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开题报告
题目:19.0万吨年煤油冷却器的设计
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填表日期:年月日
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选题的依据及意义:
1.1选题的依据
在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸收热量。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,它们也是这些行业的通用设备,换热器的基建投资在一般化工、石化企业中约占设备总投资的20%,并占有十分重要的地位。随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器也各有优缺点,性能各异。列管式换热器是最典型的管壳式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位,其中固定管板式换热器约占换热器的70%。
固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。固定管板换热器的结构特点是在壳体中设置有管束,管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上,两端管板直接和壳体焊接在一起,壳程的进出口管直接焊在壳体上,管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固,管程的进出口管直接和封头焊在一起,管束内根据换热器的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。固定管板式换热器结构简单,制造成本低,管程清洗方便,管程可以分成多程,壳程也可以分成双程,规格范围广,故在工程上广泛应用。壳程清洗困难,对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时,可在壳体上设置膨胀节,以减少因管、壳程温差而产生的热应力。
1.2选题的意义
中国既是能源消费大国也是能源生产大国,但中国的能源利用率较低,国内能源生产的增长速度赶不上能源消费,中国已成为能源进口大国。所以中国在“十二五”期间加大了对能源战略的调控力度,加快节能减排技术创新,大幅度提高了能源利用效率,增强可持续发展能力,确保实现资源节约型、环境友好型社会。作为一种节能设备,换热器实现了热能的回收、转化利用,是工业生产中不可或缺的设备。据统计,在现代化学工业中所用换热器的投资大约占设备总投资的30%,在炼油厂中换热器约占全部工艺设备的40%,海水淡化工艺装置几乎全部是由换热器组成。随着世界工业的不断发展,对能源利用、开发和节约的要求不断提高,对换热器的要求也日益加强,换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究将十分活跃。煤油冷却器是换热器的一种类型,在工业炼制煤油过程中,用冷却水将140℃的高温煤油冷却到50℃,换热后的热水可供其他预热过程使用成为冷却水,实现了冷却水的循环使用,加大了热能的回收利用。根据不同的生产工艺与生产规模要求,设计出能耗低、传热效率高、投资少、维修方便的煤油冷却器对煤油生产行业起非常重要的意义。?
通过对煤油产品的列管式冷却器的设计,了解换热器的结构特点及设计过程,掌握换热器的常规设计方法,并能根据工艺要求选择适当的冷却器类型,还能根据传热的基本原理,选择流程,确定冷却器的基本尺寸,计算传热面积以及计算流体阻力,同时还学会查阅和熟练使用参考文献,为以后的工作积累宝贵经验。
国内外研究现状及发展趋势(含文献综述):
冷却器是换热设备的一种,通俗的说就是将高温液体等进行降温,常见的有水冷,风冷等,工作原理是增加高温物质与冷却介质的接触面积来快速将热传导到冷却介质中。冷却器?以间壁式、混合式、蓄热式交换器为主要对象,其中间壁式应用最为广泛,可分为管壳式与板面式,管壳式分为列管式(固定管板式、浮头式、双重管式、U形管式、立式、卧式等)、套管式和螺旋管式(沉浸式、喷淋式)。
上个世纪70年代初发生的世界性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗,提高工业生产的经济效益,要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备。20世纪80年代以来,换热器技术飞速发展,带来了能源利用率的提高。市场供需关系是影响市场变化的主要因素,在激烈地市场竞争中,企业及投资人能否全面准确地了解自己以及所处的环境,做出适时有效的市场决策是制胜的关键。市场供需情况就是为了解行情、分析环境提供依据,是