1、 1 绪论 1.1 课题背景 随着世界性的能源危机波及到了装备制造业及石油化工这些耗材及耗能的 大户，以及国家节能减排长期国策的确立，作为能量回收装备热交换设备的 提高传热效能及降低能耗的研究被提高到了很重要的地位。这些研究归纳为以 下几个方面： （1）传热与流动研究：旨在提髙传热及压降计算的准确性，寻求提髙传热 效率，降低压降的途径。这方面研究主要涉及到：物性模拟研究、分析设计研 究（如温度场、流动分布的模拟研究等） 、传热及流动试验和工艺计算软件的开 发等。 （2）换热设备大型化、新型热交换设备的开发及降低能耗、节水的研究。 （3）强化传热的研究：如强化传热管研究、板管的研究（如板壳式、板
2、空 冷等） 。 （4）材料研究（相容性及经济性的结合） 。 （5）抗腐蚀及控制结垢的研究（涉及使用寿命及保持传热效率） 。 1.2 国内外发展概况 换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，被广泛应用于各个工业部门， 尤其在石油、化工生产中应用更为广泛。换热器分类方式多样，按照其工作原 理可分为：直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类，其中间 壁式换热器用量最大，据统计，这类换热器占总用量的 99%。间壁式换热器又 可分为管壳式和板壳式换热器两类，其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广 泛的适应性，在长期的操作过程中积累了丰富的经验，其设计资料比较齐全， 在许多国家都有了系列化标准。近年
3、来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器 的挑战,但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广 等优点,管壳式换热器目前仍是化工、 石油和石化行业中使用的主要类型换热器, 尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。目前，我国已制定了列 管式换热器的系列标准，但还有很多场合，所用列管式换热器是根据生产要求 设计的非定型设备。 管壳式换热器的效率问题是设计的核心。多年以来，国内外学者对列管式 换热器的研究工作从来都没有间断过，目前研究的焦点主要集中在高温、高压 和大型换热设备，如何优化它们的结构以提高其传热效果。这方面的研究进展 对于改善石油、化工、医药、食品等众多生产领域的生
4、产工艺、节省能源消耗、 降低生产成本、提高产品竞争能力，具有十分重要的意义。 1.3 设计目的与要求 通过此次毕业设计，培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本 技能，提高分析与解决实际问题的能力，使学生得到从事实际工作所必需的基 本训练和进行科学研究工作的初步能力。本次毕业设计通过 U 型管换热器强度 设计和结构设计结合起来，掌握典型过程设备设计的一般程序，初步掌握科学 研究的基本方法与科学论文的写作技巧与规范。 本设计要求我们熟悉过程设备设计的基本方法跟程序，熟悉相关的国家级 行业标准，掌握设计方法跟程序，能独立完成课题所规定的内容。 本次毕业设计将通过把工艺设计和机械设计结合起来，进行完整的换热器 设计，掌握化工设备设计的一般方法和步骤，熟悉和了解有关国家标准、行业 标准以及相应的设计规范，培养综合运用所学理论知识去分析、解决实际问题 的能力，使我们受到本专业工程师的系统训练。 1.4 课题简介 换热器是在工业生产中实现物料之间热量传递过程的一种设备，故又称热 交换器。它是化工、炼油、动力和原子能及许多工业部门广泛应用的一种通用 设备，是保证工艺流程和条件，利用二次能
