裂解氣冷卻器設(shè)計開題報告

1、<p>　　一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　裂解氣是由原油、重油或輕油裂解所生成的氣體。主要成分是低分子量的烯烴和烷烴。經(jīng)化學加工可得各種有機化工原料，也可直接作氣體燃料。在國民經(jīng)濟生活生產(chǎn)中具有重要的作用。冷卻器是換熱器的一類，用以冷卻流體。管殼式換熱器是目前應(yīng)用最廣泛的一種換熱設(shè)備。其突出的優(yōu)點是：單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積較大，結(jié)構(gòu)堅固，尤其適合在高溫、

2、高壓、大型裝置中應(yīng)用。主要有固定管板式、浮頭式、U形管式等結(jié)構(gòu)形式[1]。</p><p>　　國內(nèi)對于換熱器的研究起步比較晚、經(jīng)驗比較少。對各型換熱器的強化換熱技術(shù)的研究主要集中在換熱器各部件的參數(shù)優(yōu)化以及內(nèi)流體流態(tài)的變化[2]。近年由于制造技術(shù)、材料科學技術(shù)的不斷進步和傳熱理論研究的不斷完善，有關(guān)換熱器的節(jié)能設(shè)計和應(yīng)用越來越引起關(guān)注[3]。杭州華東化工裝備有限公司研制的新型高效螺旋折流板換熱器——全封閉流道連

3、續(xù)型無中心管螺旋折流板換熱器在應(yīng)用后傳熱效率較之前提高了79.8%[4]。此外從板式換熱器改進而來的新型微板點波換熱器，在壓力損失、整體傳熱系數(shù)、可靠性和經(jīng)濟性方面有很大的提高[5]。在強化傳熱方面，主動技術(shù)（主要有機械方法、表面振動、流體振動、電磁場、引射、虹吸等技術(shù)）大多處于試驗階段；被動技術(shù)（主要有表面延伸、表面處理、粗糙表面、產(chǎn)生渦旋流、改變表面張力及流體添加劑等技術(shù)）的許多方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)應(yīng)用中。我國在被動技術(shù)研究上也取

4、得了較大的成績[6]。</p><p>　　國外在換熱器研究方面?zhèn)戎攸c各不相同?？偟膩碚f在換熱器的處理表面、位移強化、漩渦流、表面張力、多孔結(jié)構(gòu)、誘導流等方面都有比較深入的研究[1]。在研究方法上面，現(xiàn)在更多的是采用分析設(shè)計的方法。分析設(shè)計是近代發(fā)展的一門新興學科，美國ANSYS軟件技術(shù)一直處于國際領(lǐng)先技術(shù)，通過分析設(shè)計可以得到流體的流動分布場，也可以將溫度場模擬出來，這無疑給流路分析法技術(shù)帶來發(fā)展，同時也給常規(guī)

5、強度計算帶來更準確、更便捷的手段。在超常規(guī)強度計算中，可模擬出應(yīng)力的分布圖，使常規(guī)方法無法得到的計算結(jié)果能更方便、快捷、準確地得到，使換熱器更加安全可靠。這一技術(shù)隨著計算機應(yīng)用的發(fā)展，將帶來技術(shù)水平的飛躍。將會逐步取代強度試驗，擺脫實驗室繁重的勞動強度[12]。</p><p>　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 </p><p>　　本課題研究的主要內(nèi)容為：</p>

6、<p>　　1．工藝計算：裂解氣流量276526kg/h，操作壓力3.761Mpa，進口溫度138.9℃，出口溫度為70℃，冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，循環(huán)水初始溫度為32℃，流量為445200kg/h，操作壓力為0.45Mpa。按此條件設(shè)計冷卻器。</p><p>　　2．進行換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行各主要構(gòu)件的強度計算。</p><p>　　3．編制設(shè)計計算說明書，字數(shù)20千字以上，外文

7、資料翻譯3千字以上，設(shè)計圖紙繪圖量6A1以上。</p><p>　　擬通過本課題，加強對換熱器的了解，有更加深入的認識，并結(jié)合相關(guān)報道融入較為先進的設(shè)計理念，從而提高整體的換熱效率。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施 </p><p>　　1．通過參考文獻書籍了解管殼式換熱器的發(fā)展及現(xiàn)狀以及近年的研究動態(tài)，進一步深入了解管殼式換熱器設(shè)計方面的知識，以及換

8、熱器常見的腐蝕、結(jié)垢等問題</p><p><b>　　2．工藝計算：</b></p><p>　　(1) 根據(jù)流體種類、冷卻介質(zhì)流量、進出口溫度等計算傳遞熱量</p><p>　　(2) 選擇換熱器材料并根據(jù)介質(zhì)特性等因素選擇換熱器類型</p><p>　　(3) 確定參與換熱的兩種流體的流向,</p>

9、<p>　　(4) 根據(jù)經(jīng)驗初選傳熱系數(shù)K,估算傳熱面積</p><p>　　(5) 根據(jù)傳熱面積，初步確定換熱器的基本參數(shù)（管徑、管程數(shù)、管子排列方式等）</p><p>　　(6) 進行傳熱系數(shù)的校核和阻力降的計算，確定換熱器類型并進行機械設(shè)計</p><p><b>　　3．機械設(shè)計</b></p><p&g

10、t;　　(1) 殼體和管箱壁厚的計算</p><p>　　(2) 管子與管板以及殼體與管板連接結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　(3) 管板厚度計算</p><p>　　(4) 折流板、支持板等零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　(5) 換熱管與殼體在溫差和流體壓力聯(lián)合作用下的應(yīng)力計算并進行穩(wěn)定性校核</p><p>　

11、　(6) 接管、接管法蘭、容器法蘭、支座等的選擇及開孔補強設(shè)計</p><p>　　4．最后完成繪圖任務(wù)并編寫說明書</p><p><b>　　四、研究工作進度 </b></p><p>　　1．第1—3周檢索相關(guān)技術(shù)資料，熟悉畢業(yè)課題，完成外文資料翻譯。</p><p>　　2．第4—7周完成初步方案設(shè)計，進行工藝計

12、算和強度計算。</p><p>　　3．第8—11周完成換熱器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制設(shè)備總圖。</p><p>　　4．第12—14周繪制換熱器的零部件圖。</p><p>　　5．第15—16周撰寫設(shè)計說明書，并答辯。</p><p><b>　　五、主要參考文獻 </b></p><p>　　1

13、 陸璐. 換熱器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇, 2011, 10（2）: 49～50</p><p>　　2 汪波, 茅靳豐, 耿世彬等. 國內(nèi)換熱器的研究現(xiàn)狀與展望. 制冷與空調(diào), 2010, 24（5）: 61～65</p><p>　　3 張海龍. 管殼式換熱器的研究與進展. 化工進展, 2006, 25（5）: 57～61</p><p>　　4

14、 伍肇梅, 黃余分, 胡偉, 魏文建. 一種新型板式換熱器. 制冷與空調(diào),2011, 11（4）: 100～102</p><p>　　5 張興剛. 管殼式換熱器升級換代. 石油和化工設(shè)備, 2011（14）: 34</p><p>　　6 王豐華. 管殼式換熱器強化傳熱技術(shù)進展. 硫酸工業(yè), 2009（2）:13～17</p><p>　　7 解小鑾. 管

15、殼式換熱器設(shè)計的幾個問題. 石油和化工設(shè)備, 2011, 14（6）: 23～24</p><p>　　8 李其倫. 循環(huán)水冷卻器泄漏的原因和查漏方法. 化工機械, 2010, 38（2）: 165～166</p><p>　　9 王海波, 張 崢, 張一鈞. 變換氣／循環(huán)水冷卻器失效分析. 石油化工設(shè)備, 2011, 40（4）: 95～96</p><p>

16、　　10 孫兵. 蒸發(fā)式空氣冷卻機組中蒸發(fā)冷卻器的設(shè)計. 機械工程師, 2011, 10（3）: 58～60</p><p>　　11 王超. 冷凝冷卻器腐蝕原因分析及防腐對策. 石化技術(shù), 2009, 16（2）: 27～33</p><p>　　12 張文林等. 管殼式換熱器設(shè)計和運行中存在的問題分析. 河北工業(yè)大學成人教育學院學報, 2006, 21（4）: 22～24</p&

17、gt;<p>　　13 S. Sun, M. Brandt, M. S. Dargusch. Machining Ti-6Al-4V alloy with cryogenic compressed air cooling. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2011(50): 933~942</p><p>　　14

18、Vishal S. Sharma, ManuDogra, N. M. Suri. Cooling techniques for improved productivity in turning. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2009(49): 435~453</p><p>　　15 A. Fouda, Z. Melikyan

19、. A simplified model for analysis of heat and mass transfer in a direct evaporative cooler. Applied Thermal Engineering, 2011(31): 932~936</p><p><b>　　六、指導教師意見 </b></p><p><b>　

20、　指導教師簽字： </b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　七、系級教學單位審核意見：</p><p>　　審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 </p><p><b>　　負責人簽字：</b></p>