换热器开题报告

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1、.丙烯冷凝器(E-301)设计————摘要：本文先简单阐述了换热器的研究背景，并附带介绍了换热器的重要作用及其型式的发展过程。然后结合课题设计方向，由于本次设计方向为丙烯冷凝器（E-301）的设计，该冷凝器属于浮头式换热器的一种；在介绍浮头式换热器常见通用结构过程中，讲述一些用于该丙烯冷凝器的元件结构。最后，简单讲述了本次设计所用的技术路线，大致介绍了冷凝器设计的相关步骤和方法。关键字：浮头式换热器，冷凝器，技术路线1研究背景换热设备是化工、炼油工业、医药、冶金、制冷等工业中普遍应用的典型工艺设备，用来实现热量的传递，使热量由高温流体传送给低温流体。在实际生产过程中

2、，为了满足工艺的要求，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、冷凝、蒸发等。一般换热器需要满足如下的基本条件：合理地实现所规定的工艺条件；安全可靠；利于安装、操作、维修；经济合理[1]。管壳式换热器的使用已有很悠久的历史；在二十世纪30年代，开始出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。60

3、年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。近年来，由于能源消耗引起了人们的广泛重视，能源价格的逐渐上升，循环回收再利用观念已开始深入人心，工厂中废热回收也越来越具有吸引力。通过换热器的使用，回收生产过程中产生的废热来提高工厂的效率以减少国家

4、的能源需求，节省资源，对于国家长久的发展来说具有重要的意义。同时，通过对换热器的优化设计，提高各类换热器的工作效率，减少因工作而造成的更多的能源浪费，也是设计换热器的重中之重。..2文献综述常见换热器种类：按传热方式的不同，换热器大致可分为三类，主要有混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器。其中，间壁式换热器的工业应用最为广泛，它的原理是将冷、热流体用一固体壁面隔开，通过壁面进行传热。其优点是避免了介质间的直接接触而导致介质的污染。在间壁式换热器中，由于管壳式换热器具有成本低，清洗方便，适用性强，工作可靠等优点，所以它的应用范围较广，在换热设备应用过程中仍处于主导

5、地位。冷凝器属于换热器的一种，常用于空调系统中，在化工行业的应用也较为常见。冷凝器可用液体（例如水）或气体（如空气）来冷却，冷凝蒸汽可用来加热流体。一般冷凝流体的流动路线为：（1）在水冷式凝气器中走管外；（2）在气冷式凝气器中走管内[2]。本文介绍的丙烯冷凝器结构属于浮头式换热器。浮头式换热器：浮头式换热器的结构特点是两端管板之一不与壳体固定连接，可在沿壳体内轴向自由移动，该端称为浮头。当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时互不约束，当两种介质温差较大时，管束与壳体间不会产生温差应力。浮头端可设计为拆结构，使管束可以容易的插入或抽出（也有设计成不可拆的），这样

6、为检修、清洗提供了方便[3]。所以，它适用于壳体与管束壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。浮头式换热器的主要元件：换热管、管板、管箱、壳体、折流板、封头、法兰、接管等。图2-1浮头式换热器2.1换热管2.1.1换热管常见类型换热管常用形式为光管，该类型管制造方便，较为经济，但是传热效率较低。为了强化传热，换热管还可采用强化传热管，如波纹管、螺旋槽管、螺纹管等。强化传热管的主要原理是通过改变管表面或内部形貌，从而改变流体的湍动程度，..来达到强化传热的目的。由于换热器中的传热在管子的表面，从性能角度来考虑管子几何变量的选择显得重要。管子应该能承受两侧的操作温度与压力、壳

7、体和管束之间不同的热膨胀引起的热应力、管程和壳程流体的腐蚀性[2]。管子的大小由管外径和管壁厚度决定。从传热的角度来看，小管径的管子能获得较高的传热系数，从而换热器也较紧凑。但大管径的管子易于清洗，更强固，当允许的管侧压降很小时需要用到这种管子。其具体尺寸需参照相关设计手册进行选择[2]。换热管材料，管材的选择主要是根据工况条件来进行，常用材料有碳素钢、低合金钢、不锈钢、铝合金等，此外还有一些如石墨、聚四氟乙烯、陶瓷等非金属材料。2.1.2换热管排列方式换热器管的布管原则是：无论采用哪种排列，都必须使管束周围的弓形空间尽可能多布管，增大传热面积，防止壳程流体短路