管壳式换热器工艺计算软件的开发开题报告

1. 研究目的与意义

1. 通过工艺计算软件，设计人员可以减少设计工作量、繁琐性，提高设计的精度和质量，有利于管壳式换热器的优化设计和推广应用，创造客观的经济效益，具有重要的工程意义。

2.我们通过软件开发还可以增加自己在管壳式换热器设计方面的认识，了解设计换热器的详细过程，增加自己的知识面和提高自己的创造能力。

2. 国内外研究现状分析

文献综述 管壳式换热器是广泛应用于各个领域的工业设备，在国民经济中具有非常重要的作用。管壳式换热器因其高度的可靠性和广泛的实用性以及在多年生产中积累的丰富经验和制造的简单易行，成本低等优点，迄今在各种换热器中占主导地位。但是管壳式换热器设计复杂、繁琐，设计过程要对相关设计参数进行反复的计算和经过多次调整才能得到令人满意的结果。计算机辅助设计技术在许多领域得到了广泛的应用，尤其在汽车，土木等领域的发展应用，已经取得了很大成效，但由于换热器制造厂家技术实力参差不齐，换热器计算不确定性因素较多，限制了换热器制造领域的发展。国外在应用计算机设计和计算机换热器的软件较多，在这方面研究起步也比较早，基础比较深厚，如英国传热及流体流动学会国际上公认的计算软件HTFS（Heat Transfer and Fluid Flow Service),可用于管壳式换热器的设计，物性核算和模拟计算，流体既可以是单相流，也可以是多相流，允许有相变；美国的传热研究公司HTRI（Heat Transfer Research Inc) ）所开发的软件Xchanger suite为世界业内人士所公认，国际项目基本上均要求以HTRI 为换热器的设计依据，这些都为换热器计算程序化树立了丰碑，奠定了基础【1-4】。 虽然我国在换热器计算领域的发展较慢，但广大热工技术人员还是做了大量的研究工作【5-7】。国内对HTFS的软件进行了多次开发工作，尤其是对TASC3（英国传热及流体流动学会1998年推出的两相流管壳式换热器的最新程序）和ASPEN之间物性接口的开发，大大提高了TASC3的使用率，对提高工程设计水平齐了很大作用【8】。国内一些知名高校与科研院所相继也推出了自己的换热器计算软件，如郑州大学热能工程研究中心自主开发的换热设备HECAD系统，是针对石油，化工，环保等国家支柱行业和基础产业中部分重大过程装备的滞后现状而开发出来的CAD/CAE软件，旨在实现新型高效纵流课程换热设备研究开发和工艺设计，机械设计，零部件设计的一体化和集成化【9】。但是由于换热设备CAD软件开发专业性较强，使得现有的换热设备CAD技术落后于计算机应用技术发展的现状。董超俊【10】开发了板式换热器可视化计算机辅助设计系统可以自动完成从设计计算到绘图的全过程。王爱玲和龙怀祖【11】开发了油气处理工艺设备计算软件包，包括管壳式换热器在内的14种油气处理加工过程中工艺设备的设计和校核计算。西安交通大学的刘宗宽【12】编写了简单的螺旋折流板换热器工艺计算软件，但并未作更深入的研究。江南大学的宋娥【13】对管壳式换热器的设计流程进行分析，完成工艺设计计算模块的编制。以MDT 6.0 版本为基本开发平台，利用MCAD API、Visual C 6.0和ObjectARX 等开发工具，对基于MDT 的ARX 程序的开发步骤和实现方法进行了探索和研究，并以换热器模型为对象，开发出零件参数化设计模块。西安理工大学的高瞩【14】以AutoCAD 2004 为平台，AutoLisp 为工具的应用软件，借助DCL 语言创建良好的用户界面，采用Visual FoxPro 6.0 和AutoCAD 2004建立了可随时修改、完善的数据库和图库，开发了浮头式换热器辅助设计系统，实现了浮头式换热器传热的初步计算、换热器的选型计算、初步选型、换热管的布管设计、换热器零部件图及装配图的生成等功能。换热器设计计算软件的开发和应用可以使换热器设计工作发生根本性的变革，目前，国外设计中90%的工作量已可由计算机完成，与之相应的一大批计算软件逐渐走向成熟。同时也应该看到，换热器计算机辅助设计在我国的深度和水平，与先进国家相比，差距还是很大，距离实现计算机辅助的彻底变革还有相当一段路程要走。

参考文献【1】 Hua B,Xu T Deng S J eds,Heat Transfer Enhancement and Energy Conservation,New York.Hemisphere Publishing Co,1990,897-906【2】 F.Preparata and S.Hong.Conver hulls of finite sets of points in two and three dimensions,Communicationa of ACM, vol.20, no.2, pp.87-93,1977【3】Kern D Q,Process Heat Transfer, New York:Mcpraw-Hill, 1950【4】 G.Goos and J.Hartmanis.Computer Aided Design Modelling,System Engineering, CAD System【5】孙春一，管壳式换热器CAD软件系统的设计〔J〕抚顺石油学院学报，1995； 【6】 秦振平，王兆辉等，Visual Basic6.0语言开发列管式换热器设计软件〔J〕，延边大学学报，2002（2）；【7】 张健，张万旭等，列管式换热器计算机选型设计〔J〕，福建化工，2002（4）；【8】 钱颂文，换热器设计手册〔M〕，北京：化学工业出版社，2002.8；【9】 麦其伍，刘敏珊，换热设备CAD系统开发技术〔M〕，北京：化学工业出版社2004；【10】 董超俊，板式换热器可视化计算机辅助设计系统的研制〔J〕，热能动力2001.19【11】 王爱玲，龙怀祖，油气处理工艺设备计算软件包〔J〕，计算机应用，1998；【12】 刘宗宽. 螺旋折流板换热器传热与阻力性能研究[D]. 西安：西安交通大学，2000；【13】 宋娥. 管壳式换热器CAD 软件的开发与研究[D]. 无锡：江南大学，2006；【14】 高瞩，浮头式换热器辅助设计系统研究与开发[D]. 西安：西安理工大学；

3. 研究的基本内容与计划

在充分了解管壳式换热器的结构和工艺计算方法的前提下，利用计算机语言编制工艺计算软件，实现工艺计算的电算化，达到提高管壳式换热器设计效率的目的。

1.第1-2周：准备工作完成开题报告2.第3-4周：掌握管壳式换热器的工艺计算过程；3.第5-13周：编制工艺计算软件4.第14-15周：撰写毕业设计书5.第16周：答辩

4. 研究创新点

1．计算软件采用模块化的程序设计方法，代码效率高、运行速度快，容易扩充，具有良好的稳定性、适应性及人机交互性。

2．通过工艺计算软件，设计人员可以减少设计工作量、繁琐性，提高设计的精度和质量，有利于管壳式换热器的优化设计和推广应用，创造客观的经济效益。