冷却器设计开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:4135字

1. 研究目的与意义

管壳式换热器是当今应用最广泛的换热设备,它具有高的可靠性和简单易用性。在管壳式换热器发展的几十年中,设计的重点和难点在于壳程流体流动与传热具有复杂性和不确定性。本文将基于GB150、GB151等标准确定管壳式换热器设计中的工艺参数的选择、零部件的材料,进行零部件的强度计算,完成冷却器的设计计算和图纸绘制。

2. 国内外研究现状分析

管壳式换热器是一种能使两种小同物料之间进行热量传递的节能设备,利用高温和低温介质热能的传递实现换热,普遍应用于石油、化工、食品等行业。最近几年随着节能要求的提高,换热器的应用更为广泛。在换热设备中,管壳式换热器以其结构简单、易于加工制作、对介质适应性强等优点在化工生产和使用中一自占主导地位,被广泛使用在精馏装置的塔顶冷凝器、冷却器和塔底再沸器、预热器等场介。目前在提高该类换热器性能所开展的研究主要是强化传热。根据Q=KA△t,换热器的强化途径主要是提高传热系数,扩大传热面积,增大传热温差等。在实际的操作过程中可以通过强化管程传热和强化壳程传热两个方面强化换热器的传热。

在强化管程传热方面,陈增[1]在2005年提出管程强化传热的研究主要集中在开发异型传热管,如: 螺旋槽纹管、横纹槽管、缩放管和波纹管等。也有文献报道,英国Cal Gavin Ltd 公司开发了一种绕丝花环换热器,它采用了一种金属丝制翅片管子插入件,这类内插物形换热器用于液体工况可使管程传热效率提高25倍,用于气体时可提高5倍,并且其防垢能力也可以提高。

在强化壳程传热方面,传统的管壳式换热器存在液体流经壳侧转折处和管束两端入口及出口处均会形成涡流滞留区的现象,影响壳程传热膜系数,导致易结垢,流阻大的后果。因此为了强化壳程传热,目前研究的主要途径有两种:一种是改变管子外形或在管外加翅片,即通过管子形状和表面特性的改变来强化传热,如同前述管程强化传热对传热管所采取的强化措施一样,加入扰动促进体。2006年,刘天丰[2]就通过研究壳程纵流换热器的壳程结构特点及壳程流体流动与传热的规律,研发了异径管束换热器。该换热器不仅具有传统折流杆换热器抗流体诱导振动的性能,而且克服了折流杆换热器结构松散的缺点,使其在单位截面积上布管数量明显增多。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:设备的总体设计:材料选择、管壳程结构确定、换热管、支座选择等等。设备的强度计算:各承压部件强度计算(筒体、封头、管板、支座、开孔、补强)、压力试验及气密性实验。

时间安排:

1~3周:调研及查阅文献,翻译外文资料写出开题报告;

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4. 研究创新点

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