U形管換熱器-1開題報(bào)告.doc

遼寧石油化工大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告論文題目： U形管式換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 韓 紅 增 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)制1021班 學(xué) 號(hào)：1002032104 指導(dǎo)教師： 李 靜 2012 年 2 月 27 日填寫說(shuō)明：1題目的背景和意義 對(duì)題目的出處，背景和意義進(jìn)行說(shuō)明論述，不少于300字。2題目研究現(xiàn)狀概述 通過(guò)調(diào)研和查閱文獻(xiàn)，對(duì)題目所涉及的技術(shù)、理論和研究成果進(jìn)行說(shuō)明論述，不少于1000字。3題目要完成的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo) 對(duì)題目要完成的主要內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明，并說(shuō)明達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)，不少于300字4進(jìn)度計(jì)劃 從設(shè)計(jì)開始的教學(xué)周起，依據(jù)任務(wù)書的進(jìn)度安排進(jìn)行細(xì)化并以周為單位給出主要工作和完成的任務(wù)。5 參考文獻(xiàn) 對(duì)2引用的資料、論文或著作按照引用順序列出參考文獻(xiàn)（格式同論文參考文獻(xiàn)）。不少于10篇（其中近3年的文獻(xiàn)占1/3以上），注：相應(yīng)欄不夠時(shí)自動(dòng)加頁(yè)。 排版要求：正文，宋體，小四，行距固定值20磅要求學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始后的第3周末完成開題報(bào)告，并交到指導(dǎo)教師評(píng)閱（交電子稿和雙面打印稿）。 遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)電工程系 1題目的背景和意義換熱器作為傳熱設(shè)備隨處可見(jiàn)，在工業(yè)中應(yīng)用非常普遍，特別是在耗能十分大的領(lǐng)域。隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類開發(fā)越來(lái)越多。適用于不同介質(zhì)、工況、溫度和壓力的換熱器，其結(jié)構(gòu)和型式也不相同。按使用目的不同，換熱器可分為加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。由于使用條件和工作環(huán)境不同，換熱器又有各種各樣的形式和結(jié)構(gòu)。U形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)是由管板、殼體、管束等零部件組成，重量較輕。在同一直徑情況下?lián)Q熱面積最大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，在高溫、高壓下金屬耗量最小。U形管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與U形換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。其主要缺點(diǎn)是U形管具有一定的彎曲半徑，故管板的利用率較差，管內(nèi)不易清洗，U形管更換困難。自從21世紀(jì)以來(lái)，各國(guó)的換熱器水平都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，我國(guó)的換熱器技術(shù)在我國(guó)各方面人才的努力下也有了很大提高，本次設(shè)計(jì)就是在已有的計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行的，此次設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了節(jié)能與效率這兩大主題。2題目研究現(xiàn)狀概述能源是當(dāng)前人類面臨的重要問(wèn)題之一，能源開發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國(guó)的重要課題，而換熱器是能源利用過(guò)程中必不可少的設(shè)備，幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用，化工、冶金、動(dòng)力、交通、航空與航天等部門應(yīng)用尤為廣泛。近年來(lái)由于新技術(shù)發(fā)展和新能源開發(fā)利用，各種類型的換熱器越來(lái)越受到工業(yè)界的重視，而換熱器有事節(jié)能措施較為關(guān)鍵的設(shè)備，因此，無(wú)論是從工業(yè)的發(fā)展，還是從能源的有效利用，換熱器的合理設(shè)計(jì)、制造、選型和運(yùn)行都具有非常重要的意義。近年來(lái)隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，利用換熱器進(jìn)行高溫和低溫?zé)崮芑厥諑?lái)了顯著地經(jīng)濟(jì)效益。換熱器分類方式多樣，按照其工作原理可分為：直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器和間壁式換熱器三大類，間壁式換熱器又可分為列管式和板殼式換熱器兩類，其中列管式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應(yīng)性，在長(zhǎng)期的操作過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)資料比較齊全，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同形式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。近年來(lái)盡管列管式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰(zhàn)，但由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、操作彈性大、應(yīng)用材料廣等優(yōu)點(diǎn)，列管式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業(yè)中使用的主要類型換熱器，尤其在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。列管式換熱器適用于化工、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、焦化等行業(yè)的液與液、汽與汽、汽與液的對(duì)流傳熱，蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱等換熱冷凝流程。列管式換熱器是由一個(gè)圓筒形殼體及其內(nèi)部的管束組成。管子兩端固定在管板上，并將殼程和管程的流體分開。殼體內(nèi)設(shè)有折流板，以引導(dǎo)流體的流動(dòng)并支承管子。用拉桿和定距管將折流板與管子組裝在一起。列管式換熱器共有三種結(jié)構(gòu)型式：固定管板式、浮頭式和U形管式。固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)低，每根換熱器可以單獨(dú)清洗和更換，在結(jié)構(gòu)尺寸相同的條件下，與浮頭式和U形管式換熱器相比，換熱面積最大。固定管板式換熱器的殼程清洗困難，適應(yīng)熱膨脹能力差，決定了固定管板式換熱器適用于換熱介質(zhì)清潔。殼程壓力不高，換熱介質(zhì)溫差不大的場(chǎng)合。浮頭式換熱器由于管束的熱膨脹不受殼體的約束，而且可拆卸抽出管束，檢修更換換熱管、清理管束污垢方便，因此，浮頭式換熱器應(yīng)用最廣泛，在油田儲(chǔ)運(yùn)集輸系統(tǒng)中，60%70%的換熱器為浮頭式換熱器。U形管式換熱器是管殼式換熱器的一種，它管板、殼體、管束等零部件組成。在同樣直徑情況下，U形管式換熱器的換熱面積最大；它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、密封性能高，檢修、清洗方便、在高溫、高壓下金屬耗量最小、造價(jià)最低；U形管換熱器只有一塊管板，熱補(bǔ)償性能好、承壓能力較強(qiáng)，適用于高溫、高壓工況下操作。3題目要完成的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)本次設(shè)計(jì)的換熱器是U形管式換熱器，主要完成冷卻水煤油間的熱量交換，設(shè)計(jì)壓力為管程3.0MPa，殼程壓力為3.0MPa，管程允許最高工作壓力為1.75Mpa，殼程最高工作壓力為2.73Mpa，設(shè)計(jì)溫度殼程是150C，管程為200C。管程內(nèi)介質(zhì)是煤油，殼程內(nèi)為普通河水。選用石棉作保溫材料，厚度為100mm。根據(jù)任務(wù)書計(jì)算傳熱負(fù)荷，確定流體進(jìn)、出口的溫度，選定換熱器形式，選取換熱器的材料，確定主要結(jié)構(gòu)尺寸，滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等要求，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力確定壁厚，使換熱器有足夠的腐蝕裕度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般順序?yàn)椋?.管箱設(shè)計(jì)，選擇管箱短節(jié)、分程隔板、的材料尺寸及管箱深度。2.圓筒設(shè)計(jì)，選擇合適的材料，計(jì)算結(jié)構(gòu)尺寸。3.封頭設(shè)計(jì)，選擇封頭形式，分別計(jì)算所受內(nèi)壓和外壓。4.管板設(shè)計(jì)，確定連接形式，計(jì)算最小厚度。5.拉桿和定管距，確定拉桿的結(jié)構(gòu)形式、直徑和數(shù)量、布置及定管距結(jié)構(gòu)尺寸。6.折流板設(shè)計(jì)，選擇折流板形式、尺寸及板間距。7.旁路擋板設(shè)計(jì)，確定擋板數(shù)目、尺寸及安裝方式。8.容器法蘭及支座的選取。9.強(qiáng)度校核，對(duì)上述步驟確定的結(jié)構(gòu)尺寸形式進(jìn)行強(qiáng)度校核，如不滿足要求需重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、再校核，直至符合要求。最后通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算提高換熱器的傳熱效率和減少能源消耗，達(dá)到更高效，更節(jié)能的目的。4進(jìn)度計(jì)劃1.查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，下發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)書，布置外文翻譯。時(shí)間：第1周-第2周；2.完善外文翻譯，初步構(gòu)思設(shè)計(jì)任務(wù)書。 時(shí)間：第2周-第5周;3.設(shè)計(jì)說(shuō)明書初稿。 時(shí)間：第6周-第7周;4.完善設(shè)計(jì)說(shuō)明書，初步進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為出圖做準(zhǔn)備。時(shí)間：第8周-第9周;5.設(shè)計(jì)并完善裝配圖。 時(shí)間：第10周-第12周;6.拆畫相關(guān)的零件。 時(shí)間：第13周-第14周;7.論文格式整理，準(zhǔn)備打印輸出。 時(shí)間：第14周-第16周;8.做答辯準(zhǔn)備。 時(shí)間：第16周-第17周;注：機(jī)制專業(yè)，設(shè)計(jì)(論文)時(shí)間為：12.2.2712.6.205參考文獻(xiàn)1中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 1511999 管殼式換熱器2秦書經(jīng)，葉文邦等編?；ぴO(shè)備設(shè)計(jì)全書換熱器M化學(xué)工業(yè)出版社；20103王志文，蔡仁良編著?；と萜髟O(shè)計(jì)M化學(xué)工業(yè)出版社；20094賀匡國(guó)主編，化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）M化學(xué)工業(yè)出版社；20025王非，林英編。化工設(shè)備用鋼M化學(xué)工業(yè)出版社；20046徐灝編著，安全系數(shù)和許用應(yīng)力M機(jī)械工業(yè)出版社；19817趙正修編，石油化工壓力容器設(shè)計(jì)M石油工業(yè)出版社；19858王仁東主編，化工機(jī)械力學(xué)基礎(chǔ)（第二版）M化學(xué)工業(yè)出版社；20089李建國(guó)編著，壓力容器設(shè)計(jì)的力學(xué)基礎(chǔ)及其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用M機(jī)械工業(yè)出版社；201110 SH30759