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X X 大 学
本科毕业设计（论文）开题报告
课题名称：学 院：年级专业：学生姓名：指导教师：填写日期：X X X X换热器设计 X X X XXX学院 2015级过程装备与控制工程 X X XXX 2019年2月28日
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
据相关统计指出，目前石油化工行业中换热器占整个设备投资的35%，在我国2015年换热器设备产业规模已经达到769亿元，并且这一数值每年都在上升，因此，换热器设备在石油化工行业的作用至关重要[1-2]。随着这些行业的发展换热器的种类也层出不穷，有板式换热器，螺旋折流板式换热器，管壳式换热器，薄膜蒸发器，高效板式换热器，板翅式换热器，新型螺旋绕丝管壳式换热器, 矩形自支撑缩放管换热器, 振荡流热管换热器, 高通量换热器, 管程强化换热器, 扭曲椭圆管换热器等[3]。但是当前换热器仍然存在许多的问题亟待改善与解决。 如易激发流体诱导振动而导致换热管束松动，折流板与壳体间的焊接产生裂缝；壳程流体流动阻力较大，壳侧压降较大，动力耗损严重；壳程流体存在流动“死区”，死区内局部换热效果差，导致换热器整体换热率低，同时涡流内容易积垢，影响换热器的寿命[4]。针对这些问题我们正努力去完善和解决。对于传热效率方面，国内外做了大量研究与努力。目前我国主要分为管程传热强化和壳程传热强化，管程强化传热主要采用螺旋槽纹管，缩放管，横纹管，螺旋扁管，内插物管等不同形式的换热管来改变传热[4-7]。壳程传热目前主要采用改变壳程管子的支撑结构来改变壳程流体的流向强化传热。如螺旋折流板换热器[8]，折流杆换热器
[9]
，射流式换热器等。就目前来看，虽然我国近些年工业得到快速的发展，但是
就换热器方面来说我国依旧落后于国外，美国的传热研究公司，英国传热及流体服务中心他们一直致力于换热器研究，现在他们已经从对换热器的工艺研究转变为一些换热器相关软件的开发研究，通过这些软件我们可以进行动态的物性模拟，材料分析等工作，大大提高了工作效率。不仅如此，一些国内外知名学者依旧对换热器进行着各方面的研究，以使换热器得到优化。张勇，闫媛媛，杨飞等人对强化传热和壳程优化压降进行研究，王战辉、Yonggang Lei等人研究折流板对壳程流体流动的影响，O. Labbadlia研究管系的布置对管壳式换热器封头内流动分布影响，Juan Jose Cartelle Barros等人采用一种新型集成方法对管壳式换热器进行持续的优化，并且取得巨大研究进展[10-14]。
近些年来，我国工业水平快速发展，一些甚至达到了世界先进水平，同时我国人口众多，能源需求量极大，尤其是对石油等能源的需求，这就催生了我国石油化工行业的高速发展，这也推动了我们对石油化工设备的研究。在石油化工行业，换热器是最常见的设备，并且大多采用的是管壳式换热器。管壳式换热器又分为固定管板式换热器，浮头式换热器，U形管式换热器，填料函式换热器，釜
式重沸器这几类。其中固定管板式换热器设计结构和制造简单，造价费用低，传热面积大，管束拆卸方便，管程清洗维护比较方便；其缺点就是壳程无法进行清洗维护，同时两流体温差不能过大。对于U形管式换热器整体结构设计简单，焊接面较少，壳程清洗较方便，造价相对较低。但是U形管换热器的管子为U形，管内清洗比较麻烦，管束中间部分的管子更换困难，最内层的管子弯曲直径受限导致内层管间距过大，管板的利用率就无法保证。对于浮头式换热器当两流体温差较大时无温差应力的产生。但是浮头式换热器结构复杂，耗材量大，造价比较高，对浮头端密封要求非常高，容易发生内漏情况[15]。因此，综合制造工艺，设备维护，经济效益等一些方面考虑，石油化工行业中的管壳式换热器是最为常见的换热器型式。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题
在本次毕业设计中，主要研究的是常减压车间E1007换热器设计，通过给定的工艺数据，对换热器进行选型，工艺计算，结构设计，强度校核等工作。 三、研究步骤、方法及措施
（1）明确设计条件：汽油进口温度117℃，出口68.5℃，流量28529kg/h，盐水入口常温，盐水出口温度流量自定，压强壳程2MPa，管程2MPa。
（2）根据设计条件，进行工艺计算： ①确定物料性质。
②计算传热量。 ③计算逆流平均温差。 ④估算传热面积。 （3）工艺结构尺寸设计：
①确定管径，选择管长，确定管数，管子排列。 ②壳体内径，管板设计，浮头设计。
③其他部件的结构设计，如折流板，支撑板，拉杆，定距管等。 （4）强度计算： ①壁厚校核。 ②开孔补强核算。 ③筒体校核，浮头校核。
（5）绘制CAD平面图，用solidworks进行三维设计。 （6）编写计算说明书，进行答辩。
开题报告(文)
