螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書】

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)院（系）機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指導(dǎo)教師/職稱 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)2.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間： 年 3 月 日 年 6 月 日3.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）畢業(yè)設(shè)計(jì)所需資料：錢頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002史美中,王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)M.南京：東南大學(xué)出版社，1989潘國(guó)昌,郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，1996尾花英朗著,徐忠權(quán)譯.熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：石油工業(yè)出版社,1982原始數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)要求：換熱器換熱面積為 20 平方米;介質(zhì) 溫度() 工作壓力（MPa ）貧油 180 165粗苯 富油進(jìn)口90出口1401粗苯產(chǎn)量3畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 應(yīng)完成的主要內(nèi)容1）換熱器發(fā)展概述2）方案設(shè)計(jì)3）換熱計(jì)算4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5）換熱性能預(yù)測(cè)及分析6）殼體的有限元分析4畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 的目標(biāo)及具體要求畢業(yè)設(shè)計(jì)文說(shuō)明書：字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬(wàn)字或 1.2 萬(wàn)字篇幅的內(nèi)容；翻譯：與研究課題有關(guān)的譯文不少于 3 千漢字（或 2 萬(wàn)印刷字符的外文原文的翻譯） ；閱讀與研究課題相關(guān)的有代表性的參考文獻(xiàn)資料 15 篇以上。繪圖要求：（1）總裝圖 1 張， （2）零件圖 2 張（3）實(shí)體圖6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求AutoCAD、Aspen Plus、Ansys上機(jī) 200 小時(shí)。任 務(wù) 書 批 準(zhǔn) 日 期 年 3 月 日 教 研 室 (系 )主 任 (簽 字 ) 任 務(wù) 書 下 達(dá) 日 期 年 3 月 日 指 導(dǎo) 教 師 (簽 字 ) 完 成 任 務(wù) 日 期 年 月 日 學(xué)生（簽名） 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題 目 名 稱 螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開(kāi)題報(bào)告日期 年 4 月 19 日 螺 旋 板 式 換 熱 器 的 設(shè) 計(jì)1 畢 業(yè) 論 文 題 目 來(lái) 源生產(chǎn)實(shí)踐2 畢 業(yè) 論 文 選 題 目 的 和 意 義管殼式換熱器是石油、化工、輕工、食品、冶金及動(dòng)力等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的節(jié)能設(shè)備。相對(duì)水- 水管殼式換熱器而言，一般殼程流體流速較低，換熱熱阻較大，因此增強(qiáng)殼程換熱效果顯得尤為重要。近年來(lái)，人們采用各種各樣的管束支撐結(jié)構(gòu)來(lái)改變殼程流體的流動(dòng)形態(tài)，以求增強(qiáng)殼程換熱。其中螺旋折流板支撐結(jié)構(gòu)以其高效傳熱、低流阻的特點(diǎn)得到了人們的廣泛關(guān)注。螺旋流換熱器是一種利用流體的渦旋流動(dòng)來(lái)強(qiáng)化殼程傳熱的換熱設(shè)備。渦旋流動(dòng)是流體沿一定螺旋角方向的曲線運(yùn)動(dòng)，因而是一種以較少能量克服流動(dòng)阻力的運(yùn)動(dòng)方式，在換熱器中采用螺旋折流板結(jié)構(gòu)時(shí)，可使殼程流場(chǎng)與溫度場(chǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同而獲得較高的強(qiáng)化傳熱效果。換熱設(shè)備按照其功能可命名，如冷凝器、蒸發(fā)器、再熱器、過(guò)熱器等，按換熱部件的特點(diǎn)可分為：管殼式換熱器、翅片管式換熱器、板式換熱器（包括板片式換熱器和板翅式換熱器）。對(duì)于各型換熱器的強(qiáng)化換熱技術(shù)的研究，主要集中在對(duì)換熱器內(nèi)流體流態(tài)變化以及對(duì)各部件的參數(shù)優(yōu)化研究?jī)煞矫?，而?duì)換熱器部件參數(shù)的主要研究對(duì)象就是換熱管（板）排列方式（順排或叉排）、換熱管（板）排數(shù)、換熱管（板）間距大小、肋片布置間距、肋片形狀等。通常的研究方法包括：數(shù)值模擬計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法研究、理論研究三類 本文通過(guò)設(shè)計(jì)一種合理結(jié)構(gòu)的螺旋換熱器，可以大大提高換熱效率，節(jié)省能耗，因此，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。是一種高效的換熱元件，廣泛應(yīng)用于各種換熱設(shè)備中，不僅可以強(qiáng)化傳熱，而且可以減少流動(dòng)阻力，熱效率比較高。3 閱 讀 的 主 要 參 考 文 獻(xiàn) 及 資 料 名 稱【1】郭丙然最優(yōu)化技術(shù)在電廠熱力工程中的應(yīng)用M北京：水利電力出版社，1986【2】馬重芳，顧維藻& 強(qiáng)化傳熱M( 北京科學(xué)出版社)【3】張敏.唐曉初螺旋扭曲橢圓扁管的數(shù)值模擬期刊論文-制冷空調(diào)與電力機(jī)械 2011(1)【4】金曉明.高磊.張瑩瑩.王娜.王旭光無(wú)折流板扭曲扁管熱交換器傳熱與流阻特性試驗(yàn)研究期刊論文-石油化工設(shè)備 2011(1)【5】鮑偉.馬虎根.張希忠流體在螺旋管內(nèi)對(duì)流換熱和壓降性能的數(shù)值模擬期刊論文-上海理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2011(1)【6】于洋.朱冬生.曾力丁.鄒靜扭曲管強(qiáng)化傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究期刊論文-化學(xué)工程 2011(2)【7】楊勝.張頌.張莉.徐宏螺旋扁管強(qiáng)化傳熱技術(shù)研究進(jìn)展期刊論文-冶金能源 2010(3)【8】劉慶亮.朱冬生.楊蕾螺旋扭曲扁管換熱器的研究進(jìn)展與工業(yè)應(yīng)用期刊論文-流體機(jī)械 2010(3)【9】馬程華扭曲片管強(qiáng)化傳熱技術(shù)在SRT-型裂解爐上的應(yīng)用試驗(yàn)期刊論文-中外能源 2010(10)【10】楊勝.張莉.徐宏.趙力偉螺旋扁管管外蒸汽冷凝雙側(cè)強(qiáng)化傳熱試驗(yàn)研究期刊論文-低溫與超導(dǎo) 2010(10)【11】羅朝陽(yáng)管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究與進(jìn)展期刊論文-化學(xué)工程與裝備 2010(10)【12】金弋螺旋隔板換熱器研究進(jìn)展期刊論文-化肥設(shè)計(jì) 2009(2)【13】李安軍.邢桂菊.周麗雯換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究進(jìn)展期刊論文-冶金能源 2008(1)【13】劉敏珊.宮本希.董其伍.Dong Qiwu 螺旋扁管的換熱性能研究期刊論文-石油機(jī)械 2008(2)【14】劉乾.劉陽(yáng)子管殼式換熱器節(jié)能技術(shù)綜述期刊論文-化工設(shè)備與管道 2008(5)【13】高學(xué)農(nóng).鄒華春.王端陽(yáng).陸應(yīng)生高扭曲比螺旋扁管的管內(nèi)傳熱及流阻性能期刊論文-華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 2008(11)【14】李安軍.邢桂菊.周麗雯換熱器各種管束支撐的結(jié)構(gòu)與傳熱性能期刊論文-化工設(shè)備與管道 2008(2)【15】卿德藩.鄒家柱螺旋扁管在油冷卻器中的污垢特性實(shí)驗(yàn)研究期刊論文-電站系統(tǒng)工程 2008(2)【16】卿德藩.段小林.劉尹紅扭曲扁管在蒸發(fā)器中的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)研究期刊論文-化學(xué)工程 2008(7)【17】高鵬.王晨.桑芝富螺旋扁管換熱器溫度串級(jí)模糊控制試驗(yàn)研究期刊論文-石油機(jī)械 2008(11)【18】卿德藩.鄒家柱螺旋扁管冷凝器強(qiáng)化傳熱評(píng)價(jià)與應(yīng)用期刊論文-流體機(jī)械 2007(1) 【19】lncropera and de Witt, Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley ed., (1990).【20】J. F. Durastanti, Mod61isation dun systhme thermique complexe: la centrale THEK 2, Thsede doctorat de lUniversit6 de Provence, (1985).【21】Zienkiewicz and Morgan, Finite elements and approximation, Wiley ed., (1983).【22】Sedriks, A.J.: Stress corrosion cracking of stainless steels. In:Stress corrosion cracking. ASM, Materials Park (1992)【23】 1.V. Ya. Galtsov and V. M. Korotaev，AuthorsCertificateNo.370444,Otkrytiya,Izobreteniya,Promyshiennye Obraztsy,Tovarnye Znaki, No. 11 (2006).4 國(guó) 內(nèi) 外 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢(shì) 與 研 究 的 主 攻 方 向 美國(guó)傳熱研究（Heat Transfer Research Inc.）即HTRI，是1962年發(fā)起組建的一個(gè)國(guó)際性、非贏利的合作研究機(jī)構(gòu)，會(huì)員數(shù)百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，積累了換熱器設(shè)計(jì)的豐富經(jīng)驗(yàn)，在傳熱機(jī)理、兩相流、振動(dòng)、污垢、模擬及測(cè)試技術(shù)方面作出了巨大貢獻(xiàn)。近年來(lái)，該公司在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)上發(fā)展很快，所開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件、各種換熱器工藝設(shè)計(jì)軟件計(jì)算精度準(zhǔn)確，不僅節(jié)省了人力，提高了效率，而且提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。目前國(guó)內(nèi)有近20家成為HTRI會(huì)員。英國(guó)傳熱及流體服務(wù)中心（Heat Transfer andFluid Flow Service）即HTFS，于1967年成立，隸屬于英國(guó)原子能管理局。該中心有會(huì)員數(shù)百家，長(zhǎng)期從事傳熱與流體課題的研究，所積累的經(jīng)驗(yàn)和研究成果不僅廣泛用于原子能工業(yè)，而且用于一般工業(yè)。它最大特點(diǎn)是與各大學(xué)和企業(yè)合作，進(jìn)行專門的課題研究，研究成果顯著。在傳熱與流體計(jì)算上更精確，開(kāi)發(fā)的HTFS、TASC各類換熱器微機(jī)計(jì)算軟件備受歡迎，國(guó)內(nèi)有30多家企業(yè)成為會(huì)員。我國(guó)對(duì)某些種類的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)，形成了系列。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽機(jī)裝置中的航天火箭上的冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門。他的主要功能是保證工藝過(guò)程對(duì)戒指所要求的待定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器即可是一種單元設(shè)備，如加熱器、冷卻器等，也可是工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設(shè)備，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱交換熱的噸位約占整個(gè)工藝設(shè)備的20%有的甚至高達(dá)30%，其重要性可想而知。5 主 要 研 究 內(nèi) 容 、 需 重 點(diǎn) 研 究 的 關(guān) 鍵 問(wèn) 題 及 解 決 路 5.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容1）換熱器發(fā)展概述2）方案設(shè)計(jì)3）換熱計(jì)算4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5）換熱性能預(yù)測(cè)及分析6）殼體的有限元分析5.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)知的研究方向5.2.1 物性模擬研究換熱器傳熱與流體流動(dòng)計(jì)算的準(zhǔn)確性，取決于物性模擬的準(zhǔn)確性。因此，物性模擬一直為傳熱界重點(diǎn)研究課題之一，特別是兩相流物性模擬。兩相流的物性基礎(chǔ)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室實(shí)際工況的模擬，這恰恰是與實(shí)際工況差別的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際工況很復(fù)雜，準(zhǔn)確性主要體現(xiàn)與實(shí)際工況的差別。純組分介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)基本上準(zhǔn)確，但油氣組成物的數(shù)據(jù)就與實(shí)際工況相差較大，特別是帶有固體顆粒的流體模擬更復(fù)雜。為此，要求物性模擬在實(shí)驗(yàn)手段上更加先進(jìn)，測(cè)試的準(zhǔn)確率更高。從而使換熱器計(jì)算更精確，材料更節(jié)省。物性模擬將代表?yè)Q熱器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。5.2.2 分析設(shè)計(jì)的研究分析設(shè)計(jì)是近代發(fā)展的一門新興學(xué)科，美國(guó) ANSYS 軟件技術(shù)一直處于國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，通過(guò)分析設(shè)計(jì)可以得到流體的流動(dòng)分布場(chǎng)，也可以將溫度場(chǎng)模擬出來(lái)，這無(wú)疑給流路分析法技術(shù)帶來(lái)發(fā)展，同時(shí)也給常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算帶來(lái)更準(zhǔn)確、更便捷的手段。在超常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算中，可模擬出應(yīng)力的分布圖，使常規(guī)方法無(wú)法得到的計(jì)算結(jié)果能更方便、快捷、準(zhǔn)確地得到，使換熱器更加安全可靠。這一技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，將帶來(lái)技術(shù)水平的飛躍。將會(huì)逐步取代強(qiáng)度試驗(yàn)，擺脫實(shí)驗(yàn)室繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度。5.2.3 大型化及能耗研究換熱器將隨裝置的大型化而大型化，直徑將超過(guò) 5m，傳熱面積將達(dá)到單位10000m2，緊湊型換熱器將越來(lái)越受歡迎。板殼式換熱器、折流桿換熱器、板翅式換熱器、板式空冷器將得到發(fā)展，振動(dòng)損失將逐漸克服，高溫、高壓、安全、可靠的換熱器結(jié)構(gòu)將朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、重量輕發(fā)展。隨著全球水資源的緊張，循環(huán)水將被新的冷卻介質(zhì)取代，循環(huán)將被新型、高效的空冷器所取代。保溫絕熱技術(shù)的發(fā)展，熱量損失將減少到目前的 50以下。5.2.4 強(qiáng)化技術(shù)研究各種新型、高效換熱器逐步取代現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品。電場(chǎng)動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)、添加物強(qiáng)化沸騰傳熱技術(shù)、通入惰性氣體強(qiáng)化傳熱技術(shù)、滴狀冷凝技術(shù)、微生物傳熱技術(shù)、磁場(chǎng)動(dòng)力傳熱技術(shù)將會(huì)在新的世紀(jì)得到研究和發(fā)展。同心管換熱器、高溫噴流式換熱器、印刷線路板換熱器、穿孔板換熱器、微尺度換熱器、微通道換熱器、流化床換熱器、新能源換熱器將在工業(yè)領(lǐng)域及其它領(lǐng)域得到研究和應(yīng)用。5.2.5 新材料研究材料將朝著強(qiáng)度高、制造工藝簡(jiǎn)單、防腐效果好、重量輕的方向發(fā)展。隨著稀有金屬價(jià)格的下降，鈦、鉭、鋯等稀有金屬使用量將擴(kuò)大，CrMo 鋼材料將實(shí)現(xiàn)不預(yù)熱和后熱的方向發(fā)展。5.2.6 控制結(jié)垢及腐蝕的研究國(guó)內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是 20 世紀(jì) 6070 年代從國(guó)外照搬而來(lái)。四十年來(lái)，污垢研究技術(shù)發(fā)展緩慢。隨著節(jié)能、增效要求的提高，污垢研究將會(huì)受到國(guó)家的重視和投入。通過(guò)對(duì)污垢形成的機(jī)理、生長(zhǎng)速度、影響因素的研究，預(yù)測(cè)污垢曲線，從而控制結(jié)垢，這對(duì)傳熱效率的提高將帶來(lái)重大的突破。保證裝置低能耗、長(zhǎng)周期運(yùn)行，超聲防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。腐蝕技術(shù)的研究將會(huì)有所突破，低成本的防腐涂層特別是金屬防腐鍍層技術(shù)將得到發(fā)展，電化學(xué)防腐技術(shù)成為主導(dǎo)。 6 完 成 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 所 必 備 的 工 作 條 件 及 解 決 辦 法 6.1 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的工作條件： 復(fù)習(xí)大學(xué)四年所學(xué)的有關(guān)力學(xué)和過(guò)程裝備及計(jì)算機(jī)等專業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)有關(guān)換熱器及其各個(gè)零件的加工、制造和裝配知識(shí)，結(jié)合三次生產(chǎn)實(shí)習(xí)及實(shí)踐和市場(chǎng)考察，充分了解與換熱器有關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí)，通過(guò)科學(xué)的組織調(diào)研，計(jì)算分析，設(shè)計(jì)，繪圖，從而把方案設(shè)想轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)思路及方法，可以加工為產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品。6.2 工具書與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件： 化工設(shè)計(jì)手冊(cè)和化工漢英詞典、AutoCAD2007 Solidworks ANSYS 等等計(jì)算機(jī)輔助軟件。七 、 工 作 的 主 要 階 段 、 進(jìn) 度 與 時(shí) 間 安 排第一周 3 月 15-21 日 選題，定畢業(yè)設(shè)計(jì)第二周 3 月 22-28 日 查找資料，外文翻譯第三周 4 月 1-18 日 寫開(kāi)題報(bào)告第四周 4 月 19-26 日 撰寫開(kāi)題報(bào)告找老師修改第五周 4 月 27-30 日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì)第六周 5 月 1-6 日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì)第七周 5 月 7-14 日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì)第八周 5 月 15-20 日 學(xué)習(xí)相關(guān)軟件第九周 5 月 21-25 日 做出設(shè)計(jì)方案第十周 5 月 26-30 日 繪制零件圖與裝備圖第十一周 6 月 1-5 日 撰寫畢業(yè)論文并修改第十二周 寫畢業(yè)論文及修改審查八 、 指 導(dǎo) 教 師 審 查 意 見(jiàn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)院（系）機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指導(dǎo)教師/職稱 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)2.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間： 年 3 月 日 年 6 月 日3.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）畢業(yè)設(shè)計(jì)所需資料：錢頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002史美中,王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)M.南京：東南大學(xué)出版社，1989潘國(guó)昌,郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，1996尾花英朗著,徐忠權(quán)譯.熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：石油工業(yè)出版社,1982原始數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)要求：換熱器換熱面積為 20 平方米;介質(zhì) 溫度() 工作壓力（MPa ）貧油 180 165粗苯 富油進(jìn)口90出口1401粗苯產(chǎn)量3畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 應(yīng)完成的主要內(nèi)容1）換熱器發(fā)展概述2）方案設(shè)計(jì)3）換熱計(jì)算4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5）換熱性能預(yù)測(cè)及分析6）殼體的有限元分析4畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 的目標(biāo)及具體要求畢業(yè)設(shè)計(jì)文說(shuō)明書：字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬(wàn)字或 1.2 萬(wàn)字篇幅的內(nèi)容；翻譯：與研究課題有關(guān)的譯文不少于 3 千漢字（或 2 萬(wàn)印刷字符的外文原文的翻譯） ；閱讀與研究課題相關(guān)的有代表性的參考文獻(xiàn)資料 15 篇以上。繪圖要求：（1）總裝圖 1 張， （2）零件圖 2 張（3）實(shí)體圖6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求AutoCAD、Aspen Plus、Ansys上機(jī) 200 小時(shí)。任 務(wù) 書 批 準(zhǔn) 日 期 年 3 月 日 教 研 室 (系 )主 任 (簽 字 ) 任 務(wù) 書 下 達(dá) 日 期 年 3 月 日 指 導(dǎo) 教 師 (簽 字 ) 完 成 任 務(wù) 日 期 年 月 日 學(xué)生（簽名） 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題 目 名 稱 螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開(kāi)題報(bào)告日期 年 4 月 19 日 螺 旋 板 式 換 熱 器 的 設(shè) 計(jì)1 畢 業(yè) 論 文 題 目 來(lái) 源生產(chǎn)實(shí)踐2 畢 業(yè) 論 文 選 題 目 的 和 意 義管殼式換熱器是石油、化工、輕工、食品、冶金及動(dòng)力等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的節(jié)能設(shè)備。相對(duì)水- 水管殼式換熱器而言，一般殼程流體流速較低，換熱熱阻較大，因此增強(qiáng)殼程換熱效果顯得尤為重要。近年來(lái)，人們采用各種各樣的管束支撐結(jié)構(gòu)來(lái)改變殼程流體的流動(dòng)形態(tài)，以求增強(qiáng)殼程換熱。其中螺旋折流板支撐結(jié)構(gòu)以其高效傳熱、低流阻的特點(diǎn)得到了人們的廣泛關(guān)注。螺旋流換熱器是一種利用流體的渦旋流動(dòng)來(lái)強(qiáng)化殼程傳熱的換熱設(shè)備。渦旋流動(dòng)是流體沿一定螺旋角方向的曲線運(yùn)動(dòng)，因而是一種以較少能量克服流動(dòng)阻力的運(yùn)動(dòng)方式，在換熱器中采用螺旋折流板結(jié)構(gòu)時(shí)，可使殼程流場(chǎng)與溫度場(chǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同而獲得較高的強(qiáng)化傳熱效果。換熱設(shè)備按照其功能可命名，如冷凝器、蒸發(fā)器、再熱器、過(guò)熱器等，按換熱部件的特點(diǎn)可分為：管殼式換熱器、翅片管式換熱器、板式換熱器（包括板片式換熱器和板翅式換熱器）。對(duì)于各型換熱器的強(qiáng)化換熱技術(shù)的研究，主要集中在對(duì)換熱器內(nèi)流體流態(tài)變化以及對(duì)各部件的參數(shù)優(yōu)化研究?jī)煞矫?，而?duì)換熱器部件參數(shù)的主要研究對(duì)象就是換熱管（板）排列方式（順排或叉排）、換熱管（板）排數(shù)、換熱管（板）間距大小、肋片布置間距、肋片形狀等。通常的研究方法包括：數(shù)值模擬計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法研究、理論研究三類 本文通過(guò)設(shè)計(jì)一種合理結(jié)構(gòu)的螺旋換熱器，可以大大提高換熱效率，節(jié)省能耗，因此，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。是一種高效的換熱元件，廣泛應(yīng)用于各種換熱設(shè)備中，不僅可以強(qiáng)化傳熱，而且可以減少流動(dòng)阻力，熱效率比較高。3 閱 讀 的 主 要 參 考 文 獻(xiàn) 及 資 料 名 稱【1】郭丙然最優(yōu)化技術(shù)在電廠熱力工程中的應(yīng)用M北京：水利電力出版社，1986【2】馬重芳，顧維藻& 強(qiáng)化傳熱M( 北京科學(xué)出版社)【3】張敏.唐曉初螺旋扭曲橢圓扁管的數(shù)值模擬期刊論文-制冷空調(diào)與電力機(jī)械 2011(1)【4】金曉明.高磊.張瑩瑩.王娜.王旭光無(wú)折流板扭曲扁管熱交換器傳熱與流阻特性試驗(yàn)研究期刊論文-石油化工設(shè)備 2011(1)【5】鮑偉.馬虎根.張希忠流體在螺旋管內(nèi)對(duì)流換熱和壓降性能的數(shù)值模擬期刊論文-上海理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2011(1)【6】于洋.朱冬生.曾力丁.鄒靜扭曲管強(qiáng)化傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究期刊論文-化學(xué)工程 2011(2)【7】楊勝.張頌.張莉.徐宏螺旋扁管強(qiáng)化傳熱技術(shù)研究進(jìn)展期刊論文-冶金能源 2010(3)【8】劉慶亮.朱冬生.楊蕾螺旋扭曲扁管換熱器的研究進(jìn)展與工業(yè)應(yīng)用期刊論文-流體機(jī)械 2010(3)【9】馬程華扭曲片管強(qiáng)化傳熱技術(shù)在SRT-型裂解爐上的應(yīng)用試驗(yàn)期刊論文-中外能源 2010(10)【10】楊勝.張莉.徐宏.趙力偉螺旋扁管管外蒸汽冷凝雙側(cè)強(qiáng)化傳熱試驗(yàn)研究期刊論文-低溫與超導(dǎo) 2010(10)【11】羅朝陽(yáng)管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究與進(jìn)展期刊論文-化學(xué)工程與裝備 2010(10)【12】金弋螺旋隔板換熱器研究進(jìn)展期刊論文-化肥設(shè)計(jì) 2009(2)【13】李安軍.邢桂菊.周麗雯換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究進(jìn)展期刊論文-冶金能源 2008(1)【13】劉敏珊.宮本希.董其伍.Dong Qiwu 螺旋扁管的換熱性能研究期刊論文-石油機(jī)械 2008(2)【14】劉乾.劉陽(yáng)子管殼式換熱器節(jié)能技術(shù)綜述期刊論文-化工設(shè)備與管道 2008(5)【13】高學(xué)農(nóng).鄒華春.王端陽(yáng).陸應(yīng)生高扭曲比螺旋扁管的管內(nèi)傳熱及流阻性能期刊論文-華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 2008(11)【14】李安軍.邢桂菊.周麗雯換熱器各種管束支撐的結(jié)構(gòu)與傳熱性能期刊論文-化工設(shè)備與管道 2008(2)【15】卿德藩.鄒家柱螺旋扁管在油冷卻器中的污垢特性實(shí)驗(yàn)研究期刊論文-電站系統(tǒng)工程 2008(2)【16】卿德藩.段小林.劉尹紅扭曲扁管在蒸發(fā)器中的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)研究期刊論文-化學(xué)工程 2008(7)【17】高鵬.王晨.桑芝富螺旋扁管換熱器溫度串級(jí)模糊控制試驗(yàn)研究期刊論文-石油機(jī)械 2008(11)【18】卿德藩.鄒家柱螺旋扁管冷凝器強(qiáng)化傳熱評(píng)價(jià)與應(yīng)用期刊論文-流體機(jī)械 2007(1) 【19】lncropera and de Witt, Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley ed., (1990).【20】J. F. Durastanti, Mod61isation dun systhme thermique complexe: la centrale THEK 2, Thsede doctorat de lUniversit6 de Provence, (1985).【21】Zienkiewicz and Morgan, Finite elements and approximation, Wiley ed., (1983).【22】Sedriks, A.J.: Stress corrosion cracking of stainless steels. In:Stress corrosion cracking. ASM, Materials Park (1992)【23】 1.V. Ya. Galtsov and V. M. Korotaev，AuthorsCertificateNo.370444,Otkrytiya,Izobreteniya,Promyshiennye Obraztsy,Tovarnye Znaki, No. 11 (2006).4 國(guó) 內(nèi) 外 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢(shì) 與 研 究 的 主 攻 方 向 美國(guó)傳熱研究（Heat Transfer Research Inc.）即HTRI，是1962年發(fā)起組建的一個(gè)國(guó)際性、非贏利的合作研究機(jī)構(gòu)，會(huì)員數(shù)百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，積累了換熱器設(shè)計(jì)的豐富經(jīng)驗(yàn)，在傳熱機(jī)理、兩相流、振動(dòng)、污垢、模擬及測(cè)試技術(shù)方面作出了巨大貢獻(xiàn)。近年來(lái)，該公司在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)上發(fā)展很快，所開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件、各種換熱器工藝設(shè)計(jì)軟件計(jì)算精度準(zhǔn)確，不僅節(jié)省了人力，提高了效率，而且提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。目前國(guó)內(nèi)有近20家成為HTRI會(huì)員。英國(guó)傳熱及流體服務(wù)中心（Heat Transfer andFluid Flow Service）即HTFS，于1967年成立，隸屬于英國(guó)原子能管理局。該中心有會(huì)員數(shù)百家，長(zhǎng)期從事傳熱與流體課題的研究，所積累的經(jīng)驗(yàn)和研究成果不僅廣泛用于原子能工業(yè)，而且用于一般工業(yè)。它最大特點(diǎn)是與各大學(xué)和企業(yè)合作，進(jìn)行專門的課題研究，研究成果顯著。在傳熱與流體計(jì)算上更精確，開(kāi)發(fā)的HTFS、TASC各類換熱器微機(jī)計(jì)算軟件備受歡迎，國(guó)內(nèi)有30多家企業(yè)成為會(huì)員。我國(guó)對(duì)某些種類的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)，形成了系列。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽機(jī)裝置中的航天火箭上的冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門。他的主要功能是保證工藝過(guò)程對(duì)戒指所要求的待定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器即可是一種單元設(shè)備，如加熱器、冷卻器等，也可是工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設(shè)備，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱交換熱的噸位約占整個(gè)工藝設(shè)備的20%有的甚至高達(dá)30%，其重要性可想而知。5 主 要 研 究 內(nèi) 容 、 需 重 點(diǎn) 研 究 的 關(guān) 鍵 問(wèn) 題 及 解 決 路 5.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容1）換熱器發(fā)展概述2）方案設(shè)計(jì)3）換熱計(jì)算4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5）換熱性能預(yù)測(cè)及分析6）殼體的有限元分析5.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)知的研究方向5.2.1 物性模擬研究換熱器傳熱與流體流動(dòng)計(jì)算的準(zhǔn)確性，取決于物性模擬的準(zhǔn)確性。因此，物性模擬一直為傳熱界重點(diǎn)研究課題之一，特別是兩相流物性模擬。兩相流的物性基礎(chǔ)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室實(shí)際工況的模擬，這恰恰是與實(shí)際工況差別的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際工況很復(fù)雜，準(zhǔn)確性主要體現(xiàn)與實(shí)際工況的差別。純組分介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)基本上準(zhǔn)確，但油氣組成物的數(shù)據(jù)就與實(shí)際工況相差較大，特別是帶有固體顆粒的流體模擬更復(fù)雜。為此，要求物性模擬在實(shí)驗(yàn)手段上更加先進(jìn)，測(cè)試的準(zhǔn)確率更高。從而使換熱器計(jì)算更精確，材料更節(jié)省。物性模擬將代表?yè)Q熱器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。5.2.2 分析設(shè)計(jì)的研究分析設(shè)計(jì)是近代發(fā)展的一門新興學(xué)科，美國(guó) ANSYS 軟件技術(shù)一直處于國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，通過(guò)分析設(shè)計(jì)可以得到流體的流動(dòng)分布場(chǎng)，也可以將溫度場(chǎng)模擬出來(lái)，這無(wú)疑給流路分析法技術(shù)帶來(lái)發(fā)展，同時(shí)也給常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算帶來(lái)更準(zhǔn)確、更便捷的手段。在超常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算中，可模擬出應(yīng)力的分布圖，使常規(guī)方法無(wú)法得到的計(jì)算結(jié)果能更方便、快捷、準(zhǔn)確地得到，使換熱器更加安全可靠。這一技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，將帶來(lái)技術(shù)水平的飛躍。將會(huì)逐步取代強(qiáng)度試驗(yàn)，擺脫實(shí)驗(yàn)室繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度。5.2.3 大型化及能耗研究換熱器將隨裝置的大型化而大型化，直徑將超過(guò) 5m，傳熱面積將達(dá)到單位10000m2，緊湊型換熱器將越來(lái)越受歡迎。板殼式換熱器、折流桿換熱器、板翅式換熱器、板式空冷器將得到發(fā)展，振動(dòng)損失將逐漸克服，高溫、高壓、安全、可靠的換熱器結(jié)構(gòu)將朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、重量輕發(fā)展。隨著全球水資源的緊張，循環(huán)水將被新的冷卻介質(zhì)取代，循環(huán)將被新型、高效的空冷器所取代。保溫絕熱技術(shù)的發(fā)展，熱量損失將減少到目前的 50以下。5.2.4 強(qiáng)化技術(shù)研究各種新型、高效換熱器逐步取代現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品。電場(chǎng)動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)、添加物強(qiáng)化沸騰傳熱技術(shù)、通入惰性氣體強(qiáng)化傳熱技術(shù)、滴狀冷凝技術(shù)、微生物傳熱技術(shù)、磁場(chǎng)動(dòng)力傳熱技術(shù)將會(huì)在新的世紀(jì)得到研究和發(fā)展。同心管換熱器、高溫噴流式換熱器、印刷線路板換熱器、穿孔板換熱器、微尺度換熱器、微通道換熱器、流化床換熱器、新能源換熱器將在工業(yè)領(lǐng)域及其它領(lǐng)域得到研究和應(yīng)用。5.2.5 新材料研究材料將朝著強(qiáng)度高、制造工藝簡(jiǎn)單、防腐效果好、重量輕的方向發(fā)展。隨著稀有金屬價(jià)格的下降，鈦、鉭、鋯等稀有金屬使用量將擴(kuò)大，CrMo 鋼材料將實(shí)現(xiàn)不預(yù)熱和后熱的方向發(fā)展。5.2.6 控制結(jié)垢及腐蝕的研究國(guó)內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是 20 世紀(jì) 6070 年代從國(guó)外照搬而來(lái)。四十年來(lái)，污垢研究技術(shù)發(fā)展緩慢。隨著節(jié)能、增效要求的提高，污垢研究將會(huì)受到國(guó)家的重視和投入。通過(guò)對(duì)污垢形成的機(jī)理、生長(zhǎng)速度、影響因素的研究，預(yù)測(cè)污垢曲線，從而控制結(jié)垢，這對(duì)傳熱效率的提高將帶來(lái)重大的突破。保證裝置低能耗、長(zhǎng)周期運(yùn)行，超聲防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。腐蝕技術(shù)的研究將會(huì)有所突破，低成本的防腐涂層特別是金屬防腐鍍層技術(shù)將得到發(fā)展，電化學(xué)防腐技術(shù)成為主導(dǎo)。 6 完 成 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 所 必 備 的 工 作 條 件 及 解 決 辦 法 6.1 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的工作條件： 復(fù)習(xí)大學(xué)四年所學(xué)的有關(guān)力學(xué)和過(guò)程裝備及計(jì)算機(jī)等專業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)有關(guān)換熱器及其各個(gè)零件的加工、制造和裝配知識(shí)，結(jié)合三次生產(chǎn)實(shí)習(xí)及實(shí)踐和市場(chǎng)考察，充分了解與換熱器有關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí)，通過(guò)科學(xué)的組織調(diào)研，計(jì)算分析，設(shè)計(jì)，繪圖，從而把方案設(shè)想轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)思路及方法，可以加工為產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品。6.2 工具書與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件： 化工設(shè)計(jì)手冊(cè)和化工漢英詞典、AutoCAD2007 Solidworks ANSYS 等等計(jì)算機(jī)輔助軟件。七 、 工 作 的 主 要 階 段 、 進(jìn) 度 與 時(shí) 間 安 排第一周 3 月 15-21 日 選題，定畢業(yè)設(shè)計(jì)第二周 3 月 22-28 日 查找資料，外文翻譯第三周 4 月 1-18 日 寫開(kāi)題報(bào)告第四周 4 月 19-26 日 撰寫開(kāi)題報(bào)告找老師修改第五周 4 月 27-30 日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì)第六周 5 月 1-6 日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì)第七周 5 月 7-14 日 螺旋換熱器的設(shè)計(jì)第八周 5 月 15-20 日 學(xué)習(xí)相關(guān)軟件第九周 5 月 21-25 日 做出設(shè)計(jì)方案第十周 5 月 26-30 日 繪制零件圖與裝備圖第十一周 6 月 1-5 日 撰寫畢業(yè)論文并修改第十二周 寫畢業(yè)論文及修改審查八 、 指 導(dǎo) 教 師 審 查 意 見(jiàn)I畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)過(guò)程裝備與控制工程 班級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指導(dǎo)教師/職稱 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)2畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間：3 月 20 日年 6 月 13 日3畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）畢業(yè)設(shè)計(jì)所需資料：（1）錢頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002（2）史美中,王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)M.南京：東南大學(xué)出版社，1989（3）潘國(guó)昌,郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，1996（4）尾花英朗著,徐忠權(quán)譯.熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：石油工業(yè)出版社,1982原始數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)要求：換熱器換熱面積為 20 平方米;介質(zhì) 溫度() 工作壓力（MPa）貧油 180 165粗苯 富油進(jìn)口90出口1401粗苯產(chǎn)量 8.25 噸/每天4畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 應(yīng)完成的主要內(nèi)容II1）換熱器發(fā)展概述2）方案設(shè)計(jì)3）換熱計(jì)算4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5）換熱性能預(yù)測(cè)及分析6）殼體的有限元分析5畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 的目標(biāo)及具體要求畢業(yè)設(shè)計(jì)文說(shuō)明書：字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬(wàn)字或 1.2 萬(wàn)字篇幅的內(nèi)容；翻譯：與研究課題有關(guān)的譯文不少于 3 千漢字（或 2 萬(wàn)印刷字符的外文原文的翻譯） ；閱讀與研究課題相關(guān)的有代表性的參考文獻(xiàn)資料 15 篇以上。繪圖要求：（1）總裝圖 1 張， （2）零件圖 4 張（3）實(shí)體圖6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求AutoCAD、Aspen Plus、Ansys 上機(jī) 200 小時(shí)。任 務(wù) 書 批 準(zhǔn) 日 期 年 3 月 20 日 教 研 室 (系 )主 任 (簽 字 ) 任 務(wù) 書 下 達(dá) 日 期 年 3 月 28 日 指 導(dǎo) 教 師 (簽 字 ) 完 成 任 務(wù) 日 期 年 月 日 學(xué)生（簽名） III畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 題 目 名 稱 螺旋換熱器的設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開(kāi)題報(bào)告日期 4螺旋換熱器的設(shè)計(jì)學(xué)生： 機(jī)械工程學(xué)院（過(guò)程裝備與控制工程） 指導(dǎo)老師： 機(jī)械工程學(xué)院1 題目來(lái)源題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際。2 研究目的和意義管殼式換熱器是石油、化工、輕工、食品、冶金及動(dòng)力等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的節(jié)能設(shè)備。相對(duì)水- 水管殼式換熱器而言，一般殼程流體流速較低，換熱熱阻較大，因此增強(qiáng)殼程換熱效果顯得尤為重要。近年來(lái)，人們采用各種各樣的管束支撐結(jié)構(gòu)來(lái)改變殼程流體的流動(dòng)形態(tài)，以求增強(qiáng)殼程換熱。其中螺旋折流板支撐結(jié)構(gòu)以其高效傳熱、低流阻的特點(diǎn)得到了人們的廣泛關(guān)注。螺旋流換熱器是一種利用流體的渦旋流動(dòng)來(lái)強(qiáng)化殼程傳熱的換熱設(shè)備。渦旋流動(dòng)是流體沿一定螺旋角方向的曲線運(yùn)動(dòng)，因而是一種以較少能量克服流動(dòng)阻力的運(yùn)動(dòng)方式，在換熱器中采用螺旋折流板結(jié)構(gòu)時(shí)，可使殼程流場(chǎng)與溫度場(chǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同而獲得較高的強(qiáng)化傳熱效果。換熱設(shè)備按照其功能可命名，如冷凝器、蒸發(fā)器、再熱器、過(guò)熱器等，按換熱部件的特點(diǎn)可分為：管殼式換熱器、翅片管式換熱器、板式換熱器（包括板片式換熱器和板翅式換熱器）。對(duì)于各型換熱器的強(qiáng)化換熱技術(shù)的研究，主要集中在對(duì)換熱器內(nèi)流體流態(tài)變化以及對(duì)各部件的參數(shù)優(yōu)化研究?jī)煞矫?，而?duì)換熱器部件參數(shù)的主要研究對(duì)象就是換熱管（板）排列方式（順排或叉排）、換熱管（板）排數(shù)、換熱管（板）間距大小、肋片布置間距、肋片形狀等。通常的研究方法包括：數(shù)值模擬計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法研究、理論研究三類 本文通過(guò)設(shè)計(jì)一種合理結(jié)構(gòu)的螺旋換熱器，可以大大提高換熱效率，節(jié)省能耗，因此，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。是一種高效的換熱元件，廣泛應(yīng)用于各種換熱設(shè)備中，不僅可以強(qiáng)化傳熱，而且可以減少流動(dòng)阻力，熱效率比較高。3 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱【1】郭丙然最優(yōu)化技術(shù)在電廠熱力工程中的應(yīng)用M北京：水利電力5出版社，1986【2】馬重芳，顧維藻c)overall capability of the spiral channel with ellipitic pin fins of the spiral channel with cube-shaped and diamond-shaped pin fins is lower than that of circular pin fins with the same arrangement way .As a result ,overall capability of heat transfer and flow of the speral plate heat exchjanger with elliptic pin fins superior to that of circular pin fins,and the overall 17capability number k of a/b=2.02.5 ellipitic pin fins spiral channel is the highest.Key Words spiral plate heat exchanger , heat transfer enhancement , pin fins ,dropping pressure the simulationcal numercal答辯稿,主講人：,指導(dǎo)老師：,螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì),研究課題的意義與前景,研究課題的意義螺旋板式換熱器是一種利用流體的渦旋流動(dòng)來(lái)強(qiáng)化殼程傳熱的換熱設(shè)備。 采用螺旋板式結(jié)構(gòu)，可使殼程流場(chǎng)與溫度場(chǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同而獲得較高的強(qiáng)化傳熱效果。 可大大提高換熱效率，節(jié)省能耗，還可以強(qiáng)化傳熱，而且能減少流動(dòng)阻力，熱效率比較高。,研究課題的意義與前景,研究課題的前景目前，螺旋板式換熱器是能源工程項(xiàng)目中使用最為廣泛的換熱器結(jié)構(gòu)形式，其屬于螺旋換熱器的一種。板式換熱器的特點(diǎn)是：換熱器結(jié)構(gòu)牢靠，使用可靠；歷史悠久，制造使用的各技術(shù)環(huán)節(jié)已達(dá)到成熟；適應(yīng)性較高，使用范圍大。,研究課題的意義與前景,研究課題的前景面對(duì)能源危機(jī)，在工程節(jié)能中高效節(jié)能設(shè)備的研發(fā)是重要途徑，如新式換熱設(shè)備的研發(fā)開(kāi)發(fā)。換熱器可以根據(jù)工藝過(guò)程的要求來(lái)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行溫度和熱量控制，同是還能對(duì)余熱、廢熱進(jìn)行行之有效的回收利用甚至再生產(chǎn)，因此換熱器在相當(dāng)范圍內(nèi)的工業(yè)部門成為廣泛使用的工藝設(shè)備。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案本文確定的換熱器是可拆式螺旋板換熱器?？刹鹗铰菪鍝Q熱器由外殼、螺旋體、進(jìn)出口管及端蓋墊片密封結(jié)構(gòu)等四大部分組成。螺旋體用兩張平行的鋼板卷制而成，具有兩個(gè)彼此隔絕的供介質(zhì)流動(dòng)的矩形截面通道（如圖所示）。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案螺旋板結(jié)構(gòu)是，它的一個(gè)通道兩端全焊死，另一通道的兩端全部敞開(kāi)，兩端面密封采用端蓋加墊片的可拆結(jié)構(gòu)稱為型（如圖所示），僅單一通道能進(jìn)行機(jī)械清洗。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案介質(zhì)在螺旋板式換熱器內(nèi)的流動(dòng)形式主要有三種：（1）兩側(cè)流體均呈螺旋形流動(dòng)，熱流體由換熱器中心進(jìn)入從里向外流動(dòng)，冷流體則由螺旋板換熱器的周邊向里流動(dòng)，如圖a所示；（2）一側(cè)流體在全焊死通道做螺旋形流動(dòng)，另一側(cè)流體則穿越敞開(kāi)通道呈軸向流動(dòng)，型換熱器即采用該種流動(dòng)形式，見(jiàn)圖4b；（3）一側(cè)流體呈螺旋形流動(dòng)，另一側(cè)流體是軸向流和螺旋流的組合見(jiàn)圖c，常用于冷凝器和蒸發(fā)器。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案通常在卷制前，會(huì)預(yù)先在鋼板上接觸焊若干定距柱，以使通道間隙沿螺旋長(zhǎng)度方向保持不變這些定距柱一般成正方形或者三角形排列，且隨著半徑增大其間距減小，一可確保螺旋體具有足夠剛度。為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏，螺旋通道端部必須進(jìn)行密封，一般采用端蓋墊片密封結(jié)構(gòu)（如圖所示）。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),一、確定設(shè)計(jì)方案預(yù)想設(shè)計(jì)的實(shí)體圖如下,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析1、密封結(jié)構(gòu)分析：密封結(jié)構(gòu)好壞，直接影響到螺旋板換熱器能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。即使微小內(nèi)泄漏使冷熱流體相混，也會(huì)導(dǎo)致傳熱不能正常進(jìn)行，因此端面密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)螺旋板換熱器來(lái)說(shuō)是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏，螺旋通道端部必須進(jìn)行密封，采用封頭墊片密封結(jié)構(gòu)（如下圖示）。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析為保證螺旋板兩側(cè)流體之間因短路造成內(nèi)漏，螺旋通道端部必須進(jìn)行密封，采用封頭墊片密封結(jié)構(gòu)。封頭通過(guò)焊接法蘭，螺栓等于外殼和螺旋板相連，螺旋通道采用墊入鋼條焊接密封。為了提高可拆式螺旋板換熱器的耐壓能力和密封性能，開(kāi)發(fā)了如下圖所示的橢圓形端蓋結(jié)構(gòu)，它將介質(zhì)與大氣之間的外密封和螺旋通道間介質(zhì)的內(nèi)密封分開(kāi)解決。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析橢圓形封頭、筒體法蘭和墊片起著防止介質(zhì)向大氣泄漏的作用，密封板則起著防止各圈螺旋通道內(nèi)介質(zhì)短路的作用。密封板外邊緣通過(guò)法蘭墊片壓緊，設(shè)計(jì)時(shí)要保證密封板面比筒體法蘭密封面低0.2mm左右，以免影響螺栓強(qiáng)度。對(duì)于可拆式螺旋板換熱器，為保證密封板與螺旋端面的緊密貼合，需要在橢圓形端蓋內(nèi)中心部分焊接一定直徑的鋼管，鋼管另一端焊有壓環(huán)，壓環(huán)與密封板間有一比法蘭密封面低的壓環(huán)墊片，這樣運(yùn)行過(guò)程密封板中心會(huì)受到鋼管的壓力，密封更可靠。（如圖）,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析2、外殼結(jié)構(gòu)分析：螺旋板換熱器的外殼是承受內(nèi)壓或外壓的部件，為了提高外殼的承壓能力,往往采用增加最外圈螺旋板厚度的方法。為了改善外殼與螺旋板的連接結(jié)構(gòu)，提高外殼的承壓能力，設(shè)計(jì)了由兩半圓環(huán)組合焊接而成的圓筒作為螺旋板式換熱器的外殼，具體如圖所示。其中的關(guān)鍵零件是連接板，它一首先與螺旋體末端對(duì)接焊接，然后再與兩半圓外殼焊接，有效避免了角焊縫的存在，提高了可拆式螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)可靠性。,研究課題的任務(wù)目標(biāo),二、結(jié)構(gòu)分析2、外殼結(jié)構(gòu)分析：螺旋板換熱器的外殼是承受內(nèi)壓或外壓的部件，為了提高外殼的承壓能力,往往采用增加最外圈螺旋板厚度的方法。為了改善外殼與螺旋板的連接結(jié)構(gòu)，提高外殼的承壓能力，設(shè)計(jì)了由兩半圓環(huán)組合焊接而成的圓筒作為螺旋板式換熱器的外殼，具體如圖6所示。其中的關(guān)鍵零件是連接板，它一首先與螺旋體末端對(duì)接焊接，然后再與兩半圓外殼焊接，有效避免了角焊縫的存在，提高了可拆式螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)可靠性。 下圖為螺旋板換熱器的側(cè)向接管型式,研究課題的任務(wù)目標(biāo),研究成果,實(shí)體圖,研究成果,爆炸截圖,研究成果,裝配體爆炸運(yùn)動(dòng)圖,設(shè)計(jì)感想,通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)對(duì)旋板式換熱器有了充足的了解。提高了我對(duì)做此類任務(wù)的能力，加強(qiáng)了我作圖能力，以及對(duì)各有關(guān)軟件的應(yīng)用能力。在完成任務(wù)過(guò)程中讓我體會(huì)了到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并試圖解決問(wèn)題的樂(lè)趣，在多次與老師和同學(xué)們的交流中讓我感受到了團(tuán)結(jié)、友情、互助的力量，是我在這次任務(wù)中成長(zhǎng)，在其中得到了一句箴言-堅(jiān)持就是勝利！,謝謝觀賞！,