螺旋折流板換熱器開題報告

1、化工學院畢業(yè)論文（設計）開題報告題目：螺旋折流板式換熱器的設計專業(yè)：過程裝備與控制工程姓名：班級：過控08-2班學號：06082908指導教師:一、概述和設計目的折流板是提高換熱器工效的重要部件。傳統(tǒng)換熱器中最普遍應用的是弓形折流板，由于存在阻流與壓降大、有流動滯死區(qū)、易結垢、傳熱的平均溫差小、振動條件下易失效等缺點，最近幾年來慢慢被螺旋折流板所取代。理想的螺旋折流板應具有持續(xù)的螺旋曲面。由于加工困難，目前所采納的折流板，一樣由假設干個1/4的扇形平面板替代曲面相間連接，形成近似的螺旋面。在折流時，流體處于近似螺旋流動狀態(tài)。相較于弓形折流板，在相同工況下，如此的折流板（被稱為非持續(xù)型螺旋折流板

2、）可減少壓降45%左右，而總傳熱系數可提高20%30%,在相同熱負荷下，可大大減小換熱器尺寸。盡管非持續(xù)螺旋折流板的加工技術比較成熟，在石化行業(yè)也已取得推行應用，但仍存在諸多不足的地方。例如，扇形板連接處成非滑膩的銳角過渡，對軸向運動的流體存在反壓，流體通過時的突然轉向會造成能量損失，在螺旋角較大時能耗更嚴峻；相鄰兩片扇形板空間對接時，必需附加角接板才能填補裂縫，既費工又廢料，又增大了流體的阻力。相較之下，具有理想螺旋曲面的持續(xù)型螺旋折流板有著更好的傳熱與流動特性，但在實際應歷時必需第一解決其加工難題。螺旋折流板換熱器的提出基于如此一種思想：通過改變殼側折流板的布置，使殼側流體呈持續(xù)的螺旋狀流

3、動。因此，理想的折流板布置應該為持續(xù)的螺旋曲面?？墒牵菪婕庸だщy，而且換熱管與折流板的配合也較難實現?？紤]到加工上的方便，采納一系列的扇形平面板（稱之為螺旋折流板）替代曲面相間連接，在殼側形成近似螺旋面，使殼側流體產生近似持續(xù)螺旋狀流動。一樣來講，出于加工方面的考慮，一個螺距取24塊折流板，相鄰折流板之間有持續(xù)搭接和交織搭接兩方式，按流道又可分為單螺旋和雙螺旋兩種結構。本次設計的螺旋折流板式換熱器是我之前學習所沒有接觸過的，在傳統(tǒng)的學習知識上面添加了一些新的元素，使得設計更具色彩性，同時主線沒有改變，仍然是列管式換熱器。在設計進程中，一方面能夠溫習和鞏固之前學習的知識，另外又能夠拓展思維

4、，查閱資料以擴展知識面，培育創(chuàng)新思維，以達到培育創(chuàng)新性人材的目的。二、螺旋折流板式換熱器國內外研究現狀和進展趨勢渦旋或螺旋流動一直是強化傳熱的有效手腕,從殼側流體由縱向或蛇形橫向流動方向改變成螺旋狀流動的角度產生了螺旋折流板換熱器的構思,但由于持續(xù)螺旋曲面的加工及安裝難度專門大,20世紀八、九十年代捷克科學家發(fā)明了非持續(xù)的1/4螺旋形折流板換熱器,采納一系列1/4扇形折流平板來代替螺旋曲面。此項技術后被美國AB公司買斷，后又轉讓給CB&I公司,據ABBLummusHeattransfer公司發(fā)布,自19942007年3月該公司共完成349個項目,共計1350臺（套）螺旋折流板換熱器的設

5、計和制造。我國大慶石油化工機械廠等單位也參與了應用ABB公司技術的部份制造和應用實踐。其他還有一些單位那么選擇自主開發(fā),近幾年也取得了一些進展。很多研究者采納數值模擬和實驗研究手腕,對螺旋折流板換熱器與弓形折流板換熱器進行對照。結果說明,螺旋折流板換熱器的單位壓降的換熱系數性能要優(yōu)于弓形折流板換熱器,并大致確信性能最正確時的螺旋角或傾斜角為40度左右。在1/4螺旋折流板換熱器問世后的近20年里,未見有國內外同行就1/4螺旋折流板方案不適合正三角形排列布管之事進行質疑，幾乎無人考慮布管方式與折流板結構設計的關聯。針對以上問題，陳亞平提出了三分螺旋折流板換熱器，其結構如圖4所示，并申請了國家發(fā)明專

6、利。三分螺旋折流板換熱器除秉承了1/4螺旋折流板換熱器的諸多優(yōu)勢外，還專門適合于正三角形布管方案，且可減少折流板零件。該項創(chuàng)新將使原先很難大規(guī)模應用的螺旋折流板式換熱器具有了普及應用的可能。圖4三分螺旋折流板換熱器結構示意圖三、設計研究技術線路和目標1設計研究技術線路第一查閱相關文獻資料了解螺旋折流板式換熱器的大體原理、性質及應用，在化工生產中的地位和作用、換熱器應用的現狀和進展趨勢、設計的理論基礎、技術線路及其意義，對螺旋折流板式換熱器設計有一個大體上的熟悉和明白得。然后確信螺旋折流板式換熱器的結構和類型、操作條件的選擇和操作方式選擇。對換熱器進行熱量衡算、物料衡算、傳熱面積的確信、壓力降計

7、算等，確信各結構部件所需參數，并對各結構部件進行合理安排，確信換熱器的大體組成。緊接著進行換熱器殼體、管箱短節(jié)、封頭厚度確信，容器法蘭、螺栓、墊片附件的校核計算，管板厚度的計算，開孔補強計算，確信出換熱器的最終形式。最后，利用AutoCAD軟件繪制出固定管殼式換熱器的裝配圖及各個零件圖，并編寫說明書。2目標查閱國內外相關文獻資料，完成換熱器的工藝計算、結構設計及強度校核。盡力提高換熱器的換熱效率。在設計進程中總結體會教訓，并斗膽創(chuàng)新，取得更多關于換熱器的知識，不管為爾后的工作仍是此刻的學習都能奠定必然的基礎。四、研究內容和擬解決的關鍵問題1研究內容第一部份：預備工作查閱相關文獻資料了解浮頭式換

8、熱器的大體原理、性質及應用。在化工生產中的地位和作用、換熱器應用的現狀和進展趨勢、設計的理論基礎、技術線路及其意義。第二部份：工藝計算及結構設計浮頭式換熱器的結構和類型、操作條件的選擇和操作方式選擇。熱流量計算、傳熱系數計算、傳熱面積的確信、殼程阻力及壓力降計算。第三部份：要緊受壓元件強度計算換熱器殼體、管箱短節(jié)、封頭厚度確信，容器法蘭、螺栓、墊片的校核計算，管板厚度的計算，開孔補強計算。第四部份：運算機畫圖及說明書的編寫利用AutoCAD軟件繪制出固定管殼式換熱器的裝配圖及各個零件圖，并編寫說明書，并完成英文資料翻譯的編寫。2關鍵問題換熱器性能關鍵在于換熱器的換熱效率。因此在本設計中，關鍵在于如何布置列管和如何進行螺旋折流板的設計和放置。以求更好的換熱成效，盡可能的去參考國內外最新的研究進展。五、打算安排和預期功效1打算安排序號設計各階段內容時間安AE1查閱相關資料，確定設計方案和論文結構第6至7周2完成開題報告，進行換熱器的熱力計算和準備中期答辯第8至10周3完成設計書第11至13周4進行圖紙的繪制第14至15周5書寫設計說明書，打印論文、圖紙第16至17周6準備畢業(yè)論文答辯第18周2預期功效(1)設計出知足工藝條件的換熱器設計；(2)用運算機繪出很多于3張零號圖紙的設計圖;六、參