开题报告-模板管壳式换热器-论文
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三、本课题研究内容
第一部分：准备工作
查阅相关文献资料了解固定管壳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
固定管壳式换热器的结构和类型、操作条件的选择和操作方式选择。热量衡算、物料衡算、传热膜系数的确定、传热面积的确定、压力降计算。
据统计，在一般石油化工企业中，换热器的投资占全部投资的40﹪-50﹪；在现代石油化工企业中约占30﹪-40﹪；在热电厂中，如果把锅炉也作为换热设备，换热器的投资约占整个电厂总投资的70﹪；在制冷机中，蒸发器的质量要占制冷机总质量的30﹪-40﹪，其动力消耗约占总值的20﹪-30﹪。由此可见，换热器的合理设计和良好运行对企业节约资金、能源和空间都十分重要。提高换热器传热性能并减小其体积，在能源日趋短缺的今天更是具有明显的经济效益和社会效益。
江西蓝天学院
本科生毕业设计（论文）开题报告
题目：固定管壳式换热器的设计
系别：机械系
专业：机械工程及自动化
班级：07级（1）班
学号：************
******
*******
填表日期：2010年10月10日
一、选题的依据及意义
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。
管壳式换热器追求的目标是：综合传热系数K值高；两侧流体的压力损失△P值低；体积的紧凑度a值高；低廉的成本和价格；性能持久和使用寿命长；制造容易和操作方便。
六、参考文献
（1）吴金星（编），《高效换热器及其节能应用》，化学工业出版社，2009
（2）马晓驰。国内外新型高效换热器[J]。化工进展，2001，（01）：49-51
（6）熊勇刚1机械CAD参数化设计技术[ J ]1机械科学与技术,
1999, 18 (6) : 1025～1029
（7）文怀兴1对话框技术在参数化绘图中的应用[J ]1西北轻工业
学院学报, 1999, 17 (3) : 36～39
（8）汪琪美1AutoCAD 13对话框与驱动程序设计[M ]1北京:海
四、本课题研究方法
行动研究法是一种适应小范围教育改革的探索性的研究方法，起目的不在于建立理论，归纳规律，而是对教育活动和教育实践中的问题，在行动研究中不断地探索，改进工作，解决教育实际问题。行动研究将改革行动与研究工作相结合，与教育实践的具体改革行动机密相连。（特点是边执行、边评价、边修改）。
模式：预诊-——收集资料初步研究——拟定总体计划——制定具体计划——行动——总结评价
对国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64%。虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续
向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器在结构方面也有不少新的发展。螺旋折流板换
热器是最新发展起来的一种管壳式换热器是由美国ABB公司提出的。其基本原理为:将圆截面的特制板安装在”拟螺旋折流系统”中每块折流板占换热器壳程中横剖面的四分之一其倾角朝向换热器的轴线即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度使壳程流体做螺旋运动能减少管板与壳体之间易结垢的死角从而提高了换热效率。在气一水换热的情况下传递相同热量时该换热器可减少30 %-40 %的传热面积节省材料20 %-30 %。相对于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混现象、卡门涡街从而提高有效传热温差防止流动诱导振动;在相同流速时壳程流动压降小;基本不存在震动与传热死区不易结垢。对于低雷诺数下(Re< 1 000)的传热螺旋折流板效果更为突出。
第12周指导老师全面审阅、修改图纸
第13-15周整理、撰写论文、检查、修改图纸与论文
第16周装订、检查论文、准备答辩
完善的换热器在设计或选型时应满足如下基本条件：
（1）合理的实现所规定的工艺条件；
（2）结构安全可靠；
（3）便于制造、安装、操作和维修；
（4）具有较好的经济性。
本文在设计固定管壳式换热器的时候，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。
这个方法的具体特点：
一是具有动态性，所有的设想，计划都处于一个开放的动态系统中，都有可修改的；
二是较强的联合性与参与性；
三是在整个研究过程中，诊断性评价、形成性评价、总结性评价贯穿于行动研究法工作流程的始终。
首先要对研究过程进行考察。考察内容有：一是行动背景因素以及影响行动的因素。二是行动过程，包括什么人以什么方式参与了计划实施，使用了什么材料，安排了什么活动，有无意外的变化、如何排除干扰。三是行动的结果，包括预期的与非预期的，积极和消极的。要注意收集三方面的资料，背景资料是分析计划设想有效性的基础材料，过程资料是判断行动效果是不是、由方案带来和怎样带来的考察依据;结果资料是分析方案带来的什么样的效果的直接依据。
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AD 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。
4. 完成课题所需的条件
按照设计的需要及老师的要求查阅技术文献、资料手册、工具书等。并且通过autoCAD软件进行计算机绘图。
国内一些技术设备依然落后于国外，我们应该不怕吃苦刻苦专研寻找各种技术的突破。
二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）
国内外的状况
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。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[5]。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。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。
洋出版社, 1998
（9）中华人民共和国国家标准GB1512891钢制管壳式换热器[S ]1
北京:学苑出版社, 1989
（10）贺小华1化工设备常用结构的参数化CAD设计[J ]1南京化
工大学学报, 1997, 19 (4) : 17～21。
（11）传热过程与设备朱跃钊。等等一些优秀书籍就不一一写出了。
生产需求状况
换热器广泛地应用在工农业各个领域，在炼油、化工装置中换热器占总设备量和设备投资的40%左右。在换热器设备中，因管壳式换热器具有结构坚固、可靠性高、适应性大、材料范围广等优。
市场供需关系是影响市场变化的主要因素，在激烈地市场竞争中，企业及投资人能否全面准确地了解自己以及所处的环境，做出适时有效的市场决策是制胜的关键。市场供需情况就是为了解行情、分析环境提供依据，是企业了解市场和把握发展方向的重要手段，是辅助企业决策的重要工具。除了一些新材料新型换热设备外管壳式换热器需求量依然很大，如果能更近一步发展管壳式换热器前途远大。
（3）卢焕章. 石油化工基础数据手册[M]. 北京：化学工业出版社. 1982.
（4）李世玉. 压力容器工程师设计指南[M]. 北京：化学工业出版社. 1996.
（5）Spence.J. Tooth.A.S.Pressure Vessels Design：Concepts and Principles. Oxford： Alden Press UK 1994.
五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度
第1周调研、收集资料、英文翻译
第2周英文翻译、组织文献
第3周组织文献、撰写开题报告
第4周研究换热工艺、确定设计方案
第6周换热工艺流程的计算、换热器总图设计
第8周换热器总图的设计
第9周换热器总图的设计
第10周换热器总图的设计、主要零部件图的设计
第11周主要零部件图的设计
第一部分：准备工作
查阅相关文献资料了解固定管壳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
固定管壳式换热器的结构和类型、操作条件的选择和操作方式选择。热量衡算、物料衡算、传热膜系数的确定、传热面积的确定、压力降计算。
据统计，在一般石油化工企业中，换热器的投资占全部投资的40﹪-50﹪；在现代石油化工企业中约占30﹪-40﹪；在热电厂中，如果把锅炉也作为换热设备，换热器的投资约占整个电厂总投资的70﹪；在制冷机中，蒸发器的质量要占制冷机总质量的30﹪-40﹪，其动力消耗约占总值的20﹪-30﹪。由此可见，换热器的合理设计和良好运行对企业节约资金、能源和空间都十分重要。提高换热器传热性能并减小其体积，在能源日趋短缺的今天更是具有明显的经济效益和社会效益。
江西蓝天学院
本科生毕业设计（论文）开题报告
题目：固定管壳式换热器的设计
系别：机械系
专业：机械工程及自动化
班级：07级（1）班
学号：************
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*******
填表日期：2010年10月10日
一、选题的依据及意义
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。
管壳式换热器追求的目标是：综合传热系数K值高；两侧流体的压力损失△P值低；体积的紧凑度a值高；低廉的成本和价格；性能持久和使用寿命长；制造容易和操作方便。
六、参考文献
（1）吴金星（编），《高效换热器及其节能应用》，化学工业出版社，2009
（2）马晓驰。国内外新型高效换热器[J]。化工进展，2001，（01）：49-51
（6）熊勇刚1机械CAD参数化设计技术[ J ]1机械科学与技术,
1999, 18 (6) : 1025～1029
（7）文怀兴1对话框技术在参数化绘图中的应用[J ]1西北轻工业
学院学报, 1999, 17 (3) : 36～39
（8）汪琪美1AutoCAD 13对话框与驱动程序设计[M ]1北京:海
四、本课题研究方法
行动研究法是一种适应小范围教育改革的探索性的研究方法，起目的不在于建立理论，归纳规律，而是对教育活动和教育实践中的问题，在行动研究中不断地探索，改进工作，解决教育实际问题。行动研究将改革行动与研究工作相结合，与教育实践的具体改革行动机密相连。（特点是边执行、边评价、边修改）。
模式：预诊-——收集资料初步研究——拟定总体计划——制定具体计划——行动——总结评价
对国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64%。虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续
向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器在结构方面也有不少新的发展。螺旋折流板换
热器是最新发展起来的一种管壳式换热器是由美国ABB公司提出的。其基本原理为:将圆截面的特制板安装在”拟螺旋折流系统”中每块折流板占换热器壳程中横剖面的四分之一其倾角朝向换热器的轴线即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度使壳程流体做螺旋运动能减少管板与壳体之间易结垢的死角从而提高了换热效率。在气一水换热的情况下传递相同热量时该换热器可减少30 %-40 %的传热面积节省材料20 %-30 %。相对于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混现象、卡门涡街从而提高有效传热温差防止流动诱导振动;在相同流速时壳程流动压降小;基本不存在震动与传热死区不易结垢。对于低雷诺数下(Re< 1 000)的传热螺旋折流板效果更为突出。
第12周指导老师全面审阅、修改图纸
第13-15周整理、撰写论文、检查、修改图纸与论文
第16周装订、检查论文、准备答辩
完善的换热器在设计或选型时应满足如下基本条件：
（1）合理的实现所规定的工艺条件；
（2）结构安全可靠；
（3）便于制造、安装、操作和维修；
（4）具有较好的经济性。
本文在设计固定管壳式换热器的时候，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。
这个方法的具体特点：
一是具有动态性，所有的设想，计划都处于一个开放的动态系统中，都有可修改的；
二是较强的联合性与参与性；
三是在整个研究过程中，诊断性评价、形成性评价、总结性评价贯穿于行动研究法工作流程的始终。
首先要对研究过程进行考察。考察内容有：一是行动背景因素以及影响行动的因素。二是行动过程，包括什么人以什么方式参与了计划实施，使用了什么材料，安排了什么活动，有无意外的变化、如何排除干扰。三是行动的结果，包括预期的与非预期的，积极和消极的。要注意收集三方面的资料，背景资料是分析计划设想有效性的基础材料，过程资料是判断行动效果是不是、由方案带来和怎样带来的考察依据;结果资料是分析方案带来的什么样的效果的直接依据。
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AD 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。
4. 完成课题所需的条件
按照设计的需要及老师的要求查阅技术文献、资料手册、工具书等。并且通过autoCAD软件进行计算机绘图。
国内一些技术设备依然落后于国外，我们应该不怕吃苦刻苦专研寻找各种技术的突破。
二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）
国内外的状况
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。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[5]。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。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。
洋出版社, 1998
（9）中华人民共和国国家标准GB1512891钢制管壳式换热器[S ]1
北京:学苑出版社, 1989
（10）贺小华1化工设备常用结构的参数化CAD设计[J ]1南京化
工大学学报, 1997, 19 (4) : 17～21。
（11）传热过程与设备朱跃钊。等等一些优秀书籍就不一一写出了。
生产需求状况
换热器广泛地应用在工农业各个领域，在炼油、化工装置中换热器占总设备量和设备投资的40%左右。在换热器设备中，因管壳式换热器具有结构坚固、可靠性高、适应性大、材料范围广等优。
市场供需关系是影响市场变化的主要因素，在激烈地市场竞争中，企业及投资人能否全面准确地了解自己以及所处的环境，做出适时有效的市场决策是制胜的关键。市场供需情况就是为了解行情、分析环境提供依据，是企业了解市场和把握发展方向的重要手段，是辅助企业决策的重要工具。除了一些新材料新型换热设备外管壳式换热器需求量依然很大，如果能更近一步发展管壳式换热器前途远大。
（3）卢焕章. 石油化工基础数据手册[M]. 北京：化学工业出版社. 1982.
（4）李世玉. 压力容器工程师设计指南[M]. 北京：化学工业出版社. 1996.
（5）Spence.J. Tooth.A.S.Pressure Vessels Design：Concepts and Principles. Oxford： Alden Press UK 1994.
五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度
第1周调研、收集资料、英文翻译
第2周英文翻译、组织文献
第3周组织文献、撰写开题报告
第4周研究换热工艺、确定设计方案
第6周换热工艺流程的计算、换热器总图设计
第8周换热器总图的设计
第9周换热器总图的设计
第10周换热器总图的设计、主要零部件图的设计
第11周主要零部件图的设计
