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时间:2018-07-14
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1、序号:常州大学毕业设计(论文)前期材料(2011届)学生陈艳学号07403202学院机械工程学院专业班级装备072题目浮头式水冷器设计类别毕业设计Ö毕业论文□校内指导教师巢建伟专业技术职务高级工程师校外指导老师专业技术职务材料目录序号名称数量备注1毕业设计(论文)任务书12文献综述(设计类)或开题报告(论文类)13外文翻译(封面、译文、原文)1二○一一年三月学号:07403202常州大学毕业设计(论文)文献综述(2011届)题目浮头式水冷器设计学生陈艳学院机械工程学院专业班级装备072校内指导教师巢建伟专业技术职务高级工程师校外指导老师专
2、业技术职务二○一一年三月题目:浮头式水冷器设计一、前言1.课题研究的意义,国内外研究现状和发展趋势1.1课题研究的背景及意义换热器是一种将热量从高温流体传递到低温流体的工艺设备,在生活中应用十分广泛,日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等,都是换热器。换热器的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度,同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器既可是一种单元设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的换热器。换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之
3、一,据统计,在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%,在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右,海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明,虽然各种板式换热器的竞争力在上升,但管壳式换热器仍占主导地位约64%,其重要性可想而知[1]。随着经济的发展,各种不同型式和种类的换热器发展很快,新结构,新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要,我国对某些种类的换热器已经建立了标准,形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求:(1)合理地实现所规定的工艺条件,(2)结构安全可靠,(3)便于制造、安装
4、、操作和维修,(4)经济上合理。管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、双重管式换热器、填料函式换热器和双管板换热器等。前3种应用比较普遍[1]。由于换热器结构比较复杂,而且浮动端小盖在操作时无法知道泄漏情况,因此在安装时特别注意其密封。浮头式换热器的浮头部分结构,按不同的要求可设计成各种形式,除必须考虑管束能在设备内自由移动外,还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便[2]。此次设计的浮头式换热器,其一端管板与壳体固定,而另一端的管板可在壳体内自由浮动。壳体和管束对膨胀是自由的,故当两张介质的温差较
5、大时,管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构,使管束能容易的插入或抽出壳体(也可设计成不可拆的)。这样为检修、清洗提供了方便。但该换热器结构较复杂.而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。在设计时必须考虑浮头管板的外径Do。该外径应小于壳体内径。一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙bl=3-5mm。这样,当浮头出的钩圈拆除后,即可将管束从壳体内抽出以便于进行检修、清洗。浮头盖在管束装入后才能进行装配,所以在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要空间。钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作用。
6、随着浮头式换热器的设计,制造技术的发展,以及长期以来使用经验的积累,钩圈的结构形式也得到了不断的改进和完善。钩圈一般都为对开式结构,要求密封可靠,结构简单、紧凑,便于制造和拆装方便。浮头式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期使用过程中积累了丰富的经验。尽管近年来受到不断涌现的新型换热器的挑战,但反过来也不断促进了自身的发展。故迄今为止在各种换热器中仍占主导地位。管子构成换热器的传热面、管子尺寸和形状对传热有很大影响。采用小直径的管子时,换热器单位体积的换热面积大一些,设备比较紧凑。单位传热面积的金属消耗量少,传热系数也较高。但制造
7、麻烦,管子易结垢,不易清洗。大直径管子用于粘性大或者污浊的流体,小直径的管子用于较清洁的流体。管子材料的选择应根据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。浮头式换热器的优缺点:优点:(1)管束可以抽出,以方便清洗管,壳程;(2)介质问温差不受限制;(3)可在高温、高压下工作,一般温度小于等于450度,压力小于等于64兆帕;(4)可用于结垢比较严重的场合;(5)可用于管程易腐蚀场合。缺点:(1)小浮头易发生内漏;(2)金属材料耗量大,成本高20%;(3)结构复杂[4]。1.2国内外研究现状和发展趋势随着现代新工艺、新技术、新材料的不断发展和能源问题
8、的日益严重,必然带来更多的高性能、高参数换热设备的需求。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统的经济性和可靠性起着重要的作用,有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96%
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