12000Nm3/h热管式空气加热器的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、研究背景

换热器是国民生产中的重要设备，其应用遍及动力、冶金、化工、炼油、建筑、机械制造、食品、医药及航空航天等各工业部门。例如，锅炉热力系统中的过热器、省煤器、空气预热器、凝气器、除氧器、给水加热器、冷却塔等；金属冶炼系统中的热风炉、空气或煤气预热器、废热锅炉等；制冷及低温系统中的蒸发器、冷凝器、回热器等；石油化工工业中广泛采用的加热及冷却设备等，制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，这些都是换热器应用的大量实例。它不但是一种广泛应用的通用设备，并且在某些工业企业中占有很重要的地位。例如在石油化工工厂中，它的投资要占到整个建厂投资的1/5 左右，它的重量占工艺设备总重的40%；在年产30万吨的乙烯装置中，它的投资占总投资的25%^[1]。

由于世界上燃煤、石油、天然气资源储量有限而面临着能源短缺的局面，各国都致力与新能源的开发，并积极开展预热回收及节能工作，因而换热器的应用又与能源的开发及节约有着密切的联系。在这一工作中，换热器也充当着一个重要的角色，其性能的好坏也直接影响到能源利用的效益。热交换器作为一种利用能源与节约能源的有效设备，在余热利用、核能利用、太阳能利用和地热能利用等方面也起着重要的作用。

随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发的合理性与有效性的要求不断提高，因而对换热器性能的要求也日益加强。特别是对换热器的研究必须满足各种特殊情况和苛刻条件的要求，对它的研究也就显得更为重要。因此，在换热器的生产及研究开发上除了满足各种必需的工艺条件之外，对它的综合性能也提出了更高的要求^[2,3]。

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。钛对于海水、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^[4]。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^[5]。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。

二、国内外研究现状

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题为设计计算类课题。本文在设计热管换热器的时候，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。具体计算内容如下：

(1)热平衡计算:求出烟气的质量流量 ①传热方程；②传热量计算；③对数平均温差计算；④热管换热器的总传热系数的计算；⑤流体横向掠过翅片管的换热系数计算；⑥传热面积的计算；⑦流体通过热管换热器的压力降。

(2)热管计算选型 ①根据一定的蒸汽速度确定热管的直径；②按照工作压力对热管 进行机械强度校核；③按照毛细极限对吸液芯进行计算；④验算其他的工作极限。