【導(dǎo)讀】，主要是換熱面的計算。，文獻(xiàn)綜述、開題報告等。15t/h的T-1煤油由150℃冷卻到50℃，冷卻劑選為循環(huán)冷卻水。溫度為39℃，出口溫度為29℃。換熱設(shè)備是煉油廠的典型設(shè)備，主要用于原有和油品等的換熱或冷卻。管殼式換熱器是間壁式換熱器的主要類型。油冷卻器，換熱器形式選用管殼式換熱器中的浮頭式。工藝計算的大體內(nèi)容為傳熱面積計算、初步選型、傳熱系數(shù)校核、有。效平均溫度差、校核傳熱面積、流體助力計算、壁溫計算。要對初選的傳熱系數(shù)進(jìn)行校核，如果不合格要要重新選型、反復(fù)試算。體阻力校核部分要考慮操作成本與制造成本的平衡關(guān)系。這部分是對管板、接管、法蘭等具體零件的設(shè)計和選。不高，所以選用20鋼為換熱管的材料。所以應(yīng)該在保證設(shè)計要求的前提下盡量降低成本。

　　

【正文】 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 殼體法蘭和支座的確定 壓力容器和管道法蘭聯(lián)接中，常用的密封面型式有以下三種。 （ 1）平面型密封面 密封表面是一個突出的光滑平面（又稱突平面）。這種密封面結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于進(jìn)行防腐襯里。但螺栓上緊后，墊圈材料容易往兩側(cè)伸展，不易壓緊，用于所需壓緊力不高且介質(zhì)無毒的場合。 （ 2）凹凸型密封面 它是由一個凸面和一個凹面所組成，在凹面上放置墊圈，壓緊時，由于凹面的外側(cè)有擋臺，墊圈不會擠出來。 （ 3）榫槽型密封面 密封面是由一個榫和一個槽所組成，在墊圈放在槽內(nèi)。這種密封面規(guī)定不用非金屬軟墊圈，可采用纏繞式金屬包 墊圈 ， 易獲得良好的密封效果。它適用于密封易燃、易爆、有毒介質(zhì)。密封面的凸面部分容易破壞，運輸與裝拆時都應(yīng)注意。 在選取密封面時綜合考慮介質(zhì)因素和裝拆的因素，殼體法蘭均采用凹凸面型密封面，管箱接管法蘭采用平面型密封面，殼體接管法蘭采用凹凸型密封面。 根據(jù)前面算出的此次設(shè)計的換熱器殼體、封頭的公稱直徑為 600mm，浮頭箱的公稱直徑為 700mm，管程接管為 80mm，殼程接管為 128mm，為了便于工人們的生產(chǎn)、節(jié)省成本，故在法蘭選擇的方面上也選擇 JB/T47032021標(biāo)準(zhǔn)對焊法蘭，如圖 43~47所示，管口的 具體尺寸如表 41所示。 圖 43 殼體與封頭連接法蘭（兩個） 第四章 研究步驟、方法及設(shè)計產(chǎn)品的確定 27 圖 44 殼體與浮頭箱連接法蘭（殼體側(cè)） 圖 45 殼體與浮頭箱連接法蘭（浮頭箱側(cè)） 圖 46 殼程接管法蘭 圖 47 管程接管法蘭 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 表 41 管口表 臥式設(shè)備一般采用兩個鞍座。這是因為基礎(chǔ)水平高度有可能不一致，如果使用多個支座，將會造成支座反力分布不均勻，從而引起設(shè)備的局部應(yīng)力增大，因此采用兩個支座。 采用雙支座時，一個鞍座為固定支座，地腳螺栓為圓孔；另一個鞍座為活動支座，地腳螺栓為 長圓孔，配合兩個螺母，第一個螺母擰緊后，倒退一圈，然后再用第二個螺母鎖緊。這樣，可以使設(shè)備在溫度變化是自由伸縮。 如圖 48所示 圖 48 鞍式支座 δ 4Ⅰ型Ⅱ型第四章 研究步驟、方法及設(shè)計產(chǎn)品的確定 29 本換熱器為臥室內(nèi)壓容器，應(yīng)該選用鞍式支座，依照 JB/T471292 雙鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)，選用 mmDN 600? B1 型鞍式支座，具體尺寸如表 42 所示。 表 42 鞍座尺寸 公稱直徑ＤＮ 允許載荷Ｑ（ＫＮ） 鞍座高度h 底板 腹板 筋板 墊板 螺栓間距l(xiāng)2 鞍座質(zhì)量（ kg） 增加１００ mm高度增加的質(zhì)量（ kg） l1 b1 1? 2? l3 b3 3? 弧長 b4 4? e 600 165 200 550 150 10 8 300 120 8 710 200 6 36 400 24 5 鞍式支座在換熱器上的布置應(yīng)該按照下列原則確定： （ 1） 當(dāng) LLmmL B )~(3000 ?? 時，取 ； （ 2） 當(dāng) LLmmL B )~(3000 ?? 時，取 ； （ 3） 盡量使 CL 和 39。CL 相近，如圖 49所示。 圖 49 鞍式支座轉(zhuǎn)配尺寸 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 在本換熱器設(shè)計中 mmLB 4112? ， mmLL CC 65539。 ?? 。 本章小結(jié) 經(jīng)過前面的傳熱計算、結(jié)構(gòu)計算、阻力計算和工程計算得出此次浮頭式（Ⅱ型）換熱器的一些結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸，具體詳細(xì)的裝配尺寸和零件尺寸會在四張工程制圖里表現(xiàn)出來。換熱器的主要數(shù)據(jù)如表 43所示。 表 43 換熱器的主要數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 殼徑 ND 600mm 管尺寸 162。 管程數(shù) Np（ N） 2 管長 l（ L） 管數(shù) n 144 管排列方式 正三角形排列 傳熱面積 39。1F 2m 管心距 32mm 結(jié)論 31 結(jié)論 通過六個月的辛苦努力，我的畢業(yè)設(shè)計終于圓滿完成。雖然做的過程很辛苦，但是看到自己的成果，我感到很欣慰。作為大學(xué)四年的最后一道大作業(yè) —— 畢業(yè)設(shè)計，使我在各個方面都有了很大的提高，收獲很大。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：通過在設(shè)計 中經(jīng)常查資料提高了我們檢索和查閱資料的能力；進(jìn)一步扎實了所學(xué)的理論知識，對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識進(jìn)行了一次綜合應(yīng)用和系統(tǒng)復(fù)習(xí)；思維方式和設(shè)計思想更加全面化和系統(tǒng)化。養(yǎng)成了勤學(xué)好問的習(xí)慣，敢于面對困難，能夠獨立的查找和解決問題，也提高了自己的創(chuàng)新能力。將理論知識和生產(chǎn)實際相結(jié)合，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了很好的基礎(chǔ)，但是，設(shè)計過程中仍然存在不足之處，有的問題還需要進(jìn)一步展開研究。具體如下： (1) 管子的脹接沒有進(jìn)行分析計算； (2)由于管程與殼程的分程使管子的排列不均勻，故存在旁流與側(cè)流的問題，此問題尚未進(jìn)行 分析； (3)通常在進(jìn)液管口有擋板控制流速和引流，此結(jié)構(gòu)尚未設(shè)計。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 參考文獻(xiàn) [1] 朱聘冠 .換熱器原理及計算 [M].北京 ：清華大學(xué)出版社， 1987 [2] 史美中，王中錚 .熱交換器原理與設(shè)計 [M].北京：東南大學(xué)出版社， 1996 [3] 錢頌文 .換熱器設(shè)計手冊 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [4] 莊俊，徐通明，石壽椿 .熱管與熱管換熱器 [M].上海：上海交通大 學(xué)出版社， 1987 [5] 董大勤 .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1990 [6] 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)編 寫組 .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) [M].北京：石油化學(xué) 工業(yè)出版 社， 1978 [7] 趙克勤，王秀珍，王正 .石油化工容器及設(shè)備 [M].武漢：華中理工 大學(xué)出版社， 1990 [8] [美 ]賈瓦特 [M].北京：中國石化出版 社， 2021 [9] 顧芳珍，陳國桓 .化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ) [M].天津：天津大學(xué)出版社， 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于老師給了我很大的幫助和支持。在設(shè)計中，我經(jīng)常遇到一些問題難以解決，當(dāng)我?guī)е鴨栴}去請教時，他都不是直接給出答案，而是旁敲側(cè)擊的給我一些指引，讓 我充分發(fā)揮自己的思維，一步步地將問題慢慢的解決。每次遇到做得不好的地方，老師都給我耐心的講解和分析。他告訴我們考慮問題要從多方面考慮，每次同他討論一些問題都讓我受益匪淺。他一絲不茍的作風(fēng)是我學(xué) 習(xí)中的榜樣； 他 循循善誘的教導(dǎo)思路給予我無盡的啟迪 。在此我衷心的感謝指導(dǎo)老師于敏之教授，謝謝！在設(shè)計過程中還得到了其他老師及同學(xué)的大力幫助在此一并表示最衷心的感謝！ 附錄 1 35 附錄 1 開題報告 燕 山 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題名稱： 鍋爐用水系統(tǒng)集成設(shè)計 學(xué)院（系 ）： 車輛與能源學(xué)院 年級專業(yè)： 08熱能與動力工程 2 班 學(xué)生姓名： 任曉 指導(dǎo)教師： 于敏之 完成日期： 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 一、 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 換熱器是進(jìn)行熱交換操作的通用工藝設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)部門，尤其在石油、化工生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛。以煉油廠為例，換熱器占設(shè)備總金屬消耗量的 20%左右。它既是工藝流程中的重要裝備，同時又是企業(yè)減少能源消耗、降低生產(chǎn)成本的主要手段。因 此換熱器技術(shù)水平是煉油廠先進(jìn)程度的重要標(biāo)志之一。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代后，隨著石化行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，國外換熱器技術(shù)也有了顯著的進(jìn)步。首先在換熱器兩個傳熱界面之一的管程采用了螺紋管、異形管、內(nèi)插物等強(qiáng)化傳熱新技術(shù)，使管程傳熱有了較大的突破。但是從間壁傳熱原理上講，控制一臺換熱器傳熱效率的是傳熱能力相對較差一側(cè)的傳熱能力，而這一側(cè)往往是殼程。于是美國人首先發(fā)明了折流桿列管式換熱器。首先它的軸向流動方式，減少了殼程流體的滯流、回流和死區(qū)，提高了佩克萊常數(shù) Pe 值，減少了壓降和污垢沉積；而且桿后的卡門渦街脫 落效應(yīng)在傳熱管子表面產(chǎn)生紊流，提高了殼側(cè)膜傳熱系數(shù)。折流桿的夾持作用又抑制了破壞性振動，使換熱器大型化成為可能。但是折流桿傳熱器不是萬能的，它有著自己的局限性，特別在低 Re 數(shù)、高粘度介質(zhì)中很難形成有效卡門渦街，達(dá)不到高傳熱效率的要求。為進(jìn)一步提高殼程傳熱能力，于是產(chǎn)生了螺旋折流板式列管換熱器。螺旋折流板換熱器殼程中的介質(zhì)既不是橫向流，也不是縱向流，而是一種螺旋狀斜向流，該種流動方式能適用包括高粘原油、渣油在內(nèi)的所有介質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)顯著地提高了換熱效率，大幅度降低了壓力降，控制了振動造成的破壞，減少了污垢沉 積的可能性，為換熱器的大型化提供了廣闊的前景。 我國現(xiàn)行服役的換熱器大多采用 20 世紀(jì) 50 年代國外早期的設(shè)計結(jié)構(gòu)，換熱效率較低、阻力降大、易結(jié)垢，停工檢修頻繁。幾十年來，雖然作了一些改進(jìn)，但基本保持原設(shè)計思想，尤其是殼程介質(zhì)的流動方式幾乎沒有太大的改進(jìn)，仍沿襲傳統(tǒng)的垂直弓形板橫向流，使得換熱器總傳熱系數(shù) K 值一直停滯在較低狀態(tài)。 由于制造技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和傳熱理論研究的不斷完善，有關(guān)換熱器的節(jié)能設(shè)計和應(yīng)用越來越引起關(guān)注，特別是近年來，能源與材料附錄 1 37 費用的不斷增長極大地推動了對高效節(jié)能換熱器的 研究，地下工程空間有限，高效率的換熱器能節(jié)約地下工程的使用空間和能源。目前，節(jié)能減排已成為我國“十二五”期間重要戰(zhàn)略的舉措，高效節(jié)能換熱器的研究也成為當(dāng)今地下?lián)Q熱領(lǐng)域研究的熱點。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題： 管殼式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的一種換能設(shè)備，如何有效地改善其傳熱性能一直為人們所關(guān)心，強(qiáng)化傳熱則是改善其傳熱性能的重要手段。管殼式換熱器的強(qiáng)化傳熱主要分為管程強(qiáng)化傳熱和殼程強(qiáng)化傳熱兩個主要方面，而殼程強(qiáng)化傳熱一直是研究的重點。殼程支撐結(jié)構(gòu)在作為管束支撐的同時又起到擾動殼程流體、強(qiáng)化殼程傳 熱的作用，因此合理的殼程支撐結(jié)構(gòu)不僅影響換熱器的機(jī)械性能，對其傳熱和流動阻力性能的提高也起著很重要的作用。合理的殼程支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足以下幾個要求：對管束起到良好的支撐；有效的對殼程流體形成擾動以滿足換熱器的傳熱和流動阻力性能；因此此次的研究目的主要傾向于通過被動強(qiáng)化來提高管殼式換熱器的強(qiáng)化傳熱，當(dāng)然合理的支撐結(jié)構(gòu)是研究的重點，充分考慮流體在交換器中的對流情況來設(shè)計出高效率的熱交換器。 三、研究步驟、方法及措施： 1. 根據(jù)熱能與動力原理，對換熱器進(jìn)行實驗研究，并得到換熱器的殼程傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式和流阻準(zhǔn)則關(guān)系式 。 2. 對同樣結(jié)構(gòu)尺寸的換熱器進(jìn)行實驗研究，以便與所研究的換熱器進(jìn)行性能比較。 3. 根據(jù)以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)的幾種換熱器性能評價方法對所研究的換熱器進(jìn)行性能評價和比較。 4. 根據(jù)以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的換熱器性能評價方法對所研究的換