裂解氣冷卻器設計開題報告

1、<p>　　一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　裂解氣是由原油、重油或輕油裂解所生成的氣體。主要成分是低分子量的烯烴和烷烴。經(jīng)化學加工可得各種有機化工原料，也可直接作氣體燃料。在國民經(jīng)濟生活生產(chǎn)中具有重要的作用。冷卻器是換熱器的一類，用以冷卻流體。管殼式換熱器是目前應用最廣泛的一種換熱設備。其突出的優(yōu)點是：單位體積設備所能提供的傳熱面積較大，結構堅固，尤其適合在高溫、

2、高壓、大型裝置中應用。主要有固定管板式、浮頭式、U形管式等結構形式[1]。</p><p>　　國內對于換熱器的研究起步比較晚、經(jīng)驗比較少。對各型換熱器的強化換熱技術的研究主要集中在換熱器各部件的參數(shù)優(yōu)化以及內流體流態(tài)的變化[2]。近年由于制造技術、材料科學技術的不斷進步和傳熱理論研究的不斷完善，有關換熱器的節(jié)能設計和應用越來越引起關注[3]。杭州華東化工裝備有限公司研制的新型高效螺旋折流板換熱器——全封閉流道連

3、續(xù)型無中心管螺旋折流板換熱器在應用后傳熱效率較之前提高了79.8%[4]。此外從板式換熱器改進而來的新型微板點波換熱器，在壓力損失、整體傳熱系數(shù)、可靠性和經(jīng)濟性方面有很大的提高[5]。在強化傳熱方面，主動技術（主要有機械方法、表面振動、流體振動、電磁場、引射、虹吸等技術）大多處于試驗階段；被動技術（主要有表面延伸、表面處理、粗糙表面、產(chǎn)生渦旋流、改變表面張力及流體添加劑等技術）的許多方法已經(jīng)廣泛應用到工業(yè)應用中。我國在被動技術研究上也取

4、得了較大的成績[6]。</p><p>　　國外在換熱器研究方面?zhèn)戎攸c各不相同?？偟膩碚f在換熱器的處理表面、位移強化、漩渦流、表面張力、多孔結構、誘導流等方面都有比較深入的研究[1]。在研究方法上面，現(xiàn)在更多的是采用分析設計的方法。分析設計是近代發(fā)展的一門新興學科，美國ANSYS軟件技術一直處于國際領先技術，通過分析設計可以得到流體的流動分布場，也可以將溫度場模擬出來，這無疑給流路分析法技術帶來發(fā)展，同時也給常規(guī)

5、強度計算帶來更準確、更便捷的手段。在超常規(guī)強度計算中，可模擬出應力的分布圖，使常規(guī)方法無法得到的計算結果能更方便、快捷、準確地得到，使換熱器更加安全可靠。這一技術隨著計算機應用的發(fā)展，將帶來技術水平的飛躍。將會逐步取代強度試驗，擺脫實驗室繁重的勞動強度[12]。</p><p>　　二、研究的基本內容，擬解決的主要問題 </p><p>　　本課題研究的主要內容為：</p>

6、<p>　　1．工藝計算：裂解氣流量276526kg/h，操作壓力3.761Mpa，進口溫度138.9℃，出口溫度為70℃，冷卻介質為循環(huán)水，循環(huán)水初始溫度為32℃，流量為445200kg/h，操作壓力為0.45Mpa。按此條件設計冷卻器。</p><p>　　2．進行換熱器的結構設計，進行各主要構件的強度計算。</p><p>　　3．編制設計計算說明書，字數(shù)20千字以上，外文

7、資料翻譯3千字以上，設計圖紙繪圖量6A1以上。</p><p>　　擬通過本課題，加強對換熱器的了解，有更加深入的認識，并結合相關報道融入較為先進的設計理念，從而提高整體的換熱效率。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施 </p><p>　　1．通過參考文獻書籍了解管殼式換熱器的發(fā)展及現(xiàn)狀以及近年的研究動態(tài)，進一步深入了解管殼式換熱器設計方面的知識，以及換

8、熱器常見的腐蝕、結垢等問題</p><p><b>　　2．工藝計算：</b></p><p>　　(1) 根據(jù)流體種類、冷卻介質流量、進出口溫度等計算傳遞熱量</p><p>　　(2) 選擇換熱器材料并根據(jù)介質特性等因素選擇換熱器類型</p><p>　　(3) 確定參與換熱的兩種流體的流向,</p>

9、<p>　　(4) 根據(jù)經(jīng)驗初選傳熱系數(shù)K,估算傳熱面積</p><p>　　(5) 根據(jù)傳熱面積，初步確定換熱器的基本參數(shù)（管徑、管程數(shù)、管子排列方式等）</p><p>　　(6) 進行傳熱系數(shù)的校核和阻力降的計算，確定換熱器類型并進行機械設計</p><p><b>　　3．機械設計</b></p><p&g

10、t;　　(1) 殼體和管箱壁厚的計算</p><p>　　(2) 管子與管板以及殼體與管板連接結構設計</p><p>　　(3) 管板厚度計算</p><p>　　(4) 折流板、支持板等零部件的結構設計</p><p>　　(5) 換熱管與殼體在溫差和流體壓力聯(lián)合作用下的應力計算并進行穩(wěn)定性校核</p><p>　

11、　(6) 接管、接管法蘭、容器法蘭、支座等的選擇及開孔補強設計</p><p>　　4．最后完成繪圖任務并編寫說明書</p><p><b>　　四、研究工作進度 </b></p><p>　　1．第1—3周檢索相關技術資料，熟悉畢業(yè)課題，完成外文資料翻譯。</p><p>　　2．第4—7周完成初步方案設計，進行工藝計

12、算和強度計算。</p><p>　　3．第8—11周完成換熱器的總體結構設計，繪制設備總圖。</p><p>　　4．第12—14周繪制換熱器的零部件圖。</p><p>　　5．第15—16周撰寫設計說明書，并答辯。</p><p><b>　　五、主要參考文獻 </b></p><p>　　1

13、 陸璐. 換熱器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇, 2011, 10（2）: 49～50</p><p>　　2 汪波, 茅靳豐, 耿世彬等. 國內換熱器的研究現(xiàn)狀與展望. 制冷與空調, 2010, 24（5）: 61～65</p><p>　　3 張海龍. 管殼式換熱器的研究與進展. 化工進展, 2006, 25（5）: 57～61</p><p>　　4

14、 伍肇梅, 黃余分, 胡偉, 魏文建. 一種新型板式換熱器. 制冷與空調,2011, 11（4）: 100～102</p><p>　　5 張興剛. 管殼式換熱器升級換代. 石油和化工設備, 2011（14）: 34</p><p>　　6 王豐華. 管殼式換熱器強化傳熱技術進展. 硫酸工業(yè), 2009（2）:13～17</p><p>　　7 解小鑾. 管

15、殼式換熱器設計的幾個問題. 石油和化工設備, 2011, 14（6）: 23～24</p><p>　　8 李其倫. 循環(huán)水冷卻器泄漏的原因和查漏方法. 化工機械, 2010, 38（2）: 165～166</p><p>　　9 王海波, 張 崢, 張一鈞. 變換氣／循環(huán)水冷卻器失效分析. 石油化工設備, 2011, 40（4）: 95～96</p><p>

16、　　10 孫兵. 蒸發(fā)式空氣冷卻機組中蒸發(fā)冷卻器的設計. 機械工程師, 2011, 10（3）: 58～60</p><p>　　11 王超. 冷凝冷卻器腐蝕原因分析及防腐對策. 石化技術, 2009, 16（2）: 27～33</p><p>　　12 張文林等. 管殼式換熱器設計和運行中存在的問題分析. 河北工業(yè)大學成人教育學院學報, 2006, 21（4）: 22～24</p&

17、gt;<p>　　13 S. Sun, M. Brandt, M. S. Dargusch. Machining Ti-6Al-4V alloy with cryogenic compressed air cooling. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2011(50): 933~942</p><p>　　14

18、Vishal S. Sharma, ManuDogra, N. M. Suri. Cooling techniques for improved productivity in turning. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2009(49): 435~453</p><p>　　15 A. Fouda, Z. Melikyan

19、. A simplified model for analysis of heat and mass transfer in a direct evaporative cooler. Applied Thermal Engineering, 2011(31): 932~936</p><p><b>　　六、指導教師意見 </b></p><p><b>　

20、　指導教師簽字： </b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　七、系級教學單位審核意見：</p><p>　　審查結果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 </p><p><b>　　負責人簽字：</b></p>