F60填料函式空氣預熱器機械設計開題報告

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1、 設計開題報告 題　　目 F60填料函式空氣預熱器機械設計 學生姓名 班級學號 專業(yè) 1 選題的背景和意義 節(jié)約能源是當今世界的一種重要社會意識，是指盡可能的減少能源的消耗，增加能源利用率的一些列行為。目前我們可以做到從能源生產(chǎn)到消費的各個環(huán)節(jié)，降低消耗，減少損失和污染排放，制止浪費，并且有效合理的利用能源。 換熱器是國民經(jīng)濟和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應用十分廣泛的熱量交換設備。而本課題所設計的換熱器，則用于空氣預熱?？諝忸A熱器是鍋爐尾部煙道中的煙氣通過內(nèi)部的散熱片將進入鍋爐前的空氣預熱到一定溫度的受熱面。用于提高鍋爐的熱交換性能，

2、降低能量消耗。 填料函式換熱器 　　 這種換熱器對于一些腐蝕嚴重，溫差較大而經(jīng)常要更換管束的冷卻器，采用填料函式換熱器要比浮頭式或固定式換熱器優(yōu)越的多。它是具有浮頭式換熱器的優(yōu)點，又克服了固定式換熱器的缺點，結(jié)構(gòu)較浮頭簡單，制造方便，易于檢修清洗。 　　填料函式換熱器的管板也僅有一端與殼體固定，另一端采用填料函密封，它的管束也可以自由膨脹，所以也不需要考慮由于管壁、殼壁溫度引起的熱應力。且管程和課程都能清洗，加工制造叫浮頭簡便，且造價較低。但由于填料密封處易于泄露，故殼程壓力不能過高，也不易于殼程內(nèi)為易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒介質(zhì)的場合。 　　目前所使用的填料函式換熱器都較小，使用

3、在直徑700mm以下，大直徑填料函式換熱器采用的很少，尤其在操作壓力及溫度較高的條件下就更少。 給定設計參數(shù)如下： 管程介質(zhì)：苯 殼程介質(zhì)：空氣 管程設計壓力：1.15MPa 殼程設計壓力：1.05MPa 管程設計溫度：90℃ 殼程設計溫度：45℃ 腐蝕余量：自定 換熱面積：60m2 2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2.1國內(nèi)情況 2008年，中國換熱器行

4、業(yè)市場規(guī)模在360億元左右，主要集中在石油，化工，電力，船舶等領(lǐng)域，其中，石油，化工仍是換熱器產(chǎn)業(yè)的最大市場。其市場規(guī)模在100億元以上。 我國換熱器工業(yè)制造工藝和工藝裝備技術(shù)發(fā)展緩慢，車加工數(shù)控率低，磨加工自動化水平低，全國僅有 200 多條自動生產(chǎn)線。大多數(shù)企業(yè)，尤其是國有老企業(yè)中作為生產(chǎn)主力的仍是傳統(tǒng)設備。對換熱器壽命和可靠性至關(guān)重要的先進熱處理工藝、裝備和許多技術(shù)難題攻關(guān)未能取得突破。 　　針對以上狀況，我國提出了換熱器行業(yè)“十一五”規(guī)劃，我國換熱器行業(yè)將以市場為導向、企業(yè)為主體，推進自主創(chuàng)新能力和設計制造技術(shù)升級，推進大集團、“小巨人”企業(yè)建設，提高核心競爭力，提高生產(chǎn)集中度，實

5、現(xiàn)從規(guī)模增長型向質(zhì)量效益型的轉(zhuǎn)變。2020 年實現(xiàn)由換熱器生產(chǎn)大國邁入世界換熱器強國的行列的奮斗目標。 　　基于石油、化工、電力、冶金、船舶、機械、食品、制藥等行業(yè)對換熱器穩(wěn)定的需求增長，我國換熱器行業(yè)在未來一段時期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長，預計至 2020年期間，我國換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均 10-15%左右的速度增長。 國內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是20世紀60～70年代從國外照搬而來。四十年來，污垢研究技術(shù)發(fā)展緩慢。隨著節(jié)能、增效要求的提高，污垢研究將會受到國家的重視和投入。通過對污垢形成的機理、生長速度、影響因素的研究，預測污垢曲線，從而控制結(jié)垢，這對傳熱效率的提高將帶來重大的突破。保證裝置低能耗、長周

6、期運行，超聲防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。 2.2國外情況 美國傳熱研究公司（Heat Transfer Research Inc.）即HTRI，是1962年發(fā)起組建的一個國際性、非贏利的合作研究機構(gòu)，會員數(shù)百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，積累了換熱器設計的豐富經(jīng)驗，在傳熱機理、兩相流、振動、污垢、模擬及測試技術(shù)方面作出了巨大貢獻。近年來，該公司在計算機應用軟件開發(fā)上發(fā)展很快，所開發(fā)的網(wǎng)絡優(yōu)化軟件、各種換熱器工藝設計軟件計算精度準確，不僅節(jié)省了人力，提高了效率，而且提高了技術(shù)經(jīng)濟性能。目前國內(nèi)有近20家成為HTRI會員。 　　英國傳熱及流體服務中心（Heat Transfer a

7、nd Fluid Flow Service）即HTFS，于1967年成立，隸屬于英國原子能管理局。該中心有會員數(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)。它最大特點是與各大學和企業(yè)合作，進行專門的課題研究，研究成果顯著。在傳熱與流體計算上更精確，開發(fā)的HTFS、TASC各類換熱器微機計算軟件備受歡迎，國內(nèi)有30多家企業(yè)成為會員。 3 課題的主要工作 3.1 準備工作 查閱相關(guān)文獻資料，了解填料式換熱器的基本原理，性能及其應用。在化工生產(chǎn)中的地位及作用。換熱器的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。設計的理論基礎(chǔ)，技術(shù)路線及其意義。 3.2

8、 工藝計算及結(jié)構(gòu)設計 填料式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型，操作條件的選擇和操作方式的選擇。熱流量計算，傳熱系數(shù)計算，傳熱面積的確定，殼程阻力及壓力計算。 3.3 主要受壓元件的強度計算 換熱器殼體，殼程設計壓力，管程設計壓力，螺栓，墊片的校核計算，管板厚度的計算。 3.4 加工工藝，裝配程序，安全防腐 編寫換熱器的加工工藝程序，及裝配過程，安全性能及防腐措施。 3.5 計算機繪圖及說明書的編寫 利用繪圖軟件制出填料式換熱器的裝備圖及各個零件圖，并編寫說明書，同時完成英文資料的翻譯編寫。 4. 課題的進度安排 第1-2周：搜索文獻資料，完成外文翻譯 第3-4周：查詢各

9、方面資料，熟悉課題，對課題形成直觀的了解，完成開題報告 第5-6周：實地考察搜集資料 初步設定設計方案，通過反復比較驗證從中并選擇最優(yōu)方案 第7-8周：初步進行設計，結(jié)合專業(yè)資料，反復論證設計的合理性 第9-10周：依據(jù)設計步驟繪制簡圖等 第11-12周：完成設計初稿 第13-14周：論文初稿提交指導老師審閱，答辯之前的準備，交論文正式稿 第14-15周：畢業(yè)答辯 主要參考文獻 [1]趙奕斌.《化工設備設計全書-換熱器》[M].北京：化學工業(yè)出版社, 2003.5 [2]工程材料實用手冊編輯委員會.《工程材料實用手冊》[M].北京：中國標準出版社, 2002.

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11、《化工設備》[M]北京：化學工業(yè)出版社，2011.8 [11]Journal of Xinyang Normal University(Natural Science Edition),2011年第四期. [12]Shi Jingrong;Luo Chuanyi Graphic solution to rectification column theoretical plate numbers by using Excel [J]. Computers and Applied Chemistry, 2005.07. 指導教師批閱意見 指導教師(簽名)： 年 月 日