视，是一种应用前景非常好的换热设备。本文从热力计算着手，确定了热管空气预热器的传热量、换热面积、管排数等。然后进行了设备结构的设计，并在合理地选择元件参
2、数的基础上结合实际情况设计出了热管式换热器。针对低温酸露点腐蚀的问题，本文提出了采用并联热管组件和表面涂防腐涂料的双保险措施，并对密封方式进行了一定的改进，有效地提高了换热器的使用寿命。关键字 并联热管 热管换热器 热力计算 密封 毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要Title The Design and Components Optimization of Air Preheater in Refinery Crude Oil Distillation Unit AbstractHeat pipe is a highly efficient heat transfe
3、r components, it is a fast heat device to spread heat from one point to another . According to the ranks of certain spacing, the heat pipes, which of the heating and cooling section separated from the sealing element such as the intermediate partition plate, are mounted within the frame, to constitu
4、te the heat pipe exchanger. Because of its large amount of heat transfer, rapid thermal response, small temperature difference, etc, people are paying more and more attention to the heat pipe exchanger. Consequently, it is a very good prospect heat transfer equipment. First,the heat, heat transfer a
5、rea, the number of rows are determined by thermodynamic calculations in this artical. After designing of the structure of the device and reasonable selection of the elements parameters, with the actual situation, the heat pipe exchanger was proposed. For low-temperature acid dew point corrosion prob
6、lems, the parallel heat pipe and coating of the anti-corrosion coatings on the surface are used , with certain improvement of the seals to improve the life of the heat exchanger effectively.Keywords Parallel heat pipe Heat pipe exchanger Thermal calculation Seal 目录前言1第一章 热管概述21.1 热管及其应用21.2热管的工作原理31
7、.3热管的基本特性3第二章 热管换热器52.1热管换热器的基本特性52.2热管换热器的分类52.3热管换热器与其他换热器比较82.4热管气-气换热器设计中应注意的问题82.5 换热器应用前景及研究进展9我国换热器市场分布9我国换热器市场规模112.5.3 国际市场换热器发展情况11第三章 热管换热器设计方案133.1 选择换热器类型133.2 热管的设计133.3 热管换热器的设计计算方法143.4热管换热器设计准备143.4.1 换热管的排列形式153.4.2 设计步骤153.4.3 原始数据153.4.4 符号说明16第四章 热管换热器工艺计算194.1 传热量194.2 对数平均温差19
8、4.3 迎风面积及其迎风面管排数204.4 总传热系数214.5 加热段总传热面积234.6 热管根数234.8 通过热管换热器的压力降23第五章 热管设计255.1 热管工作温度的选择255.2 热管工质的选择265.3 热管材料的选择275.4 热管的封头设计计算275.5 热管长度的确定275.6 热管传热极限的影响28第六章 设备的结构设计296.1 材料的选择296.2 箱体的设计温度、压力选择296.2.1 箱体厚度的确定296.3 开孔补强296.4 管板的设计计算296.4.1 管板的厚度计算296.4.2 管板管孔直径的确定316.4.3 管板与热管的连接326.4.4 管板
9、与管子的连接326.5 热管换热器设计模型图336.6 箱体结构设计336.6.1 工字钢的选择336.6.2 进出口设计336.6.3 上封头结构设计346.6.4 检查口和维修口设计346.6.5 箱体结构35第七章 换热器防腐设计367.1组件结构及原理367.2表面防腐措施37第八章 结论388.1设计上的改进388.2 制造上的改进38参考文献39致谢41前言换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器，换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。换热器的热性能不仅与自身的几何形状和材料有关，而且还取决于进行热交换，热状态介质
10、的热力学性质。节能换热器过程中能量损失包括两个方面：首先，流体流动的过程中消耗热量较大；其次，热传递不可逆的损失1。 在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。 目前，换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备等近30多种产业，相互形成产业链条。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益增强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，因而近年来国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、
11、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩，一些新型高效换热器也相继问世。目前，全国换热设备市场呈现出供不应求的市场状态，换热设备产业正处在黄金增长期。第一章 热管概述热管是一种具有高导热性能的传热元件。它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与冷凝来传递热量，能快速将热能从一点传至另一点。它具有非常高的导热性、良好的等温性、可以任意改变冷热两侧的传热面积、可进行远距离传热、温度可控等一系列优点。缺点是抗氧化、耐高温性能较差。热管传热技术于六十年代初期由美国的科学家发明2，它是利用封闭工作腔内工质的相变循环进行热量传输，因而具有传输热量大及传输效率高等特点。随着热管制造成本的降低，尤其是九十
12、年代前后随着水碳钢热管相容性问题的解决，热管凭借其巨大的传热能力，被广泛应用于石油、化工、食品、造纸、冶金等领域的余热回收系统中。热管气-气换热器是最能体现热管优越性的热管换热器产品，它正在逐步取代传统的管壳式换热器。热管气-气换热器是目前应用最广泛的一种热管气-气换热器。我国的能源短缺问题日趋严重，节能已被提到了重要的议事日程。大量的工业锅炉和各种窑炉、加热炉所排放的高温烟气，用热管气-气换热器进行余热回收，所得到的高温空气可用于助燃或干燥，因此应用前景非常广阔。据有关报道称，我国三分之二的能源被锅炉吞噬，而我国工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，工业发达国家的燃煤工业锅炉运行热效率达85
13、%，因此，提高工业锅炉的热效率，节能潜力十分巨大。如果我国锅炉的热效率能够提高10%，节约的能耗则相当于三峡水库一年的发电量，做好工业锅炉及窑炉的节能工作对节约能源具有十分重要的意义3-5。利用热管气-气换热器代替传统的管壳式气-气换热器，一方面，能够大大提高预热空气进入炉内的温度，降低烟气温度，从而大大提高锅炉的热效率；另一方面，热管气-气换热器运行压降非常小，有时甚至不需要增加引风机等设备，从而使得运行费用大大降低。1.1 热管及其应用热管是一种高效的传热元件，热管技术研究的重心已经从理论研究转移到应用研究，热管的应用已经由航天转向地面，由工业转向民用。当前，热管在太阳能利用、笔记本电脑C
14、PU的冷却以及大功率晶体管的冷却、化工、冶金、动力等领域的应用都取得了良好的效果6，热管在这些领域的应用，将进一步促进新型热管技术的开发和应用。特别指出的是，热管技术在太阳能方面的应用市场前景尤为广阔。目前太阳能热管发电装置、太阳能热管热水器等产品已经得到了较为广泛的应用。最近几年来，热管技术以其独特的性能，在各方面发展都十分迅速。热管研究和应用的领域也在不断拓宽，特别是微型热管技术的出现，使得热管在医疗手术、电子装置芯片、笔记本电脑CPU的冷却、电路控制板的冷却、核电工程中的应用得到了极大的发展5。勿容置疑，21世纪热管技术必将朝着更高效、更普及、微型化、大规模化的方向发展。1.2热管的工作原理两相闭式热虹吸管(TwoPhase CLosed Thermosyphon)又称重力热管，简称热虹吸管，其结构及工作原理如图1-1所示。工质q蒸汽液膜 q图1-1热虹吸管工作原理与普通热管一样，利用工质的蒸发和冷凝来传递热量，且不需要外加动力而工质自行循环。但与普通热管所不同的是热管管内没有吸液芯，冷凝液从冷凝段返回到蒸发段不是靠吸液芯所产生的毛细
