毕业设计开题报告论文题目: 抽余液塔底换热器设计学院化工装备学院专业：过程装备与控制工程学生姓名：邓华指导教师：翟英明(高级工程师)开题时间：2015年3月16日一、选题目的1、通过毕业设计，练习综合运用课程和实践的基本知识，进行融会贯通的独立思考。

2、在规定的时间内完成指定的设计任务，从而得到化工换热器设计的主要程序和方法。

3、培养分析和解决工程实际问题的能力。

4、树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。

5、通过此次设计任务，学会换热器的结构及强度设计计算及制造、检修和维护方法。

二、选题意义在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。

在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。

换热器是实现传热过程的基本设备。

而此设备是比较典型的传热设备。

二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。

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，用于纸浆工厂。

在此期间，为了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。

60年代左右，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，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。

此外，自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。

70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。

化工、石油等行业中广泛使用各种换热器，它们是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备，在工业设备价值及作用方面占有十分重要的地位。

随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。

为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。

换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一方面是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。

三、国内现状目前，我国换热器产业的市场规模大概为700亿人民币，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。

其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场。

基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。

2010年至2020年期间，我国换热器产业将保持年均10～15%左右的速度增长。

到2015年，我国换热器产业规模将突破880亿元；到2020年我国换热器产业规模有望达到1500亿元。

石油、化工行业是换热器最主要的应用领域，约占换热器30%的市场份额。

石油、化工生产中几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝过程，都需要用到换热器。

换热器的性能对石化产品质量、热量利用率以及系统的经济性和可靠性起着重要作用。

换热器主要包括管壳式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器（冷箱）板壳式换热器、高压螺纹锁紧环式换热器、高压空冷器和废热锅炉等。

目前，换热器正朝着大型化、高效率、高合金化、低温差、低压力损失方向发展。

四、国外现状70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。

为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备。

因为随着能源的短缺，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高。

所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。

改进和提高换热器的传热效率和性能是节省投资、节约能源、提高生产能力的重要途径。

二十余年来,换热器的开发与研究始终是人们关注的课题。

国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64%。

虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。

随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续向着高温、高压、大型化方向发展。

而换热器在结构方面也有不少新的发展。

最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。

同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。

当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。

近年来，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，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。

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。

五、题目发展趋势本课题主要是研究抽余液塔底冷换热器结构参数，分析塔底换热器各部分性能影响，探究换热器结构与强度的合理性，以期获得具有较高抗拉强度、压缩回弹、耐腐蚀性、耐介质性等综合性能良好的换热器设备。

设计主要包括壳体形式、课程数、换热管类型、管长、管子排列、管子支承结构、冷热流体的通道等工艺设计和封头、壳体、管板等零部件的结构、强度设计计算。

由于石油化工设备技术的进步，应用于抽余液塔底的不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。

在满足工艺过程要求的前提下，换热器应达到安全与经济的目标。

换热器设计的主要任务是参数选择和结构设计、传热计算及压降计算等。

随着石油、化工行业换热器的发展，对广泛应用的传热装置的结构型式、传热效果、成本费用、使用维护等方面提出了越来越高的要求，其主要成果表现在三个方面：一是逐步形成典型换热器的标准化生产，降低了生产成本，适应了大批量、专业化生产需要，方便了使用和日常维护检修；二是创新传热理论，奠定了传热技术发展的基础；三是换热器的结构改进与更新，提高了传热效果。

六、课题的主要工作第一部分：结构设计：1.根据确定的换热器题目与给定实验原始数据，确定抽余液塔底换热器的基本结构[1]。

第二部分：热力计算：1. 计算介质定性温度及确定其物性数据；2.平均有效温差计算；3.热量衡算；4.物料衡算；5.传热膜系数的确定；6.传热面积的确定；7.压力降计算。

第三部分：主要受压元件强度计算与校核：1. 换热器强度计算参数的确定[2]；2. 换热器壳体的强度计算；3. 管箱短节、封头厚度的确定；4. 法兰[4]、螺栓、垫片的强度校核计算[3]；5. 管板强度计算[5]；6. 开孔补强设计[6]。

七、完成课题的实验条件1．通过参观和实习已全面了解化工压力容器用材的力学性能试验方法、焊接工艺试验方法以及无损检测、压力试验等压力容器强度监测和验证性试验方法。

2.通过生产实习已全面了解化工压力容器的制造所需设备及化工压力容器的制造工艺过程。

3．可根据具体情况，在辽阳石油化纤公司机械厂进行各种工艺试验。

4．进行课题设计前阅读有关资料、图纸、观察实物或模型以及调研等。

八、设计过程可能出现的问题及解决的方法和措施一、工艺计算部分：1.查询物料的物性数据出现错误；查石油化工基础数据手册确定介质的物性数据[7]。

2.压力降计算缺少管程回弯压力降；计算过程中细致的将各部分压力降损失计算在内[8]。

二、结构设计部分：1.结构设计不合理；根据计算结果，认真选择合理可行的结构设计方案。

三、强度设计部分：1. 未进行开孔补强设计；强度设计过程中将开孔处进行补强设计。

2. 强度校核错误；进行强度校核时，将材料的力学性能与计算结果认真比较，得出正确结论。

四、计算机绘图部分：1.CAD绘图不够熟练；平时抓紧时间多加练习，并向同学老师认真虚心请教。

2.计算机绘图不正确；勤于向指导老师请教指正，认真修改误误之处。

九、毕业设计的实施计划：第1周：结合课题或所学专业查阅和收集有关英文资料，查阅设计参考文献；第2周：结合课题或所学专业选择英文资料[19][20]并进行翻译[15][16]，撰写开题报告；第3周：了解和掌握毕业设计课题内容及要求，初步确定设备的结构形式，确定设计方案；第4周：确定工艺计算的物性数据，进行设备的工艺计算；第5周：完成开题报告和英文资料翻译；第6周：完成设备的工艺计算，确定工艺结构尺寸，确定设备结构尺寸[9]。

第7周：确定设备各元件的基本尺寸、强度计算方法，各元件强度设计参数及设计数据[10]；第8周：设备的强度计算[11]；第9周：完成设备的强度计算，确定设备的最终尺寸[12]；第10周：施工图设计，确定施工图绘制方案[14]；第11周：计算机绘图；第12周：计算机绘图；第13周：基本完成设计说明书、设计图纸，交指导教师初步审查；第14周：修改、整理设计说明书、设计图纸[17]；第15周：完善设计说明书、设计图纸[18]；第16周：打印图纸、设计说明书，撰写答辩自述材料；第17周：指导教师审查设计图纸和设计说明书；准备答辩；第18周：答辩，整理装订全部设计文件。

十、主要参考文献：［1］GB 150-1998 钢制压力容器［M］.［2］GB 151-1999 管壳式换热器［M］.［3］JBT4700～4703-2000 压力容器法兰与技术条件［M］.［4］何铭新等.机械制图［M］.北京：高等教育出版社，2010［5］化工设备全书-换热器［M］.北京：化学工业出版社［6］付水根.机械制造工艺基础［M］.北京：清华大学出版社，2010［7］郑津洋等.过程设备设计［M］.北京：化学工业出版社，2005［8］王文友.过程装备制造工艺［M］.中国石化出版社，2009［9］郑品森等.化工机械制造工艺［M］.北京：化学工业出版社［10］王志魁等.化工原理［M］. 北京：化学工业出版社[11] 秦叔经，叶文邦.化工设备设计全书--换热器. 化学工业出版社.[12] 钱颂文.换热器设计手册.化学工业出版社.[14] 卢焕章.石油化工基础数据手册.化学工业出版社.[15] John F. Harvey, P. E. Theory and Design of Pressure Vessels. New York：Van Nostrand Reinhold Company, 1991[16] Burgreen.D.Elements of Thermal Stress Analysis. New York：C.P.Press, Jamaica, 1971[17] 化工设备设计全书编辑委员会.换热器设计.上海科学技术出版社.[18] 中华人民共和国标准. JB/T4731-2005. 中国标准出版社.[19]ASME Boiler & Pressure Vessel Code, Section Ⅷ, Rules for Construction of Pressure Vessels, Division 3, Alternation Rules, 2004[20] Spence.J., Tooth.A.S.Pressure Vessels Design：Concepts and Principles. Oxford：Alden Press, UK, 1994。