学号：200832004

北京化工大学

毕业设计（论文）开题报告

论文题目：280㎡6管程浮头换热器设计

学院名称：机电工程学院 

专   业：过程装备与控制工程

学生姓名：王建才

导师姓名：金广林

开题日期：20##年2月20日

280㎡6管程浮头换热器设计开题报告

一、题目背景和意义

换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备。近二三十年来，化工、石油、轻工等过程工业得到了迅猛发展。因此，要求提供尺寸小，重量轻、换热能力大的换热设备。

进入八十年代以来，由于制造技术、材料科学技术的不断进步和传热理论研究的不断完善，有关换热器的节能设计和应用越来越引起关注，特别是近年来，能源与材料费用的不断增长极大地推动了对高效节能换：热器的研究，作为一种节能设备，换热器不仅是保证加工过：程正常运转不可缺少的设备，而且就金属消耗、动力消耗和投资来说，其在整个工程中所占有比例很大。据统计，换热器的投资约占全部设备投资的40％ 。因此，从节能、节材和节约资金角度来说，如何选用高效换热器已不可避免地成为每个工程设计人员面临的问题。目前，节能减排已成为我国“十二五”期间重要战略的举措，高效节能换热器的研究也成为当今地下换热领域研究的热点^[1]。

换热器的换热性能、换热性能主要是由换热器内部结构决定，在设计过程中应注重其结构的研究。换热器材料可以提高换热器的寿命，高性能材料同时可以改变换热性能，达到能源高效利用的目的。

二、国内外研究现状

对于各型换热器的强化换热技术的研究，主要集中在对换热器内流体流态变化以及对各部件的参数优化研究两方面，而对换热器部件参数的主要研究对象就是换热管(板)排列方式(顺排或叉排)、换热管(板)排数、换管(板)间距大小、肋片布置问距、肋片形状等。国内对于换热器肋片换热的研究起步比较晚、经验比较少，多借鉴于国外，无论是理论研究还是实验研究都还需进一步深入，技术创新还不够，但是对各因素对换热器性能影响的研究也比较全面。总的来说，仍然存在以下问题：(1)换热器换热的理论研究不够完善，可供对肋片实际应用优化设计的理论依据太少，对于换热公式推导出的解析解较少，目前大多是通过试验、数据分析拟和而成的经验公式；(2)换热的理论体系缺乏系统性，不够完善；(3)因为试验环境、材料、仪器的精度以及试验方法不同，在同一个研究方向的某些问题的研究结论存在的分歧较多，很难形成统一的意见，暂不能形成对实践的可靠指导；(4)目前对换热器的研究大多基于一维、二维的换热，国内对于三维的换热模型的研究过少，同时，对于一维和二维传热模型的前提假设条件很苛刻，得出的结论适用性不强；(5)结合试验建立的部分换热理论还缺乏严谨性和局限性^[1]。

近年来，在生物、电子制造业、汽车制造业、航空以及空间技术等领域也开始大量使用换热设备，其技术进步已经直接关系到国民经济的发展和人民生活质量的提高，而换热器技术的发展也时刻为人们所关注。在国内换热器技术快速发展的同时，国外特殊结构换热器也有新的进展 。主要包括以下几种：（1）热塑性全焊式换热器；（2）插塞式接头转换器式换热器；（3）板式换热器一反应嚣一体化装置；（4）毛细板式换热器；（5）多孔翅片板翅式换热器；（6）氟塑料制蛇管式换热器；（7）Heliflow 螺旋盘管式换热器；（8）De 换热器^[2]。

在换热器的热流分析中，引入计算机技术，对换热器中介质的复杂流动过程进行定量的模拟仿真。目前，基于计算机技术的热流分析已经用于自然对流、剥离流、振动流和湍流热传导等的直接模拟仿真，以及对辐射传热、多相流和稠液流的机理仿真模拟等方面。在此基础上，在换热器的模型设计和设计开发中，利用CFD 的分析结果和相对应的模型实验数据，使用计算机对换热器进行更为精确和细致的设计^[3]。换热器的新技术得到了实用化，并进一步扩大其适用范围，具有高效、低耗、性能优越的新型换热器将推广应用，我国应借鉴国外先进换热器技术，努力赶上国际先进水平^[4]。在世界范围内，虽然目前管壳式换热器仍占主导地位，但各种板式换热器的竞争力在逐渐上升^[5]。

三、主要内容与待解决的问题

整个毕业设计的主要内容与待解决问题包括四个方面：

1.查阅相关文献资料了解浮头式换热器的基本原理、性质及应用；

2.浮头式换热器的结构和类型、操作条件的选择和操作方式选择。热流量计算、传热系数计算、传热面积的确定、壳程阻力及压力降计算；

3.利用AutoCAD软件绘制出固定管壳式换热器的装配图及各个零件图；

4.参考文献以及相关资料对换热器进行全面系统的了解；

换热器性能关键在于换热器的换热效率。所以在本设计中，尽量考虑源强化和非源强化的方法，通过对换热器或换热器辅助设备结构改进或创新来提高换热器的换热效率。

四、设计方法与实施方案

1.通过互联网、图书馆等途径，查阅各类期刊文献了解浮头式换热器的基本原理、性质及应用，在化工生产中的地位和作用、换热器应用的现状和发展趋势，并筛选出与换热器设计相关的内容作为理论基础；

2.通过查询资料以及与导师、同学们讨论，并根据自己所学习的专业知识来确定设计换热器尺寸所需的参数。对换热器进行热量衡算、物料衡算、传热面积的确定、压力降计算等；

3.确定参数后，进行换热器壳体、管箱短节、封头厚度确定，容器法兰、螺栓、垫片附件的校核计算，管板厚度的计算，开孔补强计算，确定出换热器的最终形式。使用CAD绘制零件图与装配图；

4.撰写设计说明书，撰写过程中善于思考及时发现设计过程中存在的问题；

五、进度计划

  1. 文献查阅、文献综述、文献翻译、开题报告；   2.12～3.02

  2. 初步设计、强度计算、画草图；               3.05～3.30

  3. 画装配图；                                 4.02～4.20

    4. 画零部件图；                               4.23～5.18

    5. 编写设计计算说明书；                       5.21～5.25

    6. 完成全部设计任务并交出所有设计文件；       5.28～5.31  

7. 准备答辩;                                  6.1～6.10

六、参考资料

[1] 陆璐.换热器的研究现状及发展［J］.产业与科技论坛，2011，10（2）：49-50.

[2] 曹蕾，曹纬.国外特殊结构换热器的研发新进展［J］. 化学工程与装备，2010,10:139-141.

[3] 仟孝平. 换热器研究现状以及发展趋势［J］. 高新技术产业发展，257097[P].2011.

[4] 郑雪苹，孙俊杰，李宝安.新型换热器的发展趋势［J］. 内蒙古科技与经济,2011,7(14):79-80.

[5] 黄蕾 ，黄庆军.世界换热器产业发展现状综述［J］. 石油与化工设备,

2011,14(3):5-9.

 

第二篇：开题报告草稿

 

毕业设计(论文)开题报告

学生姓名：            学 号：   1201100516           

所在学院：        机械与动力工程学院                           

专    业：        过程装备与控制工程                           

设计(论文)题目：   氯硅烷换热器设计                          

指导教师：              李庆生                           

20##年3月2日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“20##年4月26日”或“20##-04-26”。

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