F280U型管式換熱器設(shè)計開題報告

1、設(shè)計期初報告科目F280U管式柴油冷卻器學(xué)生姓名班級學(xué)生人數(shù)專業(yè)的1選題的目的和意義1.1研究目的：(1)對于機(jī)械設(shè)計、制造和自動化專業(yè)的學(xué)生來說，f280u管式柴油冷卻器的設(shè)計是一個比較完整的機(jī)械設(shè)計。通過這種設(shè)計，我們可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力，并有一個良好的工作作風(fēng)和設(shè)計理念供機(jī)械設(shè)計行業(yè)從事。(2)通過本次設(shè)計，大學(xué)所學(xué)的機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理、機(jī)械CAD、工程機(jī)械機(jī)電液一體化、工程機(jī)械設(shè)計等理論知識可以在實(shí)際設(shè)計中得到綜合運(yùn)用，進(jìn)一步加深了我們對這些專業(yè)知識的認(rèn)識和理解。使理論知識與現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合。(3)如果設(shè)計要圓滿完成，就必須仔細(xì)分析所涉及的知識。這就要求學(xué)生要有一顆積極

2、向上的心，學(xué)會通過去圖書館、網(wǎng)上咨詢等方式積極搜索信息，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自覺的學(xué)習(xí)風(fēng)格和積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。(4)通過設(shè)計，熟練使用已有的參考資料、手冊和圖集，主動獲取最新信息和權(quán)威數(shù)據(jù)，了解機(jī)械的國家標(biāo)準(zhǔn)，從而培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械總體設(shè)計中必不可少的基本技能。1.2研究意義：換熱器是廣泛應(yīng)用于汽車、航空、石化、電力、醫(yī)藥、冶金、制冷、輕工、食品、工程機(jī)械等行業(yè)的通用設(shè)備，約占總工藝設(shè)備的20% 70%。根據(jù)其傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)，可分為管式、板式和其他類型的換熱器。目前，常用的換熱器類型有浮頭式、固定管板式和U型管式，其中浮頭式換熱器居多。固定管板換熱器由于其自身的結(jié)構(gòu)限制了其應(yīng)用。浮頭式換熱器零件多，易于

3、拆卸和清洗，但維護(hù)工作量大，容易內(nèi)部泄漏；然而，U型管換熱器的管板比固定管板換熱器的管板少，其泄漏點(diǎn)也相應(yīng)減少。此外，U型管換熱器殼程水壓試驗(yàn)容易干燥，適用范圍廣，維護(hù)簡單，操作靈活性好。如果換熱器的換熱面積較小，殼程與管程溫差較大，或者殼程介質(zhì)容易變臟，管束表面需要經(jīng)常清洗，一般采用u型管換熱器。u型管換熱器結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、承壓能力強(qiáng)，適用于管殼式壁溫差大或殼程介質(zhì)結(jié)垢需要清洗的場合，不適合采用浮頭式和固定管板式。特別適用于高溫、高壓、高腐蝕性、清潔、不易結(jié)垢的物料。設(shè)計換熱器時，其基本要求如下：第一，熱量能有效地從一種流體傳遞到另一種流體，即傳熱效率高，單位傳熱面積能傳遞更多的熱量。在

4、一定的熱負(fù)荷下，即當(dāng)每小時所需的傳熱量不變時，傳熱效率越高(通常用傳熱系數(shù)表示)，所需的傳熱面積越小。當(dāng)然，這是在相同的溫差下比較的。其次，換熱器的結(jié)構(gòu)能適應(yīng)規(guī)定的工藝操作條件，運(yùn)行安全、可靠、嚴(yán)密。易于清潔和維護(hù)，低流體阻力。第三，它要求價格低廉、易于維護(hù)和使用時間長。換熱器作為節(jié)能設(shè)備之一，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著非常重要的作用。同時，“節(jié)能”已經(jīng)成為國家的政策要求和影響企業(yè)生存和發(fā)展的重要因素。2國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢自從熱交換器在近一百年前出現(xiàn)以來，經(jīng)過人們的不斷實(shí)踐，已經(jīng)發(fā)展成多種類型。然而，傳統(tǒng)的設(shè)備是復(fù)雜和沉重的。如今，它正朝著輕量化的方向發(fā)展，這不僅可以為國家節(jié)約鋼鐵資源，還可以帶來多

5、米諾骨牌效應(yīng)等一系列經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，換熱器的需求水平急劇上升。未來國內(nèi)市場需求將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：對產(chǎn)品質(zhì)量水平提出更高的要求，如環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品將是未來發(fā)展的重點(diǎn)，性價比將提高；人們對產(chǎn)品的個性化和多樣化有著強(qiáng)烈的需求，所以我們逐漸重視品牌產(chǎn)品的選擇。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的良好機(jī)遇和進(jìn)口產(chǎn)品的巨大可兌換性共同預(yù)示著中國換熱器行業(yè)的良好發(fā)展前景。同時，行業(yè)發(fā)展必須注重現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)和高端產(chǎn)品的研發(fā)。2.1國內(nèi)形勢管式換熱器是一種傳熱效率高的新型換熱器。它在20世紀(jì)60年代首次用于航空航天技術(shù)，70年代在國外廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、石油、化工等領(lǐng)域。熱管換熱器主要由箱體、管板和熱

6、管組成，其中熱管是其關(guān)鍵部件。熱管是一個真空密封的容器，里面裝有適量的工作介質(zhì)。當(dāng)熱量被引入熱管的蒸發(fā)段時，工作介質(zhì)吸收熱量并蒸發(fā)，并流向冷凝段，在冷凝段，蒸汽被冷卻，釋放蒸發(fā)潛熱，冷凝成液體，然后在多孔吸熱芯的毛細(xì)力或重力作用下返回蒸發(fā)段，從而通過工作介質(zhì)的相變和傳質(zhì)有效地傳遞熱量。熱管換熱器的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，換熱效率高。在傳熱相同的情況下，熱管換熱器的金屬消耗小于其他類型的換熱器。經(jīng)過20多年的努力，我國已經(jīng)成功開發(fā)了燃?xì)鉄峁軗Q熱器、熱管蒸汽發(fā)生器(余熱鍋爐)和高溫?zé)峁?液態(tài)堿金屬熱管)。它已應(yīng)用于冶金、石油、化工、電力、陶瓷、水泥等行業(yè)，并取得了可喜的成果。目前，熱管技術(shù)已經(jīng)成熟，其

7、應(yīng)用也逐漸擴(kuò)大。國內(nèi)開發(fā)和推廣熱管換熱器的典型廠家(單位)包括南京化工大學(xué)、撫順石油學(xué)院、化工部化工機(jī)械研究所、撫順石油二廠、上海711研究所、501航天部。雖然我國在一些重要的換熱器產(chǎn)品上取得了突破，但我國換熱器技術(shù)的基礎(chǔ)研究仍然薄弱。與國外先進(jìn)水平相比，我國換熱器行業(yè)最大的技術(shù)差距在于換熱器產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究和原理研究，尤其是缺乏介質(zhì)物性數(shù)據(jù)，缺乏流場、溫度場和流動狀態(tài)的工作原理研究。在熱交換器的制造中，模仿仍然是中國的主要方法。雖然總體制造水平差異不大，但在模具加工水平和板材壓制方面，中國與發(fā)達(dá)國家仍有一定差距。在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)方面，我國換熱器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)落后。目前，我國管殼式換熱器的最大產(chǎn)品

8、直徑僅停留在2.5米，但隨著大型石化行業(yè)的需求，管殼式換熱器的直徑已達(dá)到4.5米甚至5米，超過了我國換熱器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)范圍，使得我國換熱器設(shè)計企業(yè)不得不按照美國TEMA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。更為嚴(yán)重的是，中國在大型專用換熱器的設(shè)計軟件方面落后。目前，我國換熱器設(shè)計過程中無法實(shí)現(xiàn)虛擬制造和仿真制造，缺乏自我意識。2.2國外情況板式換熱器出現(xiàn)于20世紀(jì)20年代，并被用于食品工業(yè)。板式托管換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此它已發(fā)展成各種形式。20世紀(jì)30年代初，瑞典首次制造了螺旋板式換熱器。然后，由銅及其合金材料制成的板翅式熱交換器在英國通過釬焊制造，用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)的散熱。20世紀(jì)30年代末，瑞典生產(chǎn)了第一臺板

9、殼式換熱器，用于紙漿廠。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的傳熱問題，人們開始關(guān)注新材料制成的換熱器。20世紀(jì)60年代前后，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的快速發(fā)展，迫切需要各種高效緊湊的換熱器。隨著沖壓、釬焊和密封技術(shù)的發(fā)展，換熱器的制造工藝得到了進(jìn)一步的改進(jìn)，從而推動了緊湊板式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。自20世紀(jì)60年代以來，典型的管殼式換熱器得到了進(jìn)一步發(fā)展，以滿足高溫高壓下傳熱和節(jié)能的需要。20世紀(jì)70年代中期，非接觸式換熱器一直是管殼式換熱器的主流。然而，近幾十年來，這種平衡發(fā)生了變化。這種變化是由于各種板式換熱器的逐漸發(fā)展和應(yīng)用。板式換熱器的深入研究和開發(fā)勢在必行?；仡檽Q熱器的發(fā)展，雖然板式

10、換熱器設(shè)備的全面發(fā)展只是近幾年的事情，但其理論和技術(shù)出現(xiàn)得更早。然而，起初，人們放棄了這種傳熱性能優(yōu)越得多的換熱器，選擇并應(yīng)用了大量的管式換熱器。2.3發(fā)展趨勢起初，人們做出這個選擇的原因很簡單，只是為了力量。板式換熱器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于管殼式換熱器，因此不能應(yīng)用于高壓或中壓場合。板式換熱器的這一缺點(diǎn)是由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的，不能在自身范圍內(nèi)改變和突破，嚴(yán)重制約了這種高傳熱性能換熱器的應(yīng)用和發(fā)展。板式換熱器形成于第一個相當(dāng)長的時間里，一直沒有受到人們的喜愛，其技術(shù)進(jìn)步自然相當(dāng)差。即使在高速發(fā)展和應(yīng)用的今天，由于其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，其應(yīng)用領(lǐng)域仍然受到一定程度的限制，這是一個不可逾越的鴻溝。管式換熱器一直被

11、廣泛使用和重視，其理論研究的深度和設(shè)備改進(jìn)的速度是板式換熱器無法比擬的。在節(jié)能環(huán)保的新浪潮中，其技術(shù)和發(fā)展速度都有所提高。3 .課題的主要工作3.1準(zhǔn)備相關(guān)工作在網(wǎng)上或圖書館查閱相關(guān)文獻(xiàn)，或去相關(guān)工廠了解柴油冷卻器。明確冷卻過程、原理、性能和應(yīng)用。我們還應(yīng)該了解國內(nèi)外U型柴油冷卻器的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。掌握基本知識點(diǎn)、計算方法等。并安排設(shè)計進(jìn)度。3.2主體及部件的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計各部分的材料選擇、填料塔的類型和結(jié)構(gòu)、運(yùn)行條件和運(yùn)行方式。填料塔的幾何設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。3.3強(qiáng)度計算和檢查檢查柴油冷卻器各部件的強(qiáng)度，特別是壓力部件(外殼)的強(qiáng)度是否在允許范圍內(nèi)，并根據(jù)國家壓力容器安全技術(shù)規(guī)程進(jìn)行計

12、算。3.4加工工藝、裝配程序、安全和防腐選擇加工工藝，編制裝配程序，考慮安全性能，采取防腐措施。3.5繪制裝配圖和零件圖利用AutoCAD繪圖軟件繪制柴油機(jī)冷卻器的各個零件圖。3.6外國文獻(xiàn)的翻譯和說明的準(zhǔn)備翻譯外國文件并按要求準(zhǔn)備說明。4項(xiàng)目進(jìn)度計劃12月17日至2月24日：搜索與該主題相關(guān)的參考書和文件，并撰寫開題報告。2月25日至3月13日：畢業(yè)實(shí)習(xí)，為畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備材料。3月14日 3月21日：查閱文獻(xiàn)，確定設(shè)計方案，開始項(xiàng)目設(shè)計。3月22日 4月5日：柴油冷卻器的材料選擇、總體設(shè)計、強(qiáng)度計算和檢查。4月6日 4月20日：選擇加工工藝和裝配工藝，并考慮安全、防腐等細(xì)節(jié)。4月21日至5月4

13、日：根據(jù)設(shè)計步驟繪制零件圖和裝配圖。5月5日至5月21日：提交論文初稿，答辯前準(zhǔn)備，提交論文正式稿。5月22日至5月26日：畢業(yè)答辯。參考景，邦?；瘜W(xué)設(shè)備設(shè)計大全-熱交換器M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003工程材料實(shí)用手冊編輯委員會。工程材料實(shí)用手冊M。北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002朱幼婷?；瘜W(xué)設(shè)備設(shè)計手冊M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005錢。熱交換器設(shè)計手冊m。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002朱振華，邵澤波。過程設(shè)備制造技術(shù)M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20116華南理工大學(xué)化工原理教研室?；瘜W(xué)工藝和設(shè)備設(shè)計M。廣州：華南理工大學(xué)大學(xué)出版社，1986年趙惠卿、蔡吉寧?；瘜W(xué)工程制圖M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015譚薇?；瘜W(xué)設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)M。天津：天津大學(xué)出版社，2014潘等.管殼式換熱器的分析與計算M.北京：科學(xué)出版社，199610蘭州石油機(jī)械研究所。熱交換器(第一部分M)。北京：中國石化出版社，199211化學(xué)設(shè)備與技術(shù)百科全書編輯委員會。熱交換器設(shè)計M。上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，198812超小型微型通道換熱器中的冷凝傳熱。張震，約夫貝利。熱科學(xué)和工程應(yīng)用雜志。201413應(yīng)用遺傳