（甲苯-水蒸气）固定管板式换热器设计开题报告

全文总字数：564字

1. 研究目的与意义

本设计题目来自江都竣业过程机械设备有限公司的实际生产项目。换热器为石油化工、食品、原子能及其他化工部门所广泛使用的一种工艺设备。一般情况换热器约占石油化工装置设备总重量的40%。换热器是在工厂生产中最常见的过程设备之一，是用于物料之间进行热量传递的过程设备，使热量从热流体传递到冷流体的设备。通过这种设备使物料能达到指定的温度以满足工艺的要求。在目前大型化工及石油化工装置中，采用各种换热的组合，就能充分合理地利用各种等级的能量，使产品的单位能耗降低，从而降低产品的成本已获得好的经济效益。在化工厂中，换热器所占比例也有了明显提高，成为最重要的单元设备之一。

近年来，随着制造技术的进步发展，强化转热元件的开发使得新型而又高效的换热研究有了不错的发展，根据不同的工艺条件与换热工况制造了不同结构形式的新型换热器，并已在石油化工、化工、炼油、乙烯、制冷和制药各行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益

2. 国内外研究现状分析

国内各研究机构和各类院校研究不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工大学相继开发出表面多孔管、螺旋槽管、波纹管、纵横管等；天津大学在流路分析法、振动等方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入地研究；西安交大在板翅式换热器研究方面已取得初步成果；重庆建工学院开发出翅管换热器；在强度软件方面化工设备设计研究中心开发出sw6；在液压胀管方面江苏化工学院开发出液压胀管器；已换热器起家的兰州石油机械研究所率先开发出板式换热器、板式冷凝器、板式蒸发器、螺旋板换热器、板壳式换热器、螺纹管换热器、折流杆换热器、外导流筒换热器、高效重沸器、新机构高效换热器、表面蒸发空冷器、板式空冷器等一批实用价值的系列高效换热器，近年来又在强度软件上开发了lansys pv,，在cad软件上开发出浮头式换热器lansys hf、u形管换热器lansyshu等一系列cad软件，含标准图2000多套。2007年秦皇岛同力达公司开发出螺旋扁管冷压成型机并获国家发明专利（专利号为zl20081 0054492.7），此设备解决了高效换热元件螺旋扁管不能实现批量生产的难题，为国内外首创，该专利为我们开发高效节能换热器奠定了基础。这些技术成果为国民经济飞快速发展，为中国炼油，化工工业的发展起到了决定作用，也是中国的传热技术水平步入国际先进水平。

美国传热研究公司（heat transfer research inc.）即htri，是1962年发起组建的一个国际化、非盈利的合作研究机构，会员数百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，积累了换热器设计的丰富经验，在传热机构。两相流、振动、无垢、模拟及测试技术方面做出了巨大贡献。

换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计，在现代化学工业中所用换热器的投资大约占设备总投资的30 % ，在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40 %左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。上个世纪70 年代初发生的世界性能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产的经济效益，要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备。因此，几十年来，高效换热器的开发与研究始终是人们关注的课题，国内外先后推出了一系列新型高效换热器。世界爆发能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备。这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备，随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到了十分重要的位置，换热器因而面临着新的挑战。换热器能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96%。换热设备在现代装置中约占设备总重的30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约占70%，其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备，其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。在继续提高设备热效率的同时，也促进了换热设备结构的紧凑性、产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。近年来，国内已经进行了大量的强化传热技术的研究，但在新型高效换热器的开发方面与国外差距仍然较大，并且新型高效换热器的实际推广和应用仍非常有限。尚需从事换热器专业的技术人员在制造工艺方面加大力度进行研究，使我国换热器技术从各个方面赶上国际水平，也需要各换热设备使用厂家勇于引进和推广新型高效换热器，为我国的节能事业做出贡献。其次，新技术普遍应用。普遍采用电子设计自动化（eda）、计算机辅助制造(cam)、计算机辅助测试(cat)、数字信号处理(dsp)、专用集成电路(asic)及表面贴装技术等。并且，产品结构发生变化。在重视高档仪器开发的同时，注重高新技术和量大面广产品的开发与生产。注重系统集成，不仅着眼于单机，更注重系统、产品软件化。随着各类仪器装上cpu，实现了数字化后，软件上投入了巨大的人力、财力。今后的仪器设计归纳成一个简单的公式：仪器=ad/da cpu 软件，ad芯片将模拟信号变成数字信号，在经过软件处理变换后用da输出。随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以cfd(computational fluid dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。

3. 研究的基本内容与计划

（甲苯-水蒸气）固定管板式换热器设计，包括总体结构设计（方案、程数、材料等的确定）、换热器的传热工艺计算（含编程计算）、换热器的结构设计、支座及其它零部件的设计选型等、换热器壳体的强度和稳定性计算、换热器管板的强度计算。

第一阶段：1~2周：调研、查找相关文献资料，大体熟悉课题内容并完成英文翻译工作与开题报告。

第二阶段：3~3：完成初步方案设计，进行工艺计算和强度计算。学习熟练掌握相关软件。

4. 研究创新点

无