70KW卧式壳管式冷凝器设计周冬.doc

（本页为开题报告等档案材料的封面、打印） 湖南人文科技学院本科生毕业设计档案材料题目（中文）： 70KW卧式壳管式冷凝器设计学生姓名： 周冬 学号 11438217 系 部： 能源与机电工程系 专业年级： 热能与动力工程11级 指导教师： 林道光 湖南人文科技学院教务处制一、毕业设计开题报告书（学生为主填写）（一）本选题的理论、实际意义 节约能源是当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源利用率的一系列行为。加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。目前，在我国石油化工产业换热器受到普遍的重视，而换热器的广泛应用性，决定了换热器换热性能的改善设计理论的不断创新，企业经济的收益和工业的飞速发展都具有一定的积极作用为节约能源和保护环境有显著的贡献。本课题所设计的冷凝器，是针对给定的设计参数，按照相关规定的要求，通过壁厚计算和强度校核等，设计换热器产品。熟悉压力容器设计的基本要求，掌握换热器的常规设计方法，把所学的知识应用到实际的工程设计中去，为以后的工作和学习打下扎实的基础。 （本页打印）（二）文献综述（国内外有关本选题的研究动态和自己的见解）2.1国内情况管壳式换热器是一个量大而品种繁多的产品，由于国防工业技术的不断发展，换热器操作条件日趋苛刻，迫切需要新的耐磨损、耐腐蚀、高强度材料。近年来，我国在发展不锈钢铜合金复合材料、铝镁合金及碳化硅等非金属材料等方面都有不同程度的进展，其中尤以钛材发展较快。钛对海水、氯碱、醋酸等有较好的抗腐蚀能力，如再强化传热，效果将更好，目前一些制造单位已较好的掌握了钛材的加工制造技术。对材料的喷涂，我国已从国外引进生产线。铝镁合金具有较高的抗腐蚀性和导热性，价格比钛材便宜，应予注意。近年来国内在节能增效等方面改进换热器性能，提高传热效率，减少传热面积降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高。根据国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，“十一五”期间我国经济增长将保持年均7.5的速度。而石化及钢铁作为支柱型产业，将继续保持快速发展的势头，预计2010年钢铁工业总产值将超过5000亿元，化工行业总产值将突破4000亿元。这些行业的发展都将为换热器行业提供更加广阔的发展空间。未来，国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈；逐渐注意品牌产品的选用；大工程项目青睐大企业或企业集团产品。2.2国外情况对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。螺旋折流板换热器是最新发展起来的一种管壳式换热器是由美国ABB公司提出的。其基本原理为:将圆截面的特制板安装在“拟螺旋折流系统”中每块折流板占换热器壳程中横剖面的四分之一其倾角朝向换热器的轴线即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度使壳程流体做螺旋运动能减少管板与壳体之间易结垢的死角从而提高了换热效率。在气水换热的情况下传递相同热量时该换热器可减少30%-40%的传热面积节省材料20%-30%。相对于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混现象、卡门涡街从而提高有效传热温差防止流动诱导振动;在相同流速时壳程流动压降小;基本不存在震动与传热死区不易结垢。对于低雷诺数下的传热螺旋折流板效果更为突出。换热器广泛地应用在工农业各个领域，在炼油、化工装置中换热器占总设备量和设备投资的40%左右。在换热器设备中，因管壳式换热器具有结构坚固、可靠性高、适应性大、材料范围广等优。市场供需关系是影响市场变化的主要因素，在激烈地市场竞争中，企业及投资人能否全面准确地了解自己以及所处的环境，做出适时有效的市场决策是制胜的关键。市场供需情况就是为了解行情、分析环境提供依据，是企业了解市场和把握发展方向的重要手段，是辅助企业决策的重要工具。除了一些新材料新型换热设备外管壳式换热器需求量依然很大，因此近一步发展管壳式换热器将会前途远大。（三）研究内容第一部分：准备工作 查阅相关文献资料了解固定管壳式换热器的基本原理、性质及应用。在化工生产中的地位和作用、换热器应用的现状和发展趋势、设计的理论基础、技术路线及其意义。第二部分：工艺计算 固定管壳式换热器的结构和类型、操作条件的选择和操作方式选择。热量衡算、物料衡算、传热膜系数的确定、传热面积的确定、压力降计算。第三部分：主要受压元件强度计算 换热器壳体、管箱短节、封头厚度确定，容器法兰、螺栓、垫片的校核计算，管板厚度的计算，开孔补强计算。第四部分计算机绘图及说明书的编写 利用AutoCAD软件绘制出固定管壳式换热器的装配图及各个零件图，并编写说明书。（四）研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析完善的换热器在设计或选型时应满足如下基本条件： （1）合理的实现所规定的工艺条件； （2）结构安全可靠； （3）便于制造、安装、操作和维修； （4）具有较好的经济性本文在设计卧式壳管式冷凝器的时候，根据各方面的条件和资料仔细、合理的进行设计，满足给出数据要求，并力求合理、经济。同时。在数据完成后，经过热量、温度、阻力、强度的核算，使换热器安全可靠，并便于操作和安装，以人为本。管壳式换热器追求的目标是：综合传热系数K值高；两侧流体的压力损失P值低；体积的紧凑度a值高；低廉的成本和价格；性能持久和使用寿命长；制造容易和操作方便。设计参数:：70kw卧式壳管式冷凝器额定工况蒸发温度：to=5过冷度：t1=3冷凝水的进口温度：tw1=30 （本页打印）（5） 进度安排和采取的主要措施第1周调研、收集资料、英文翻译第2周英文翻译、组织文献第3周组织文献、撰写开题报告第4周研究换热工艺、确定设计方案第5周换热工艺流程的计算、换热器总图的设计、主要零部件图的设计第6-8周指导老师全面审阅、修改图纸第9-15周整理、撰写论文、检查、修改图纸与论文第第16周装订、检查论文、准备答辩（六）主要参考文献（不少于10篇）（1）吴金星（编），高效换热器及其节能应用，化学工业出版社，2009（2）马晓驰。国内外新型高效换热器J。化工进展，2001，（01）：49-51（3）卢焕章.石油化工基础数据手册M.北京：化学工业出版社.1982.（4）李世玉.压力容器工程师设计指南M.北京：化学工业出版社.1996.（5）Spence.J.Tooth.A.S.Pressure Vessels Design：Concepts and Principles. Oxford：Alden Press UK 1994. （6）熊勇刚1机械CAD参数化设计技术J1机械科学与技术,1999,18(6):10251029（7）文怀兴1对话框技术在参数化绘图中的应用J1西北轻工业学院学报,1999,17(3):3639（8）汪琪美1AutoCAD13对话框与驱动程序设计M1北京:海洋出版社,1998（9）中华人民共和国国家标准GB1512891钢制管壳式换热器S1北京:学苑出版社,1989（10）贺小华1化工设备常用结构的参数化CAD设计J1南京化工大学学报,1997,19(4):1721。（11）传热过程与设备朱跃钊 （七）毕业设计开题指导意见：（对选题的评价、研究方案的设计及开题指导意见）课 题（打印）作者姓名（打印）所属系、专业、年级（打印）开题时间（打印）预计字数（打印）指导教师意见： （本页打印）指导教师（签名）：（手写）：年 月 日指导小组意见： 负责人签名：（手写）年 月 日二、毕业设计成绩评审表（一）指导教师评审用表评价项目评价内容满分指导教师评 分选题质量20%01选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求502题目的难易度503题目工作量504题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度5能力水平80%05综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）1006应用文献资料的能力507实验（设计）能力1008计算能力（数据运算与处理能力等）509外文应用能力510计算机应用能力511对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）1012插图（或图纸）质量513撰写水平1014实用性与科学性515规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等）516创见性（只分“有”或“无” ）5总评分：_ 成绩等级：_指导教师评定意见： （本页手写）指导教师签名： 年 月 日注：1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100为优秀，8089为良好，7079为中等，6069为及格，60分以下为不及格；2.此表用于指导教师对毕业设计成绩的评定。（二）评阅教师评审用表评价项目评价内容满分评阅教师评 分选题质量20%01选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求502题目的难易度503题目工作量504题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度5能力水平80%05综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）1006应用文献资料的能力507实验（设计）能力1008计算能力（数据运算与处理能力等）509外文应用能力510计算机应用能力511对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）1012插图（或图纸）质量513撰写水平1014实用性与科学性515规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等）516创见性（只分“有”或“无” ）5总评分：_ 成绩等级：_评阅教师评阅意见： （本页手写）评阅教师签名： 年 月 日 注：1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100为优秀，8089为良好，7079为中等，6069为及格，60分以下为不及格；2.此表用于评阅教师或专家对毕业设计成绩的评阅。三、毕业设计答辩记录表答 辩 会 议 纪 要 时 间（打印）地 点（打印）答辩主持人（打印）职称（打印）职务（打印）答辩小组成员姓 名职称（职务）姓 名职称（职务）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）（手写）答辩中提出的主要问题及问题的简要情况记录： （手写）记 录 人：（手写） 年 月 日答辩小组意见评语：（本页手写）评定等级： （手写） 答辩负责人签名：（手写） 年 月 日 专业系毕业设计工作领导小组意见评语： （本页手写）最终评定成绩等级： （公章）负责人签名：年 月 日 注：毕业设计最终评定成绩根据指导教师评定成绩、评阅教师评定成绩和答辩小组评定成绩综合评定。