开题报告--U形管式换热器设计

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1、 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目：U 形管式换热器设计 院 系： 化工装备学院 专业班级：过程装备与控制工程 学生姓名： 指导教师： 指导教师评阅意见 指导教师签字： 年 月 日 1 1、选题的目的及意义 1.1、选题的目的 毕业设计的选题要按照所学专业培养目标确定，要围绕本专业、学科选择有 一定理论与实用价值且具有运用课程知识、能力训练的题目。本次设计的题目是 U形管式换热器设计。它属静设备中一种比较常见的管壳式换热器。节约能源是 当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源利用率 的一系列行为。加强能源利用，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可 以承受

2、的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排 放、制止浪费，有效、合理地利用能源。目前，在我国石油化工产业换热器受到 普遍的重视，而换热器的广泛应用，决定了换热器换热性能的改善设计理论的不 断创新， 对企业经济的收益和工业的飞速发展都具有一定的积极作用必将为节约 能源和保护环境有显著的贡献。 1.2、选题的意义 近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上 涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨 大的供给缺口需要进口来弥补。 未来，国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求， 如环保、节能型产品将是今后发

3、展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性 化、多样化的需求趋势强烈。 因此，作为过程装备与控制工程专业的毕业生，在今后的工作中接触最多的 就应该是各种压力容器。在化工厂的各种压力容器中，最常见的就是换热器。因 此，在毕业设计时，通过自己的努力设计出一台换热器，可以巩固以前学过的专 业知识，更为将来到化工厂中的工作打下良好基础。设计这样一台换热器，无论 是对以往知识的总结，还是对将来的工作都有着很重要的意义。 2、国内外的现状和发展趋势 国内方面，各研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件 方面华南理工大学相继开发出表面多孔管、波纹管、纵横管等；天津大学在流路 分析法、振动方面研

4、究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入研究；西安大 学在板翅式换热器研究方面已取得初步成果 1 。 这些技术成果为国民经济的快速 发展，为中国炼油、化工工业的发展起到了决定作用，也使中国传热技术水平步 入国际先进水平。 目前换热器正向物性模拟研究、分析设计研究、大型化及耗能研究、强化技 2 术研究、新材料研究、控制结垢及腐蚀研究等方面发展，从而继续提高设备的传 热效率 2 。促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准系列化，并在广泛的范 围内继续向大型化发展，向高效、节能、占地面积小、成本低、安全可靠的方向 发展。 对国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器仍占较大比例。虽然各种其它 形式换热器

5、的竞争力在上升，但管壳式换热器仍占较重要的地位。随着动力、石 油化工工业的发展，其设备也继续向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器 在结构方面也有不少新的发展。现就几种新型换热器的特点简介如下： (1) 折流杆换热器 折流杆换热器是以折流杆取代折流板，在管外改善流体的流动方式，减少折 流板造成的流动死区和停滞区， 并且使流体在折流杆后产生有效的 “涡流” 效应， 从而达到强化传热的果， 同时起到了降低流体阻力和消除换热管的震动造成的损 伤、失效等作用 3 。 (2) 波纹管换热器 波纹管换热器是将换热管加工成内外均呈连续波纹曲线的波纹管， 使管子的 纵向截面成波形，由相切的大小圆弧构成，由于

6、管内流体的流动截面不断变化， 使流体的扰动增加而使传热强化。 根据使用测试结果其管内放热系数可较光管提 高 34 倍，同时壳程的换热系数也可得到一定程度的提高，使总放热系数提高 12 倍，目前该技术已在许多热网换热器中应用 4 。同时在原油加热器及压缩机 冷凝器中均取得了良好的效果。 此外波纹管换热器在解决管内结垢问题上也起到 了明显的作用。 (3) 螺旋槽管换热器 螺旋槽管换热器是将换热管表面加工成螺旋形的凹槽， 在管内形成螺旋形凸 肋的异型管。流体在管内流动时受螺旋槽的导引，靠近壁面的流体顺螺纹旋转， 螺旋形的凸肋使流体产生周期性的扰动，这样可以使流体边界层减薄，并加剧流 体的扰动，因而使传热强化。一般其管内放热系数为光管的 1.52.5 倍，总的放 热系数可提高 0.51 倍。 目前这项技术在工业锅炉和其它换热器设备中得到广泛 应用。 (4) 螺旋翅片管和纵向翅片管换热器 螺旋翅片管换热器是将换热管上螺旋缠绕高频焊接扁钢， 纵向翅片管换热器 是将换热管圆周上沿轴线方向、高频焊接形翅片。两种热交换器都