【正文】 bstract .............................................................................................................Ⅱ 第一章 緒論 .......................................................................................................1 課題背景 ................................................................................................1 研究的目的和意義 ................................................................................7 本次設(shè)計簡介 ................................................................................................7 第二章 換熱器的應(yīng)用及發(fā)展和分類特點(diǎn) .........................................................9 換熱器的應(yīng)用及發(fā)展 ............................................................................9 換熱器的分類及特點(diǎn) ..........................................................................10 第三章 換熱器設(shè)計方案確定 ...........................................................................13 本次的設(shè)計要求 ..................................................................................13 確定設(shè)計方案 ......................................................................................13 完成設(shè)計所具備的工作條件及解決辦法 ..........................................13 本章小結(jié) ..............................................................................................14 第四章 研究步驟、方法及設(shè)計產(chǎn)品的確定 ...................................................15 原始數(shù)據(jù) ..............................................................................................15 流體的物性參數(shù) ..................................................................................15 傳熱量及平均溫差 ..............................................................................15 估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu) ..............................................................16 管程計算 ..............................................................................................19 殼程結(jié)構(gòu)及殼程計算 ..........................................................................19 需用傳熱面積 ......................................................................................22 阻力計算 ..............................................................................................23 封頭、殼體和固定管板的尺寸確定 ..................................................23 浮頭箱和浮頭的尺寸確定 ................................................................24 殼體法蘭和支座的確定 ....................................................................26 本章小結(jié) ............................................................................................30 結(jié)論 .....................................................................................................................31 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................32 致謝 .....................................................................................................................34 附錄 1 開題報告 ................................................................................................35 Ⅲ 附錄 2 文獻(xiàn)綜述 ............................................................................................... 40 附錄 3 譯文 ....................................................................................................... 44 附錄 4 譯文原文 ............................................................................................... 52 第一章 緒論 1 第一章 緒論 課題背景 （ 1）我國換熱器發(fā)展前景 換熱器（熱交換器）是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式（混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器）、蓄熱式（蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體（填料）表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器）和間壁式（隨間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進(jìn)行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換 熱器，這類換熱器應(yīng)用最廣）三類。由于介質(zhì)腐蝕性不高，所以選用 20 鋼為換熱管的材料。這部分是對管板、接管、法蘭等具體零件的設(shè)計和選用。在流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。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。 本次我的設(shè)計題目是減二中 /原油冷卻器，換熱器形式選用管殼式換熱器中的浮頭式。換熱器種類很多，根據(jù)冷、 熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。進(jìn)口溫度為 39℃，出口溫度為 29℃。 ，文獻(xiàn)綜述、開題 報告等。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 學(xué)院：車輛與能源學(xué)院 系級教學(xué)單位：熱能與動力工程系 學(xué) 號 080113020214 學(xué)生 姓名 任曉 專 業(yè) 班 級 熱能與動力工程08級 2班 題 目 題目名稱 浮頭式換熱器（Ⅱ型）設(shè)計 題目類型 畢業(yè)設(shè)計 題目性質(zhì) 工程設(shè)計 題目來源 科研實際 主 要 內(nèi) 容 、收集； ，主要是換熱面的計算。 。 基 本 要 求 15t/h的 T1煤油由 150℃冷卻到 50℃，冷卻劑選為循環(huán)冷卻水。 （Ⅱ型）的換熱器 ：總裝配圖一張；零件圖 3張 參 考 資 料 《熱交換器原理與設(shè)計》（第二版），史美中 王中錚，東南大學(xué)出版社； 《換熱器設(shè)計手冊》，錢頌文，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021； 《板式換熱器工程設(shè)計手冊》，楊崇麟，機(jī)械工業(yè)出版社， 1994； 周 次 1— 4周 5— 8周 9— 12周 13— 16周 17周 應(yīng) 完 成 內(nèi) 容 熟悉課題檢索資料，完成外文資料翻譯、文獻(xiàn)綜述、開題報告 完成初步方案設(shè)計，進(jìn)行裝置技術(shù)參數(shù)計算 技術(shù)設(shè)計及 相關(guān)計算 繪制技術(shù)工程圖 零部件圖 技術(shù)設(shè)計繪圖 撰寫、完善畢業(yè)論文 答辯 指導(dǎo)教師：于敏之 職稱：副教授 2021年 3月 6 日 系級教學(xué)單位審批： 年 月 日 Ⅱ 摘要 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。在三類換熱器中，間壁式換熱器應(yīng)用最多，管殼式換熱器是間壁式換熱器的主要類型。 首先是根據(jù)給定的工藝參數(shù)進(jìn)行前期的工藝計算，這部分的主要目的是確定浮頭式換熱器的具體型號，以及一些對接下來的結(jié)構(gòu)設(shè)計有影響的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。其中初步選型后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。 其次是結(jié)構(gòu)計算。材料選用方面：對于主要承壓元件選用 Q345R 為材料。材料的選用與制造成本緊密相連，所以應(yīng)該在保證設(shè)計要求的前提下盡量降低成本。 在我國換熱器的制造技術(shù)遠(yuǎn)落后于外國，由于制造工藝和科學(xué)水平的限制，早期的換熱器只能采用簡單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式換熱器等。 在我國隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。完善的換熱器在設(shè)計 或選型時應(yīng)滿足以下基本要求： 合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件； 結(jié)構(gòu)安全可靠； 便于制造、安裝、操作和維修； 經(jīng)濟(jì)上合理。為了節(jié)能將耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，要求開發(fā)適用于不同工業(yè)過程要求的高效換熱設(shè)備。當(dāng)今換熱器技術(shù)的發(fā)展以 CFD（計算流體力學(xué)技術(shù)）、模型化技術(shù)、強(qiáng)化傳熱技術(shù)等形成一個高技術(shù)體系。狹義的燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 強(qiáng)化傳熱系數(shù)指提高流體和傳熱之間的傳熱系數(shù)。 因此最近十幾年來，強(qiáng)化傳熱技術(shù)受到了工業(yè)界的廣泛重視，得到了十分迅速的發(fā)展，凝結(jié)是工業(yè)中普遍遇到的另一種相變換熱過程，凝結(jié)換熱系數(shù)很高，但經(jīng)過強(qiáng)化措施還可以進(jìn)一步提升換熱效率。珠狀凝結(jié)的換熱系數(shù)可比通常的膜狀凝結(jié)高 5~10 倍，由于水和有機(jī)液體能潤濕大部分的金屬壁面，所以應(yīng)采用特殊的表面處理方法（化學(xué)覆蓋法、聚合物涂層法和電鍍法等），使冷凝液不能潤濕壁面，從而形成珠狀凝結(jié)。 冷卻表面的粗糙化 粗糙表面可增加凝結(jié)液膜的湍流度，亦可強(qiáng)化凝結(jié)換熱。值得注意的是，當(dāng)凝結(jié)液膜增厚到可將粗糙壁面淹沒時，粗糙度對增強(qiáng)凝結(jié)換熱不起作用。 采用擴(kuò)展表面 在管外膜狀凝結(jié)中常常采用低肋管，低肋管不但增加換熱面積，而且由于冷凝流體的表面張力，肋片上形成的液膜較薄，因此其凝結(jié)換熱系數(shù)可比光管高 75%~100%。螺旋槽管，管子內(nèi)外壁均有螺紋槽，既可強(qiáng)化冷凝換熱，又可強(qiáng)化冷卻側(cè)的單相對流換熱，與光管相比其凝結(jié)強(qiáng)度可提高 35~50%。 管內(nèi)凝結(jié)換熱的強(qiáng)化 擴(kuò)展表面法 采用內(nèi)肋管是強(qiáng)化管內(nèi)凝結(jié)的最有效的方法，試驗表明，其換熱系數(shù)比光管高 20~40%。 第一章 緒論 3 采用流體旋轉(zhuǎn)法 采用螺旋槽管等流體旋轉(zhuǎn)法可以強(qiáng)化凝結(jié)換熱。 改變傳熱面形狀 改變傳熱面形狀的方法有多種，其中用于無相變強(qiáng)化傳熱的有橫波紋管、螺旋螺紋管和縮放管，還有螺旋扁管和偏置折邊翅片管。 值得注意的是，在強(qiáng)化凝結(jié)換熱之前，