预热器设计开题报告

全文总字数：3786字

1. 研究目的与意义

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业应用普遍。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右,占总投资的30%一45%。近年来随着节能技术的发展,换热器的应用领域不断扩大,带来了显著的经济效益。目前,在换热设备中,管壳式换热器使用量最大。因此对其进行研究就具有很大的意义。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，完成预热器的设计计算和图纸绘制

2. 国内外研究现状分析

管壳式换热器是是理论研究水平最高、设计技术最完善、标准化和规范化历史最悠久以及计算机程序软件开发最早的换热设备。它的工艺设计一般是指传热设计和压降（或流动）设计，传热尤为复杂。大量的传热计算关联式，都是基于有限的实验数据得出的，一般情况下所有的物性参数都取流体定性温度下的值。定性温度介于进口温度和出口温度之间。然而，在换热器中，流体温度是沿换热面不断变化的，流体物性又是温度的函数，因此，对流给热系数α沿换热面是变化的，按定性温度下的物性数据计算出的α与实际情况有相当大的误差。为了解决这一问题董宝春[1]在2009年提出在换热器设计中采用分段计算法进行计算，由于手工计算容易出错所以应用计算htri、htfs软件进行处理，这样计算结果更接近于实际情况。

换热器的工艺设计是换热器设计的一个重要组成部分，在基本理论不变的前提下应更多地根据各套装置的特点、现场实际情况以及运行经验具体考虑，温碧辉[2]在管壳式换热器技术要点中阐述了工艺参数的选择，换热器相关参数的选择，流体流动通道的选择以及流速对传热系数和压的影响。

在管壳式换热器的设计计算中，不少设计人员对于某些设计参数的意义和计算方法不太明确甚至错误混用。李世玉[3]在《管壳式换热器管板设计中若干重要参数的确定》一文中对一些设计参数做了明确的规定主要有：金属温度、设计温度、管板布管区当量直径、管子加强系数、膨胀节的设置。在以往的某些教材、参考书或资料中，通过简单粗略的计算求得圆筒或管子的轴向应力是否超过某一规定值来判断是否设置膨胀节，这是不合理的。它们假定管板是绝对刚性的，管束中的每根管子都处在同样的拉、压状态，这显然与管板、管束的实际受力情况相差甚远另外，有些设计人员甚至更粗略地通过管、壳程的操作温度差，或是设计温度差是否超过某一规定值来判断是否需要设置膨胀节，这也是不对的，有时会带来极大的计算误差，很显然操作温度差和设计温度差不等同于金属温度差更不能代替管子和壳程圆筒之间的热膨胀差，特别是在两种材料不同时在极端情况下可能会出现：管、壳之间的金属温度差很大，然而热膨胀差却很小甚至为零；或管、壳之间的金属温度差很小或为零，而其热膨胀差很大。正是这种热膨胀差直接影响着管板的应力大小。

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；

4. 研究创新点

无