管壳式换热器开题报告

管壳式换热器开题报告

篇一：换热器开题报告

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目：

学院：

专业班级：过程装备与控制工程

学生姓名：

指导教师：

开题时间： XX年 10 月 18 日

指导教师评阅意见

1.课题的目的和意义

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。

本课题所设计的冷却器，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。[1][2][3][4]

2.国内、外现状及发展趋势

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。[5]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XX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。

据统计，在一般石油化工企业中，换热器的投资占全部投资的40﹪—50﹪；在现代石油化工企业中约占30﹪—40﹪；在热电厂中，如果把锅炉也作为换热设备，换热器的投资约占整个电厂总投资的70﹪；在制冷机中，蒸发器的质量要占制冷机总质量的30﹪—40﹪，其动力消耗约占总值的20﹪—30﹪。由此可见，换热器的合理设计和良好运行对企业节约资金、能源和空间都十分重要。提高换热器传热性能并减小其体积，在能源日趋短缺的今天更是具有明显的经济效益和社会效益。[6][7][8][9]

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。 [10][11][12][13]

3.课题的主要工作

本台设计的换热器是一台BEM700汽-水换热器，主要完成冷却水—水蒸气的热量交换，设计压力为管程1.0MPa，壳程压力为1.0MPa，管程冷却水进，出口温度分别为80oC和95oC，流量G2=XX0Kg/h。壳程水蒸气进、出口温度分别为170oC和100oC，运用所学的知识，独立解决设计中碰到的以下问题：

（1）设计方案简介

对给定或选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要论述。

（2）根据原始数据进行工艺计算

物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。

（3）主要受压元件强度计算

计算热交换器各部件尤其受压部件（如壳体）的应力大小，检查其强度是否在允许范围内。在考虑强度时，应该尽量采用中国生产的标准材料和部件，按照国家压力容器安全技术规定进行计算或核算。

（4）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。