毕业论文 u型管式换热器机械设计及三维建模、工作仿真

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1、第一章绪论第一章绪论在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。它是化工、煤油、动力、原子能和其它许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。对于迅速发展的化工、煤油等工业生产来说，换热器尤为重要。通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10％～20%。在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的35％～40%。在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。换热器就是用来进行这些热传递的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺的需要。总之换热器在化

2、工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。而在这些换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器，它与其它形式的换热器相比较，最突出的优点是，单位体积内能够提供较大的传热面积，传热效果比较好，由于它的结构坚固，而且可以选用的材料范围较广，故适应性强，操作弹性大，因此，它广泛应于许多工业部门，尤其是化工生产中。换热过程的强化是炼厂节能工作中的重要一环。随着节能工作的深入发展，炼油厂各装置内部及装置间的换热量明显增大，而换热器冷热流之间的温度差则不断减小。为了节约投资，不过多地增加换热面积，提高换热器的总传热系数就成了一个十分紧迫的任务。本

3、设计用螺纹管代替普通换热器的光管能有效的提高管外表面积，可以在管外给热系数不组的情况下，大大提高总传热系数，强化了传热，故使用螺纹管换热器可以做为强化传热的一个方向。1.1设计条件：1.1.1设计原始参数管程介质：汽油壳程介质：汽油管程设计压力：2.43Mpa壳程设计压力：2.45Mpa管程设计温度：200℃壳程设计温度：200℃地震烈度：7级场地土类别：二类管程腐蚀余量：2mm壳程腐蚀余量：3mm容器类别：二类换热面积：170m245第一章绪论1.1.2设计要求：1、查阅相关科技资料及英文资料2、进行换热器的结构论证及材料选择论证3、进行换热器

4、机械设计及强度校核（传热性能及传热量的计算和校核）4、在Pro/E环境下进行换热器的三维建模及工作动态仿真模拟5、编号设计说明书（不少于20000字，含英文摘要）6、科技译文（不少于5000字）7、绘制换热器零部件机械图纸1.1.3设计主要内容1、绪论（1）设计内容、说明思想、设计特点（2）换热器在炼油装置中简单工艺流程及应用（3）主要设计参数的确定及说明2、材料的选择及论证3、换热器结构选择及论证（1）换热器整体结构型式及特点（2）前管箱、壳体和后端盖结构型式及特点（3）管束分程和分程隔板的布置及特点（4）管子尺寸及排列、数量、偏差和总传热面积

5、的确定（5）折流板、拉杆、定距管等零件的结构及特点（6）管子与管板的连接说明（7）接管、法兰、管箱法兰、外头盖法兰、浮头法兰的结构及特点（8）支耳、支座、排气管、排液管的结构及作用（9）换热器密封结构型式及密封点的说明4、换热器零部件强度计算与校核（1）封头、壳体厚度计算（管子厚度计算）（2）管板强度计算与校核45第一章绪论（3）开孔补强计算（4）法兰强度计算与校核（5）鞍座强度校核5、绘制工程图纸6、对换热器零部件进行三维建模及工作动态仿真制作7、英文翻译1.2设计思想工程设计是一项政策性很强的工作，因而，要求工程设计人员必须严格地遵守国家的有

6、关方针和法律规定以及有关行业规范，特别是国家的工业经济法规、环境保护法规和安全法规。此外，由于设计本身是一个多目标优化问题。对于同一个问题，常会有多种解决方案，设计者常常要在互相矛盾的因素中进行判断和选择，做出科学合理的决策，因此一般应遵守如下一些基本原则。一、从满足工艺条件上考虑传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与物理化学性质（密度、黏度、腐蚀性等）是工艺过程所规定的条件。规矩设计任务书上的设计参数和管壳程进出口温度进行热力学和流体力学的计算，经过反复比较，使所设计的换热器据具有尽可能小的传热面积，在单位时间内传递尽可能多的热

7、量。二、安全角度考虑换热器是常见的压力容器，为保证该设备安全可靠地运行，在进行强度、刚度、温度差应力及疲劳寿命计算时，严格遵循GB151-1999《管壳式换热器》和GB150-1998《钢制压力容器》等有关规定和标准。三、从经济性考虑在满足强度、塑性、韧性、制造性能和介质相容性的前提下，以经济性原则选择材料。使材料的固定费用（设备的购置费、安装费）与操作费（动力费、清洗费、维修费）的总合为最小。45第一章绪论四、从结构上考虑设计结构紧凑，充分利用材料性能，根据工艺条件选用合理的结构。五、从制造、运输、安装上考虑制造简单，选用结构方面遵循GB151

8、-1999和GB150-1998选用标准结构，从而避免采用复杂或质量难以保证的制造方法，实现机械化或全自动化生产，减少占地面积，缩短制造