下载文档原格式
不同折流板管壳式换热器数值模拟的开题报告一、选题背景换热器是工业领域常用的设备之一，用于将不同介质中的热量传递给另一介质。
折流板管壳式换热器是一种流量分离式热交换器，适用于低到中等粘度的流体。
由于其结构的独特性质，它经常被应用于石化工业、制药工业和食品工业等领域。
在实际应用过程中，有必要对其流动特性进行深入的研究，以便优化其性能，提高换热效率。
因此，数值模拟成为了研究折流板管壳式换热器流动特性的有效手段。
二、研究目的和意义本研究旨在通过数值模拟，探究不同折流板形状对折流板管壳式换热器流动特性的影响，并研究优化设计方案，提高换热器的效率。
同时，对于相关领域的工作人员，本研究具有一定的参考价值和指导作用。
三、研究方案和方法1. 前期调研：对折流板管壳式换热器的结构、工作原理、流动特性等进行了了解，并收集了相关的文献资料。
2. 建模与网格划分：采用建模工具对折流板管壳式换热器进行建模，并利用计算流体力学软件对管壳换热器进行网格划分。
3. 边界条件设定：设定流体的入口流速、温度和压力，以及出口流速、温度和压力等边界条件。
4. 数值模拟计算：采用数值方法对流体在换热器内部的流动状态进行模拟计算，并分析其流动特性。
5. 结果分析和优化设计：对模拟结果进行分析，分析不同折流板形状对流动特性的影响，并提出优化设计方案。
四、预期结果与成果本研究预计能够通过数值模拟，深入研究不同折流板形状对折流板管壳式换热器流动特性的影响，并为换热器的优化设计提供一定的参考意见。
同时，陈述研究成果，撰写学术论文，并发表在相关领域的期刊或学术会议上，以分享研究结果。
五、研究难点和不足1. 折流板管壳式换热器具有大量的变量，数值模拟中需要对多个参数进行精确的设定和控制。
2. 数值模拟结果的精确性受到计算方法，模型和边界条件的影响。
3. 本研究的数据来源主要依靠文献中的标准值和研究成果，样本大小可能会有限，需要用更多的数据来验证结论的可靠性。
螺旋板式换热器设计毕业设计(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)螺旋板式换热器设计毕业设计（论文）任务书一、设计任务题目：反应器的混合气体换热器设计（螺旋板式）二、设计任务和设计条件生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混和气体的流量为56825.25�K/h，压力为1.6 MPa，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为29℃，出口温度为39℃，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
物性特征：混和气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度=70�K/m3, 粘度=3.5×10-5 Pa・s,定压比热容=3.297kj/kg℃，热导率=0.0279w/m循环水在34℃下的物性数据：密度 =994.3�K/m3，定压比热容=4.174kj/kg℃，热导率=0.624w/m℃，粘度=0.742×10-3 Pa・s：定压比热容=3.297kj/kg℃，热导率=0.0279w/m，粘度循环水在34℃下的物性数据：密度=994.3�K/m3，定压比热容=4.174kj/kg℃，热导率=0.624w/m℃。
三、设计内容 1、换热器热设计 2、换热器结构设计 3、换热器强度设计 4、设计计算说明书及图纸摘要螺旋板式换热器是以螺旋体为换热元件的高效换热设备，在化工、石油、轻工等许多工业部门有着广泛应用。
它分为可拆和不可拆两种结构形式，螺旋体用两张平行的钢板卷制而成，具有使介质通过的螺旋通道。
本设计参照《不可拆螺旋板式换热器型式与基本参数》和GB150-98《钢制压力容器》进行螺旋体的几何设计和强度计算以及螺旋板换热器的结构设计。
采用的常规设计法设计的不可拆螺旋板式换热器，实现了气-液流体在两螺旋通道内的全逆流低温差换热。
并在强度计算时采用增加定距柱数目的方法提高了螺旋体的强度和高度，从而提高了整个设备的承压能力。
毕业设计开题报告论文题目: 抽余液塔底换热器设计学院化工装备学院专业：过程装备与控制工程学生姓名：**指导教师：翟英明 (高级工程师)开题时间： 2015年 3月 16日一、选题目的1、通过毕业设计，练习综合运用课程和实践的基本知识，进行融会贯通的独立思考。
2、在规定的时间内完成指定的设计任务，从而得到化工换热器设计的主要程序和方法。
3、培养分析和解决工程实际问题的能力。
4、树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。
5、通过此次设计任务，学会换热器的结构及强度设计计算及制造、检修和维护方法。
二、选题意义在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。
换热器是实现传热过程的基本设备。
而此设备是比较典型的传热设备。
二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。
30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。
接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。
30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。
在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。
60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。
此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。
70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。
化工、石油等行业中广泛使用各种换热器，它们是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备，在工业设备价值及作用方面占有十分重要的地位。
随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。
理工学院毕业设计(论文)开题报告题目：气-液介质专用换热器设计学生姓名：石静学号：09L*******专业：过程装备与控制工程指导教师：郭彦书（教授）2013年4月8日1文献综述1.1 绪论换热设备是化工、炼油、动力、能源、冶金、食品、机械、建筑工业中普遍应用的典型设备。
一般换热设备在化工、炼油装置中的建设费用比例达20%~50%因此无论从能源利用，还是从工业的投资来看，合理地选择和设计换热器，都具有重要意义。
在各种换热器中，由于管壳式换热器具有单位体积内能够提供较大的传热面积、传热效果好、适应性强、操作弹性大、易制造、成本低、易于检修和清洗等特点，因此应用最广泛。
管壳式换热器按结构特点分为固定管板式、U型管式、浮头式、双重管式、填涵式和双管板等几种形式。
不同的结构各有优缺点，适用于不同的场合。
本文介绍的是板式换热器[1]。
1.2 管壳式换热器的特点管壳式换热器是由一系列具有一定波纹形状的的金属片叠装而成的一种高效换热器。
换热器的各板片之间形成许多小流通断面的流道，通过板片进行热量交换，它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多。
板式换热器的广泛应用，加速了我国板式换热器行业的迅速发展，但我国板式换热器设计与发达国家之间仍存在着不小的差距。
板式换热器是以波纹为传热面，在流道中布满网状触电，流体沿着板间狭窄弯曲、犹如迷宫式的通道流动，其速度大小和方向不断改变，形成强烈的湍流，从而破坏边界层，减少界面膜热阻，并使固体颗粒悬浮，不易沉积，有效地强化了传热，因此，它比管壳式等其他类型换热器具有很多独特的优点。
第一，传热系数高，由于换热器的特殊结构及组装方式，使介质在流经相邻两板片间的流道时，流动方向和流速不断变化，在低流速下，形成急剧湍流，强化换热；第二，温差小，由于板式换热器具有较高的传热系数及强烈的湍流，可使热交换器的一、二次流体温度十分接近，温差趋近1~3℃；第三，热损失小，由于板片边缘及密封垫暴露在大气中，所以热损失极小，一般为1%左右，不需采取保护措施。
螺旋折流板换热器管束及管板的结构设计国德文邢芳刘晓凤（大庆石油化工机械厂，黑龙江大庆１６３７１１）摘要：文中介绍了螺旋折流板的几何形状及螺旋折流板换热器管束的结构型式，并据此说明了螺旋折流板换热器管束的设计方法。
通过图示证明螺旋折流板的曲线边是一条椭圆曲线，给出螺旋折流板几何尺寸的计算方法。
关键词：螺旋折流板；管束；结构设计中图分类号：ＴＫ１７文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１－４９６２（２００８）０２－００３９－０２近年来，国内采用新型高效螺旋折流板换热器的企业逐渐增多。
大庆石油化工机械厂也经常采用螺旋折流板来设计管壳式换热器。
文中对螺旋折流板管束的结构设计［１］进行了探讨。
１螺旋折流板的几何形状螺旋折流板换热器的折流板为准扇形。
与壳体横截面有一定的安装倾角α，其在壳体横截面上的投影刚好为１／４圆面。
见图１。
根据折流板间距所需要的若干个螺旋折流板与管束轴线以某一角度呈连续螺旋状排列，这种排列须保证介质自壳程进口向出口呈螺旋状推进，避免了采用弓形折流板时，介质以“Ｚ”字形流动剧烈折返带来的严重压降。
管壳式换热器采用螺旋折流板是基于这样一种思想：通过改变壳程侧折流板的布置，使壳程侧流体呈连续螺旋流动，因此，理想的折流板布置应该为连续的螺旋曲面。
但是，螺旋曲面加工困难，而且换热管与折流板的配合很难实现。
考虑到加工上的方便，采用一系列的准扇形平面板（称之为螺旋折流板）替代曲面相间连接，在壳程侧形成近似的螺旋面，使换热器的壳程侧流体产生连续的螺旋状流动，见图２。
２螺旋折流板间距螺旋折流板布置应使壳程内介质的螺旋状流场稳定，这就要求螺旋折流板之间有一致的间隔称为折流板间距Ｆ），相同的安装角α，一般还应要求：螺旋折流板应布置在上方进出口轴线的下方或下方进出口轴线的上方，见图３。
从图３可以看出，在１个螺旋节距Ｈ（波长）长度上等距依次安装４个螺旋折流板，环绕壳程轴线位置的１根与换热管规格相同的中心管，用定距管定位，形成螺旋状。
前言这次设计中的主要内容为浮头式换热器的结构与强度设计，主要包括：管板厚度计算、换热管的分布、折流板的选型、浮头盖及浮头法兰的计算、开孔补强计算以及各种零部件的材料选择等。
在设计过程中，尽量采用较新的国家标准，做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本，以提高经济效益为主，力争使产品符合生产实际需要，适合市场激烈的竞争。
第1章概述第1·1节设备的简介换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备。
在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%～20%；在炼油厂中，约占总投资的35%～40%。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
其中管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到了广泛的应用。
第1·2节设备的基本结构浮头式换热器有BES和AES两种型式，主要有壳体、浮动管箱、管束等部件组成，管箱由封头、管箱法兰、接管、接管法兰等组成，管束由换热管、折流板、拉杆、定距管、管板等组成。
浮头换热器的浮头部分结构，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。
第1·3节设备的分类和设计管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最广泛的应用。
近年来。
尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促成了其自身的发展。
在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占有主导地位。
浮头式换热器有以下优缺点：优点：（1）管束可以抽出，以方便清洗管、壳程；（2）介质间温差不受限制；（3）可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450度，压力小于等于6.4兆帕；（4）可用于结垢比较严重的场合；（5）可用于管程易腐蚀场合。
缺点：（1）小浮头易发生内漏；（2）金属材料耗量大，成本高20%；（3）结构复杂。
第2章结构设计第2·1节材料的选择2.1.1 换热管规格及材质的选定选用φ25mm×2.0mm无缝钢管，在管程中为有机溶剂，材质为不锈钢（根据GB151—1999 表10）。
2014.7.23宋小平 裴志中 2006.6.2 S防短路螺旋折流板管壳式换热器螺旋折流板的一周螺旋，仍有X 块折流板连续组成，但每一块折流板直边，增加一至二排管距宽度C 。
组装时重叠搭接部分由同根管子穿过，为避免接触点干涉，在交叉处开一宽度为C 的缺口以便相邻两螺旋折流板相交。
这种交叉重叠搭接方式接续，可以对流经管束的介质起到引导作用，减少两相邻扇形板直边交叉形成三角形空间的短路现象，同时强化了折流板之间的连续性，避免了装配时的径向分离。
防短路螺旋折流板搭接形式示意图华南理工大学 徐白平 江楠 2006.1.20 F复杂流场螺旋折流板换热器及其减阻强化传热方法换热器内螺旋折流板由与换热器中心轴线倾斜的椭圆扇形板拼接成单螺旋或双螺旋状，位于壳体中心；外螺旋折流板为与换热器中心轴线倾斜的椭圆环扇形板拼接成螺旋状，位于内螺旋折流板外围。
该换热器利用内外螺旋折流板不同结构的导流作用，引入复杂流场，改善流体在壳体内壁附近及折流板背风侧的流动状态，强化壳体处与中心外围区域的混合，提高流体在换热器内整体湍动程度，较大幅度地提高壳程的传热膜系数，提高换热器的有效利用面积，强化壳程传热。
换热器结构加工、装配、维护方便，制造成本低，突破了限制螺旋折流板向大流量操作的瓶颈，节能降耗，市场前景好。
一种管壳式换热器王秋旺 贺群武 2003.10.17 F本发明涉及一种管科式换热器，主要应用于气体压缩机中间冷却器。
包括一个壳体，位于壳体中心的中心气体通道，分别位于壳体两端的两个挡板，一束平行固定于两个挡板之间的内翅片管束，位于壳侧的冷却水入口和冷却水出口，若干位于内翅片管束和外壳之间的螺旋形折流板，翅片管两端固定于两块挡板之间，中心气体通道与前后两个挡板以及壳侧外壳共轴，其中，每个内翅片管包括外管，堵塞的芯管和内翅片，内翅片管中的内翅片采用弯曲形状翅片。
本发明所采用螺旋形折流板和内翅片管采用锯齿形翅片或者螺旋形翅片的结构方式，可以使得换热器更加紧凑，换热效率更高，而且壳侧结垢少，使用寿命增加。
基于HTRI的螺旋折流板换热器设计王密;周予东;潘晓栋;范飞;牛晓娟【摘要】利用HTRI软件对螺旋折流板换热器进行设计,考察了螺旋角β、搭接量e和壳体长径比L/D对搭接型螺旋折流板换热器壳程压降△p、总传热系数U和单位压降下的总传热系数Up的影响.结果表明:△p随着β的增大逐渐降低,随着e和L/D的增大逐渐上升;U随着L/D的增大逐渐上升,随着β的增大整体呈下降趋势,但在β为35°附近出现了一定程度的反弹,而e对U几乎没有影响,β在35～45°范围内时,螺旋折流板换热器的Up最高.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2016(043)005【总页数】6页(P610-615)【关键词】螺旋折流板换热器;螺旋角;搭接量;长径比;传热性能【作者】王密;周予东;潘晓栋;范飞;牛晓娟【作者单位】兰州兰石能源装备工程研究院有限公司;青岛兰石重型机械设备有限公司;青岛兰石重型机械设备有限公司;兰州兰石能源装备工程研究院有限公司;青岛兰石重型机械设备有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ053.2管壳式换热器占据了约40%的市场份额，被广泛应用于石油炼化、化工生产、发电工程及余热回收等行业[1，2]。
因传热装置的操作过程中需要耗费大量电力，故新型高效换热器的研发对节能环保至关重要。
换热器传热效率的升高或压差的降低，都能有效减少单元操作中泵的功耗。
螺旋折流板换热器是一种新型高效的管壳式换热器。
螺旋折流板换热器壳程流体更接近柱塞流，可以有效消除弓形折流板后面的卡门涡，防止流体诱导振动，避免了弓形折流板的返混现象，可提高有效传热温差，减少流动死区和污垢沉积，且螺旋通道内柱状流的速度梯度影响了边界层的形成，使传热系数提高[3，4]。
科学家们提出了多种螺旋折流板结构，并开展了一系列实验研究和数值模拟[5～8]。
其中，以适用于正方形和辐射状排列布管的四分扇形螺旋折流板换热器最为常见，且已实现工业化[9，10]。
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==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： 201X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。
三分螺旋折流板换热器的数值模拟和试验研究的开题报告一、研究背景及意义换热器是工业生产中广泛应用的重要设备，其性能直接影响着生产过程的效率和质量。
在热力学课程中，我们学习了许多优秀的换热器设计和理论，但实际应用过程中，由于工况条件和设备参数的不同，常规的换热器设计往往无法满足需求。
因此，研究新型换热器及其性能优化具有重要的现实意义和实际价值。
三分螺旋折流板换热器作为一种新型换热器，具有结构简单、形式多样、传热效率高等优点。
它主要由三根螺旋管、螺旋折流板、端盖、进出口管路等组成，折流板的设计对换热器的性能影响较大。
因此，对三分螺旋折流板换热器进行数值模拟和试验研究，不仅可以深入了解该换热器的传热机理和性能特点，还可以为其优化设计提供可靠的理论依据和实践经验。
二、研究内容和方法本研究将采用数值模拟和试验相结合的方法，分为以下几个内容：1. 设计和制作三分螺旋折流板换热器实验样机，选择一些典型介质进行试验研究，探究折流板结构对传热性能的影响。
2. 基于计算流体力学（CFD）方法，建立三维数学模型，对换热器内部流态和传热效率进行数值模拟。
3. 结合实验数据和数值模拟结果，分析换热器的结构参数对传热性能的影响及其优化方法。
三、预期结果和意义通过本研究，预期可以得到以下结果和意义：1. 设计和制作三分螺旋折流板换热器实验样机，进行对比实验，探究折流板结构对传热性能的影响。
2. 利用CFD方法建立数学模型，对换热器的流态和传热性能进行数值模拟，推导出传热系数和阻力系数的经验公式。
3. 分析换热器结构参数对传热性能的影响，提出相应的优化方法，为实际工程应用提供理论依据和实践经验。
四、研究进展目前，我们已经完成了三分螺旋折流板换热器实验样机的设计和制作，同时进行了初步的试验研究。
接下来，我们将开始进行数值模拟和理论分析工作，探究折流板结构对传热性能的影响，并进行优化设计。
预计本研究将在2022年6月完成。
三分螺旋折流板换热器壳侧流动和传热性能研究开题报告一、研究背景和意义随着工业化的发展，换热器作为重要设备，广泛应用于化工、能源、冶金等各个领域。
而壳侧流动和传热性能是换热器性能的重要指标之一。
传统的壳管式换热器具有结构简单、可靠性高等优点，但其传热效率不高，相应的流阻大，未能满足现代工业生产对换热器的高效、节能要求。
因此研究新型换热器，提高其传热效率和流动性能，具有重要的意义。
本文选取三分螺旋折流板换热器作为研究对象，通过对其壳侧流动和传热性能进行研究，探讨其适用范围以及可行性，为现代工业生产提供一种高效、节能的换热器解决方案。
二、研究内容和方法（一）研究内容1. 探究三分螺旋折流板换热器结构特点和原理2. 分析三分螺旋折流板换热器壳侧流动特性3. 探究三分螺旋折流板换热器壳侧传热性能的影响因素4. 对不同工况下的三分螺旋折流板换热器进行比较分析，探究其适用范围（二）研究方法1. 文献资料法：采集相关文献，深入研究三分螺旋折流板换热器的结构和原理，了解其壳侧流动和传热性能的特点和影响因素。
2. CFD仿真法：采用Fluent软件对壳侧流动和传热性能进行数值模拟，分析不同工况下的换热器壳侧流动和传热性能。
3. 实验研究法：采用实验室现有设备，对不同工况下的三分螺旋折流板换热器进行实验研究，验证数值模拟结果。
三、研究预期结果通过本文的研究，预期得到以下结果：1. 探究三分螺旋折流板换热器壳侧流动和传热性能的规律和特点。
2. 确定三分螺旋折流板换热器的适用范围，为工业生产提供高效、节能的换热器解决方案。
3. 提出优化方案，进一步提高换热器的流动和传热性能。
四、论文结构安排本文将分为六个部分，分别为绪论、文献综述、研究对象和方法、数值模拟结果分析、实验结果分析和结论与展望。
具体结构安排如下：1. 绪论(1) 选题背景及意义(2) 国内外研究现状(3) 研究内容2. 文献综述(1) 传统换热器的结构和原理(2) 三分螺旋折流板换热器的结构和原理(3) 壳侧流动和传热性能的影响因素3. 研究对象和方法(1) 研究对象的选取(2) 研究方法的设计4. 数值模拟结果分析(1) 壳侧流动特点的分析(2) 壳侧传热性能的分析(3) 不同工况下的比较分析5. 实验结果分析(1) 实验设计和操作流程(2) 实验结果的分析和比较6. 结论与展望(1) 结论和总结(2) 存在的问题和不足(3) 展望和未来工作计划五、可行性分析本文选取的研究对象三分螺旋折流板换热器在实际工业生产中应用广泛，本研究的目的是提高其壳侧传热效率和流动性能，具有现实意义。
编号：（）字号本科生毕业设计（论文）题目：姓名：学号：班级：二〇一二年六月螺旋折流板换热器的设计中国矿业大学本科生毕业设计学院：化工学院专业：过程装备与控制工程设计题目：螺旋折流板换热器的设计专题：基于起重机械虚拟仿真计算与分析的简单探索毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见中国矿业大学毕业设计任务书学院化工学院专业年级过控2008 学生姓名桂大强任务下达日期：2011年 12月 20 日毕业设计日期：2012 年 2 月 1 日至 2012 年 6 月 15 日毕业设计题目：螺旋折流板式换热器的设计毕业设计专题题目：基于起重机械虚拟仿真计算与分析的简单探索毕业设计主要内容和要求：1 毕业设计题目螺旋折流板式换热器的设计2 主要设计参数设计一个满足工艺要求的螺旋折流板式换热器，具体的参数如下：介质分别为丁二烯和水，工作压力分别为0.39MPa、0.45MPa，入口温度分别是39.9℃、34℃，出口温度分别是36.9℃、38℃，丁二烯的质量流量是17000Kg/h。
中国矿业大学
化工学院
毕业论文（设计）开题报告
题目：螺旋折流板式换热器的设计专业：过程装备与控制工程
姓名：桂大强
班级：过控08-2班
学号：06082908
指导教师：朱荣涛
一、概述以及设计目的
折流板是提高换热器工效的重要部件。
传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板，由于存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小、振动条件下易失效等缺陷，近年来逐渐被螺旋折流板所取代。
理想的螺旋折流板应具有连续的螺旋曲面。
由于加工困难，目前所采用的折流板，一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相间连接，形成近似的螺旋面。
在折流时，流体处于近似螺旋流动状态。
相比于弓形折流板，在相同工况下，这样的折流板（被称为非连续型螺旋折流板）可减少压降45%左右，而总传热系数可提高20%～30%，在相同热负荷下，可大大减小换热器尺寸。
虽然非连续螺旋折流板的加工技术比较成熟，在石化行业也已得到推广应用，但仍存在诸多不足之处。
例如，扇形板连接处成非光滑的锐角过渡，对轴向运动的流体存在反压，流体通过时的突然转向会造成能量损失，在螺旋角较大时能耗更严重；相邻两片扇形板空间对接时，必须附加角接板才能填补缝隙，既费工又废料，又增大了流体的阻力。
相比之下，具有理想螺旋曲面的连续型螺旋折流板有着更好的传热与流动特性，但在实际应用时必须首先解决其加工难题。
螺旋折流板换热器的提出基于这样一种思想：通过改变壳侧折流板的布置，使壳侧流体呈连续的螺旋状流动。
因此，理想的折流板布置应该为连续的螺旋曲面。
但是，螺旋曲面加工困难，而且换热管与折流板的配合也较难实现。
考虑到加工上的方便，采用一系列的扇形平面板(称之为螺旋折流板)替代曲面相间连接，在壳侧形成近似螺旋面，使壳侧流体产生近似连续螺旋状流动。
一般来说，出于加工方面的考虑，一个螺距取2～4 块折流板，相邻折流板之间有连续搭接和交错搭接两方式，按流道又可分为单螺旋和双螺旋两种结构。
本次设计的螺旋折流板式换热器是我之前学习所没有接触过的，在传统的学习知识上面添加了一些新的元素，使得设计更具色彩性，同时主线没有改变，依然是列管式换热器。
在设计过程中，一方面可以复习和巩固之前学习的知识，另外又可以拓展思维，查阅资料以扩展知识面，培养创新思维，以达到培养创新性人才的目的。
二、螺旋折流板式换热器国内外研究现状和发展趋势
涡旋或螺旋流动一直是强化传热的有效手段, 从壳侧流体由纵向或蛇形横向流动方向改变为螺旋状流动的角度产生了螺旋折流板换热器的构想,但由于连续螺旋曲面的加工及安装难度很大, 20世纪八、九十年代捷克科学家发明了非连续的1/4螺旋形折流板换热器,采用一系列1/4扇形折流平板来代替螺旋曲面。
此项技术后被美国AB 公司买断，后又转让给CB& I公司,据ABB Lum musHeat transfer公司公布,自1994~2007年3月该公司共完成349个项目,共计1350台(套)螺旋折流板换热器的设计和制造。
我国大庆石油化工机械厂等单位也参与了应用ABB公司技术的部分制造和应用实践。
其他另有一些单位则选择自主开发,近几年也得到了一些发展。
不少研究者采用数值模拟和实验研究手段,对螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器进行对比。
结果表明,螺旋折流板换热器的单位压降的换热系数性能要优于弓形折流板换热器,并大致确定性能最佳时的螺旋角或倾斜角为40度左右。
在1/4螺旋折流板换热器问世后的近20年里, 未见有国内外同行就1/4螺旋折流板方案不适合正三角形排列布管之事进行质疑,几乎无人考虑布管方式与折
流板结构设计的关联。
针对以上问题,陈亚平提出了三分螺旋折流板换热器，其结构如图4所示,并申请了国家发明专利。
三分螺旋折流板换热器除秉承了1/4螺旋折流板换热器的诸多优势外,还特别适合于正三角形布管方案,且可减少折流板零件。
该项创新将使原先很难大规模应用的螺旋折流板式换热器具有了普及应用的可能。
三、设计研究技术路线和目标
1设计研究技术路线
首先查阅相关文献资料了解螺旋折流板式换热器的基本原理、性质及应用，在化工生产中的地位和作用、换热器应用的现状和发展趋势、设计的理论基础、技术路线及其意义，对螺旋折流板式换热器设计有一个大体上的认识和理解。
然后确定螺旋折流板式换热器的结构和类型、操作条件的选择和操作方式选择。
对换热器进行热量衡算、物料衡算、传热面积的确定、压力降计算等，确定各结构部件所需参数，并对各结构部件进行合理安排，确定换热器的基本构成。
紧接着进行换热器壳体、管箱短节、封头厚度确定，容器法兰、螺栓、垫片附件的校核计算，管板厚度的计算，开孔补强计算，确定出换热器的最终形式。
最后，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。
2目标
查阅国内外相关文献资料，完成换热器的工艺计算、结构设计及强度校核。
努力提高换热器的换热效率。
在设计过程中总结经验教训，并大胆创新，获得更多关于换热器的知识，无论为今后的工作还是现在的学习都能奠定一定的基础。
四、研究内容和拟解决的关键问题
1研究内容
第一部分：准备工作
查阅相关文献资料了解浮头式换热器的基本原理、性质及应用。
在化工生产中的地位和作用、换热器应用的现状和发展趋势、设计的理论基础、技术路线及其意义。
第二部分：工艺计算及结构设计
浮头式换热器的结构和类型、操作条件的选择和操作方式选择。
热流量计算、传热系数计算、传热面积的确定、壳程阻力及压力降计算。
第三部分：主要受压元件强度计算
换热器壳体、管箱短节、封头厚度确定，容器法兰、螺栓、垫片的校核计算，管板厚度的计算，开孔补强计算。
第四部分：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，并完成英文资料翻译的编写。
2 关键问题
换热器性能关键在于换热器的换热效率。
所以在本设计中，关键在于如何布置列管以及如何进行螺旋折流板的设计和放置。
以求更好的换热效果，尽可能的去参考国内外最新的研究进展。
五、计划安排和预期成果
1计划安排
序号设计各阶段内容时间安排
1 查阅相关资料，确定设计方案和论文结构第6至7周
第8至10周
2 完成开题报告，进行换热器的热力计算和准
备中期答辩
3 完成设计书第11至13周
4 进行图纸的绘制第14至15周
5 书写设计说明书，打印论文、图纸第16至17周
6 准备毕业论文答辩第18周
2 预期成果
（1）设计出满足工艺条件的换热器设计；
（2）用计算机绘出不少于3张零号图纸的设计图；
六、参考文献
[1] 马江权等.化工原理课程设计.中国石化出版社.
[2] 钱颂文等.换热器设计手册.化学工艺出版社.
[3] 朱跃钊等.传热过程与设备.中国石化出版社.
[4] 潘红良等.过程设备机械设计.华东理工大学出版社.
[5] 喻九阳等.压力容器与过程设备.化学工业出版社.
[6] 毛希澜.换热器设计.上海科学技术出版社.。
