煤油臥式列管式冷卻器的設(shè)計(jì)

1、 西安交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目煤油臥式列管式冷卻器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名李巖學(xué) 號3149專 業(yè)化學(xué)工程與工藝指導(dǎo)教師韓小龍畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目煤油臥式列管式冷卻器的設(shè)計(jì)題目類別（請?jiān)谟嘘P(guān)項(xiàng)目作記號）設(shè)計(jì)論文其它題目需要在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、工程實(shí)踐和社會(huì)調(diào)查等社會(huì)實(shí)踐中完成是 否畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間2016年 5月4日 起至 2016年 8月 1日 一、本課題的研究意義與目的 中國既是能源消費(fèi)大國也是能源生產(chǎn)大國，但中國的能源利用率較低，國內(nèi)能源生產(chǎn)的增長速度趕不上能源消費(fèi)，中國已成為能源進(jìn)口大國1。所以中國在“十二五”期間加大了對能源戰(zhàn)略的調(diào)控力度，加快節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新，大幅度提高了能源

2、利用效率，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力，確保實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。作為一種節(jié)能設(shè)備，換熱器實(shí)現(xiàn)了熱能的回收、轉(zhuǎn)化利用，是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中所用換熱器的投資大約占設(shè)備總投資的30%，在煉油廠中換熱器約占全部工藝設(shè)備的40%，海水淡化工藝裝置幾乎全部是由換熱器組成2。隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，對換熱器的要求也日益加強(qiáng)，換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研究將十分活躍3。煤油冷卻器是換熱器的一種類型，在工業(yè)煉制煤油過程中，用冷卻水將130的高溫煤油冷卻到45，換熱后的熱水可供其他預(yù)熱過程使用成為冷卻水，實(shí)現(xiàn)了冷卻水的循環(huán)使用，

3、加大了熱能的回收利用。根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)規(guī)模要求，設(shè)計(jì)出能耗低、傳熱效率高、投資少、維修方便的煤油冷卻器對煤油生產(chǎn)行業(yè)起非常重要的意義。通過對煤油產(chǎn)品的列管式冷卻器的設(shè)計(jì)，了解換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)過程，掌握換熱器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法，并能根據(jù)工藝要求選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s器類型，還能根據(jù)傳熱的基本原理，選擇流程，確定冷卻器的基本尺寸，計(jì)算傳熱面積以及計(jì)算流體阻力，同時(shí)還學(xué)會(huì)查閱和熟練使用參考文獻(xiàn)為以后的工作積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。 二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 冷卻器是換熱設(shè)備的一種，通俗的說就是將高溫液體等進(jìn)行降溫，常見的有水冷，風(fēng)冷等，工作原理是增加高溫物質(zhì)與冷卻介質(zhì)的接觸面積來快速將熱傳導(dǎo)到冷卻介質(zhì)中。冷卻器 以

4、間壁式、混合式、蓄熱式交換器為主要對象，其中間壁式應(yīng)用最為廣泛，可分為管殼式與板面式，管殼式分為列管式（固定管板式、浮頭式、雙重管式、U形管式、立式、臥式等）、套管式和螺旋管式（沉浸式、噴淋式）。上個(gè)世紀(jì)70年代初發(fā)生的世界性能源危機(jī)，有力地促進(jìn)了傳熱強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展。為了節(jié)能降耗，提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，要求開發(fā)適用不同工業(yè)過程要求的高效能換熱設(shè)備4。20世紀(jì)80年代以來，換熱器技術(shù)飛速發(fā)展，帶來了能源利用率的提高。各種新型、高效換熱器的相繼開發(fā)與應(yīng)用帶來了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、私有化比例的加大，降低成本已成為企業(yè)追求的最終目標(biāo)。能源日趨緊張、全球氣候的不斷升高和環(huán)境保護(hù)要求的提

5、高給換熱器及空冷式換熱器及高溫、高壓換熱器帶來了日益廣闊的應(yīng)用前景。在地?zé)?、太陽能、核能、余熱回收、風(fēng)能的利用上，各政府、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)都加大了投入資金力度，在未來幾年內(nèi)換熱器技術(shù)會(huì)有很大的發(fā)展空間5。在國外，主要是各大型的傳熱研究公司在從事?lián)Q熱器的研究與推廣應(yīng)用。美國傳熱研究公司HTRI (Heat Transfer Research Inc.)，是1962年發(fā)起組建的一個(gè)國際性、非贏利的合作研究機(jī)構(gòu)，會(huì)員數(shù)百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，積累了換熱器設(shè)計(jì)的豐富經(jīng)驗(yàn)，在傳熱機(jī)理、兩相流，振動(dòng)、污垢、模擬及測試技術(shù)方面做出了巨大貢獻(xiàn)。近年來，該公司在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)上發(fā)展很快，所開發(fā)的

6、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件、各種換熱器工藝設(shè)計(jì)軟件計(jì)算精度準(zhǔn)確，不僅節(jié)省了人力，提高了效率，而且提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。目前國內(nèi)有近20家成為HTRI會(huì)員。英國傳熱及流體服務(wù)中心HTFS (Heat Transfer and Fluid Flow Service)，于1967年成立，隸屬于英國原子能管理局。該中心有會(huì)員數(shù)百家，長期從事傳熱與流體課題的研究，所積累的經(jīng)驗(yàn)和研究成果不僅廣泛用于原子能工業(yè)，而且用于一般工業(yè)。它最大特點(diǎn)是與各大學(xué)和企業(yè)合作，進(jìn)行專門的課題研究，研究成果顯著。在傳熱與流體計(jì)算上更精確，開發(fā)的HTFS和TASC各類換熱器微機(jī)計(jì)算軟件備受歡迎，國內(nèi)有30多家企業(yè)成為會(huì)員5。國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和高等

7、院校研究成果不斷推陳出新，在強(qiáng)化傳熱元件方面華南理工大學(xué)相繼開發(fā)出表面多孔管、螺旋槽管、波紋管、縱橫管等；天津大學(xué)在流路分析法、振動(dòng)等方面研究成果顯著；清華大學(xué)在板片傳熱方面有深入的研究；西安交大在板翅式換熱器研究方面已取得初步成果；重慶建工學(xué)院開發(fā)出翅管換熱器；在強(qiáng)度軟件方面化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站開發(fā)出SW6；在液壓脹管方面江蘇化工學(xué)院開發(fā)出液壓脹管器；以換熱器起家的蘭州石油機(jī)械研究所率先開發(fā)出板式換熱器、板式冷凝器、板式蒸發(fā)器，螺旋板換熱器、板殼式換熱器、螺紋管換熱器、折流桿換熱器、外導(dǎo)流筒換熱器、高效重沸器、新結(jié)構(gòu)高效換熱器、環(huán)高壓換熱器、表面蒸發(fā)空冷器、板式空冷器等一批實(shí)用價(jià)值的系列高

8、效換熱器，近年來又在強(qiáng)度軟件上開發(fā)出Lansys PV，在CAD軟件上開發(fā)出浮頭式換熱器Lansys HF、U形管式換熱器Lansys HU等系列CAD軟件，含標(biāo)準(zhǔn)圖2000余套；中國石化工程建設(shè)公司與蘭州石油化工機(jī)器廠聯(lián)合開發(fā)出螺紋鎖緊環(huán)換熱器；西安交通大學(xué)、蘭州第五化工設(shè)計(jì)院、寧夏化工廠合作開發(fā)出螺旋繞管式換熱器。這些技術(shù)成果為國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為中國煉油和化工工業(yè)的發(fā)展起到了決定作用，也使中國的傳熱技術(shù)水平步入國際先進(jìn)水平5。隨著工業(yè)中經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)中環(huán)境保護(hù)的要求，制造水平的不斷提高，新能源的逐漸開發(fā)，研究手段的日益發(fā)展，各種新思想與新結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)，換熱器將朝著更高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的發(fā)展

9、方向6。三、研究內(nèi)容與方案步驟1.換熱器類型的選擇2.流動(dòng)空間及流速的確定。3.計(jì)算流體的定性溫度，以確定流體的物理數(shù)據(jù)。4.初算有效平均溫差。一般先按逆流計(jì)算，然后校核。6選取經(jīng)驗(yàn)的傳熱系數(shù)K值。6.計(jì)算換熱面積。7.工藝結(jié)構(gòu)尺寸8.換熱器的核算。9. 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)10. 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力11. 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果四、論文提綱1.摘要；2.目錄；3.設(shè)計(jì)方案、工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4.設(shè)計(jì)評價(jià)5.參考文獻(xiàn)；五、課題工作量估計(jì)、存在問題及解決措施1、工作進(jìn)度（以周為單位）（1）選題，并下達(dá)畢業(yè)論文任務(wù)書 1周(第11周)（2）開題準(zhǔn)備及開題報(bào)告審核 1周(第22周)（

10、3）設(shè)計(jì)計(jì)算階段 7周(第39周)（4）完成畢業(yè)論文初稿 1周(第10周)（5）畢業(yè)論文修改，定稿，打印 1周(第11周)（6）答 辯 1周(第12周)2、難點(diǎn)及解決措施校核始終是換熱器設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，包括對傳熱系數(shù)、有效平均溫差、傳熱面積的校核，要解決這一難題就需要在閱讀大量文獻(xiàn)材料的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確估算、選取設(shè)計(jì)中的相關(guān)參數(shù)，以減少校核次數(shù)；要認(rèn)真分析、計(jì)算每一步驟，反復(fù)檢查，以減少計(jì)算中的錯(cuò)誤。六、參考文獻(xiàn)1 許紅星.我國能源利用現(xiàn)狀與對策J.中外能源，2010，15(1)：3-13.2 支浩，湯慧萍，朱紀(jì)磊.換熱器的研究發(fā)展現(xiàn)狀J.化工進(jìn)展，2009，28：338-341.3 馬江權(quán)，冷一欣.化工原理課程設(shè)計(jì)M.北京：中國石化出版社，2009.4 鄧頌九.提高管殼式換熱器