换热器设计开题报告(DOC)

毕业设计开题报告

论文题目: 抽余液塔底换热器设计

学 院 化工装备学院 专 业： 过程装备与控制工程 学生姓名： 邓 华 指导教师： 翟 英 明 (高级工程师) 开题时间： 2015年 3月 16日

一、选题目的

1、通过毕业设计，练习综合运用课程和实践的基本知识，进行融会贯通的独立思考。

2、在规定的时间内完成指定的设计任务，从而得到化工换热器设计的主要程序和方法。

3、培养分析和解决工程实际问题的能力。

4、树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。 5、通过此次设计任务，学会换热器的结构及强度设计计算及制造、检修和维护方法。

二、选题意义

在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。换热器是实现传热过程的基本设备。而此设备是比较典型的传热设备。

二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。 60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。

化工、石油等行业中广泛使用各种换热器，它们是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备，在工业设备价值及作用方面占有十分重要的地位。随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一方面是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。

三、国内现状

目前，我国换热器产业的市场规模大概为700亿人民币，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场。基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。2010年至2020年期间，我国换热器产业将保持年均10～15%左右的速度增长。到2015年，我国换热器产业规模将突破880亿元；到2020年我国换热器产业规模有望达到1500亿元。

石油、化工行业是换热器最主要的应用领域，约占换热器30%的市场份额。石油、化工生产中几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝过程，都需要用到换热器。换热器的性能对石化产品质量、热量利用率以及系统的经济性和可靠性起着重要作用。换热器主要包括管壳式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器（冷箱）板壳式换热器、高压螺纹锁紧环式换热器、高压空冷器和废热锅炉等。目前，换热器正朝着大型化、高效率、高合金化、低温差、低压力损失方向发展。

四、国外现状

70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备。因为随着能源的短缺，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。改进和提高换热器的传热效率和性能是节省投资、节约能源、提高生产能力的重要途径。二十余年来,换热器的开发与研究始终是人们关注的课题 。

国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64%。虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器在结构方面也有不少新的发展。最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。

近年来，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步

完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。随着制造技术的进步，强化传热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与换热工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，并已在化工、炼油、石油化工、制冷、空分及制药各行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益。

五、题目发展趋势

本课题主要是研究抽余液塔底冷换热器结构参数，分析塔底换热器各部分性能影响，探究换热器结构与强度的合理性，以期获得具有较高抗拉强度、压缩回弹、耐腐蚀性、耐介质性等综合性能良好的换热器设备。 设计主要包括壳体形式、课程数、换热管类型、管长、管子排列、管子支承结构、冷热流体的通道等工艺设计和封头、壳体、管板等零部件的结构、强度设计计算。

由于石油化工设备技术的进步，应用于抽余液塔底的不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。在满足工艺过程要求的前提下，换热器应达到安全与经济的目标。换热器设计的主要任务是参数选择和结构设计、传热计算及压降计算等。随着石油、化工行业换热器的发展，对广泛应用的传热装置的结构型式、传热效果、成本费用、使用维护等方面提出了越来越高的要求，其主要成果表现在三个方面：一是逐步形成典型换热器的标准化生产，降低了生产成本，适应了大批量、专业化生产需要，方便了使用和日常维护检修；二是创新传热理论，奠定了传热技术发展的基础；三是换热器的结构改进与更新，提高了传热效果。

六、课题的主要工作

第一部分：结构设计：

1.根据确定的换热器题目与给定实验原始数据，确定抽余液塔底换热器的基本结构[1]。 第二部分：热力计算：

1.计算介质定性温度及确定其物性数据； 2.平均有效温差计算； 3.热量衡算； 4.物料衡算；

5.传热膜系数的确定； 6.传热面积的确定； 7.压力降计算。