毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

一．绪论

换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之一。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%，在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。20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。因此，几十年来，高效换热器的开发与研究始终是人们关注的课题，国内外先后推出了一系列新型高效换热器。本次设计的变换汽冷却器是合成氨工业的重要设备，采用锅炉给水对变换汽进行冷却，其设计、性能的优劣不仅直接关系着现有合成氨工业中能源的合理利用，而且也会影响工业二次能源利用的效率，影响到余热回收和节能的效率。本设计是通过对变换汽冷却器的设计，来达到熟练掌握典型过程单元设备的设计过程[1]。本设计的设计内容的整体思路是：工艺设计计算，结构设计，强度校核，画图。

二．结构设计与工艺设计

本设计给定的设计参数如表1所示：

表1 设计参数

本设计总体结构设计，包括以下步骤：

a.筒体设计，选材，计算结构尺寸；

b.换热介质进出口设计，确定进出口的形式、位置以及口径大小；

c.封头设计，选择封头形式，计算所受内压和外压；

d.管板设计，确定连接形式，计算最小厚度；

e.拉杆和定管距，确定拉杆的结构形式、直径和数量、布置及定管距结构尺寸；

f.旁路挡板设计，确定挡板数目、尺寸及安装方式；

g.容器法兰及支座的选材及尺寸设计；

h.强度校核，对上述步骤确定的结构尺寸材料形式进行强度校核，如不满足要求需重新进行结构设计、再校核，直至符合要求。

此外冷却器其他部位的结构设计也需要充分予以考虑。为了保证两管板间的管束不至于裸露在空气中，在两管板间用连接板环(即短筒节)进行连接。在短筒节最上端、最下端靠近管程管板处分别开有半圆孔，另半圆孔开在管程管板上，分别连接两接管．最上端的为泄漏气口，最下端的为泄漏液口。以方便及时发现管程或壳程的泄漏。壳体的设计采用两壳程结构，为冷却水下进上出。在壳体最下端、两鞍式支座间设有排液口，以便在停车或检修清洁时使用；在壳体最上端、靠近简体中心处设有排气口，以方便排除冷却水中的气泡；在壳体最上端设有两个爆破片接口，以便在发生气体泄漏时能够及时发现。管箱的设计采用两管程结构．为热流体上进下出，中间使用分程隔板将管箱一分为二。这样设计可以使冷、热流体近似于逆流，从而获得较好的换热效果[4]。

三．选材

考虑变换气冷却器中介质在工作温度时会产生腐蚀，因此筒体和封头及管材均采用同材质Q345R S32168复合板。不锈钢复合钢板是一种由基层和复层复合而成的双层金属钢板, 其基层主要满足结构强度和刚度要求, 复层满足耐蚀、耐磨等特殊性能要求[5]。不锈钢复合板焊接属于异种钢焊接的范畴，复合板焊接时，必然会出现不锈钢复层和碳钢基层过渡层的焊接问题[6]。所以在此设计中筒体的焊接采用先焊基层内侧,背面清根后焊接基层外侧, 最后再焊过渡层和复层[7]。环缝及复合接管与法兰、小直径复合管拼接环缝等焊接时, 一般选用的是外坡口。焊接顺序选用的是先焊复层, 再焊接过渡层, 最后焊基层。对于焊接材料的选择，先用与复层材料匹配的焊材焊复层,然后用高Cr 、Ni 奥氏体焊材焊接过渡层和基层。又由于复合板一般较厚，所以基层采用埋弧自动焊，过渡层和复层采用手工焊。

四．总结

本设计的开发，主要的难点在于制造过程中对复合板的焊接，而关键问题在于处理好覆层与基层交界部位的焊接性，即过渡层的焊接。为保证过渡层能完成化学成分由基层到覆层的过渡，很重要的是选择焊接材料和稳定工艺参数及保证熔合比。同时在考虑过渡层与覆层，基层的两个熔合区和焊接金属时，要使它们均达到对不锈复合钢板所要求的界面抗剪强度，所以过渡层宣薄不宣厚。而且还要防止由于覆层与基层金属之间的热特理性能（特别是膨胀系数）差别较大而引起在焊后冷却过程中或今后服役过程中因温差应力而开裂，应当保证过渡层具有优良的塑性和韧性，使它能够起到吸收和缓冲力对两金属交界面的有害作用，避免焊接接头产生裂纹。其次要注意的是管束及其与管板连接部位的结构设计，尤其是确定两管板间合适的距离。在两管板间采用连接板环(短筒节)进行连接，可以保证两管板间的这部分管束不至于裸露在空气中，同时若有泄漏发生，也能保证管内介质和壳程介质不接触，使换热器处于一个安全的运行状态。双管板换热器结构使不能发生直接接触的介质相互换热成为可能，这在工艺流程上就可以解决很多实际的问题。

五．展望

近年来，国内已经进行了大量的强化传热技术的研究，但在新型高效换热器的开发方面与国外相比差距仍然较大，并且新型高效换热器的实际推广和应用仍非常有限。尚需从事换热器专业的技术人员在制造工艺方面加大力度进行研究，使我国换热器技术从各个方面赶上国际水平，也需要各换热设备使用厂家勇于引进和推广新型高效换热器，为我国的节能事业做出贡献。未来新型冷却器的基本发展趋势主要在如下方面：提高传热效率，研发新型高效换热器；提高结构设计的紧凑性，降低材料消耗，采用新型材料，降低换热器制造时的成本；增强新型换热器承受高温、高压、超低温以及耐腐蚀能力等苛刻工况下的使用性能。随着现代工业的高速发展，针对当前能源短缺问题，设计和制造高性能的换热设备成为节约能源的重要手段之一。通过提高变换气冷却器的传热效率，降低换热器制造时的材料成本，将会创造可观经济效益。

参考文献：

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文 献 综 述

一．绪论

换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之一。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%，在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。20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。因此，几十年来，高效换热器的开发与研究始终是人们关注的课题，国内外先后推出了一系列新型高效换热器。本次设计的变换汽冷却器是合成氨工业的重要设备，采用锅炉给水对变换汽进行冷却，其设计、性能的优劣不仅直接关系着现有合成氨工业中能源的合理利用，而且也会影响工业二次能源利用的效率，影响到余热回收和节能的效率。本设计是通过对变换汽冷却器的设计，来达到熟练掌握典型过程单元设备的设计过程[1]。本设计的设计内容的整体思路是：工艺设计计算，结构设计，强度校核，画图。

二．结构设计与工艺设计

本设计给定的设计参数如表1所示：

表1 设计参数