F180填料函式柴油机冷却器设计开题报告
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设计开题报告题目 F180填料函式柴油机换热器设计学生姓名 班级学号专业1 选题的目的与意义 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。加强用能管理,采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,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。 中国人民共和国节约能源法指出节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。”在各国下大力量寻找新的能源以及在节约能源上研究新途径,换热设备的研究受到世界各国政府以及研究机构的高度重视,在研究投入大量资金、人力资源配备足够的情况下,一批具有代表性的高效能换热器和强化传热元件诞生。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性,决定了换热器换热性能的改善,设计理论的不断创新2,企业经济的收益和工业的飞速发发展,都具有一定的积极作用,为节约能源和保护环境有显著的贡献。本课题所设计的是单壳程双管外填料函式换热器,填料函式换热器这种设备的结构特点与浮头式换热器相类似,浮头部分露在壳体以外,在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。由于采用填料函式密封结构,使得管束在壳体轴向可以自由伸缩,不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力。其结构较浮头式换热器简单,加工制造方便,节省材料,造价比较低廉,且管束从壳体内可以抽出,管内、管间都能进行清洗,维修方便。因填料处易产生泄漏,填料函式换热器一般适用于4MPa以下的工作条件,且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质,使用温度也受填料的物性限制。填料函式换热器现在已很少采用。课题任务书所给定设计参数如下:管程介质:柴油 壳程介质:水管程设计压力:1.55MPa 壳程设计压力:1.25MPa管程设计温度:185 壳程设计温度:80腐蚀余量:自定 换热面积:180m2 2 国内、外发展情况 2.1 国内情况 近年来国内在节能增效等方面改进换热器的性能,提高传热效率,减少传热面积降低压降,提高装置热强度等方面的研究取得了显著的成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率,使企业成本降低,提高了效益。根据国民经济和社会发展,“十一五”期间我国经济增长将保持年均7.5%的速度。而石化、钢铁作为支柱型产业,将继续保持快速发展的势头,这些行业的发展都将为换热器行业提供更加广阔的发展空间。据统计,在现代石油化工企业中,换热器的投资占全部投资的30%-40%,在热 电厂中,如果把锅炉也作为换热设备,换热器的投资约占电厂总投资的70%。由此可见,换热器的合理设计和良好运行对企业节约资金、能源和空间都是十分重要的。如今能源危机,为了节能降耗,提高工业生产的经济效益,要求开发适用于不同工业过程要求的高效换热设备。这些年来,换热器的开发与研究成为人关注的课题。大量的强化传热技术应用于工业装置,我国换热器产业在技术水平上获得了快速提升,板式换热器日渐崛起。与此同时,近几年,我国在大型管壳式换热器、大直径螺纹锁紧环 高压换热器、高效节能板壳式换热器、大型板式空气预热器方面也获得了重大突破。 而且,随着制造技术的进步,强化传热元件的开发,使得新型高效换热器的研究有了较大的发展,根据不同的工艺条件与换热工况设计制造了不同结构形式的新型换热器,并已在化工、炼油、石油化工、制冷、空分及制药各行业得到应用与推广,取得了较大的经济效益。 2.2 国外情况 由于制造工艺和技术水平的限制,早期的换热器只能采用简单结构,传热面积小、体积较大、笨重,如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展,管壳式换热器的单位体积具有较大的传热面积,而且传热效果较好,长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。 20世纪20年代出现板式换热器,并应用于食品工业。以板代管制成的换热器,结构紧凑、传热效果好。30年代初,瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器,用于飞机发动机的散热。30年代末,瑞典又制造出第一台板壳式换热器,用于纸浆生产。在此期间,为解决强腐蚀性介质的换热问题,人们对新型材料制成的换热器开始注意。 20世纪60年代,由于空间技术和尖端科学的迅速发展,迫切需要各种高效能紧凑型的换热器,再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展,换热器制造工艺得到进一步完善,从而推动了紧凑式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外,自20世纪60年代开始,为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要,典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。20世纪70年代中期,为了强化传热,在研究和发展热管的基础上又开发出热管式换热器。 20世纪80年代后,大量的强化传热元件被推向市场,如折流杆换热器、新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器、板壳式换热器、表面蒸发式空冷器等高效换热器。进入21世纪后,大量的强化传热技术应用于工业装置,世界换热器产业在技术水平上获得了快速提升,板式换热器日渐崛起。3 课题设计的主要步骤 3.1 准备工作 到图书馆查阅相关文献资料,了解单壳程双管程外填料函式换热器的基本原理,性能及其应用。换热器在国内外应用现状及发展趋势。了解设计理论基础,技术路线及其意义。最后理清设计步骤。 3.2 材料选择及主体、零部件结构设计 各零部件的材料选择,选择单壳程双管程外填料函式换热器的类型与结构,操作条件的选择和操作方式的选择。单壳程双管程外填料式换热器的几何设计和结构设计。 3.3 强度计算与校核 计算单壳程双管程外填料函式换热器各部件的应力大小检验其强度是否在允许范围内,按照国家压力容器安全技术规定进行计算或者核算。 3.4 加工工艺,装配程序,安全防腐 选择加工工艺,及编写装配程序,考虑安全性能及采取防腐措施。 3.5 绘制装配图及零部件图 利用AutoCAD绘图软件绘制出单壳程双管程外填料函式换热器的装备图及各个零件图。 3.6 翻译外文文献,编写说明书 将外文文献进行翻译,并按要求编写说明书。4 课题的进度安排2月1日2月13日:寻找与课题相关的参考书及文献资料。 2月14日3月1日:撰写开题报告。 3月2日3月12日:查阅文献资料,确定设计方案,开始课题设计。 3月13日4月3日:填料函式换热器的几何设计和总体设计,计算并校核。 4月4日4月18日:选择加工工艺,装配过程,考虑安全防腐等细节 。 4月19日5月5日:依据设计步骤绘制零件图,装配图。 5月10日5月21日:提交论文初稿,答辩前的准备,交论文正式稿。 5月22日5月27日:毕业答辩。 参考文献1 赵奕斌.化工设备设计全书-换热器M.北京:化学工业出版社, 2003.5.2 秦叔经,叶文邦.化工设备设计全书-换热器 .北京:化学工业出版社,2003.3 工程材料实用手册编辑委员会.工程材料实用手册M.北京:中国标准出版社, 2002.14 钱颂文.换热器设计手册M.北京:化学工业出版社,2012.6.5 范钦珊.压力容器的应力分析与强度计算M.北京:原子能出版社,1979.6 华南理工大学.化工过程及设备设计M.广州:华南理工大学出版社,2012.5.7 向寓华.化工容器及设备M.天津:高等教育出版社,2009.7 .8 魏崇光.化工工程制图(化工制图)M.北京:化学工业出版社,1994.1.9 喻健良.化工设备机械基础M.大连:大连理工大学出版社,2011.7.10 董其伍.换热器M.北京:化学工业出版社,2014.12.11 杨兰.化工设备M北京:化学工业出版社,2015.8.12 JB/T4712-2007 ,容器支座S13 Jonghyeok Lee,Kwan-Soo Lee.Correlations and shape optimization in a channel with aligned dimples and protrusions J. International Journal of Heat and Mass Transfer . 2013.14 heat transfer on dimples in a staggered arrangement J. International Journal of Heat and Fluid Flow . 2012.15 Yu Rao,Yamin Xu,Chaoyi Wan.An experimental and numerical study of flow and heat transfer in channels with pin fin-dimple and pin fin arrays J. Experimental Thermal and Fluid Science . 2013.指导教师批阅意见 指导教师(签名): 年 月 日
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