毕业设计--螺旋折流板换热器开题报告
螺旋折流板换热器的总换热系数和压降的研究
在两个折流通道变向过渡区域 ，流体取最 短路程斜 向前
进 ，就形成一个介质相对静止 的三 角形区域 ，导致换 热
效率低。螺旋折 流板换热器是将折流 板布置成近 似的螺 旋面 ，使换 热器中 的壳 侧流体 实现连 续 的螺 旋状 流动 ， 有效地降低了壳程的流动阻力 和强 化了传热 。
求 ，同时消耗较小 的动 力。螺旋折流 板换 热器是应 这些 要求在 当前 工程 实践 中 出现 的较 为先 进 的一种 换 热器
热器传 热效果 更好 。
【 关键词】 螺旋折流板 弓 形折流板 螺旋角 总传热系数
－■‘ ＿ Ｉ Ｉ ．
一
、
刖 置
体内垂直于换热管束，使壳侧形成若干个并列折返通
道 ，介质急剧改变流向必然产 生严重的 压力损耗 ，同时
换热器是工业生产 中的一 种重要设备 。在 化工 、石 油化学 、食品等行业 中有着广 泛的应用。在石 油化 工行 业 中主要采用管壳式换热 器 ，弓形折流板换热 器最 为常 用 （ 见图 １ 。随着工业 的发展 ，节能越来越重要 ，对换 ） 热器的要 求也 越来 越 严格 ，不 仅希望 换 热效 率达 到 要
括 ：①冷水 的储罐 。②热水 的储罐 及加热 系统。③热油
ｂ ｏ
的储罐及加热部分。④循环 动力系统。试验流程 图见 图
３
Ｚ
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宫 宫
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图 ４ 流 量 一压降关 系
螺旋 角为 ３。 ４。 ，切 向速度大 于轴 向速度 ，螺 ０与 ０时
图 ３ 试 验流 程 图
１ 热流体储罐 ２ 换热器 ． ． ４ 冷水储罐 ５ 截止阀 ６ 流量计 ． ． ． ３ 温度计 ． ７ 压力表 ． ８ 泵 ．
三分螺旋折流板换热器
2015-7-7
相邻折流板周向少量重叠
相邻2 块折流板要在外圈首尾相接, 特别推荐将折 流板直边稍稍放宽, 使相邻2 块板在首尾相接时周 向有少量重叠。这一方面是由于通常正三角形排 列布置管孔的方案中相邻两列管子之间的间距较 小, 这样可以留出钻孔边。另一方面, 少量重叠也 有利于减小在2 块相邻的折流板处的漏流。相邻2 块折流板连接处有三角区, 称为V 型缺口, 一般认 为这是无奈的负面结果, 其实此缺口不一定是坏 事。根据流动分析, 壳侧流体沿螺旋折流板呈总 体螺旋流动时, 在离心力作用下流体将向外围流 动, 中心部分流体将变少, 尽管随后产生的径向压 差以及外圈路程远、阻力大的状况使流体产生向 心的二次流动可部分平衡这样的离心流动。相邻 折流板首尾在外圈连接的方案中, 壳侧流体通过 相邻两组折流板交接处的V 形缺口时的流动方向 是使部分流体又返回上一层, 客观上可以增大中 心部分的流速, 起到增强中心区域传热的作用。
2015-7-7
9
适合正三角形布管管束的方案
正方形排 列管束
2015-7-7
对于正 三角形排列 管束怎么办？
正三角形 排列管束
10Leabharlann 相关类比2015-7-7
11
东南大学陈亚平教授提出适合正三角形排列布管的三分螺旋折流板方案
a. 1/3 分区布管;
b. 中心无管位;
c. 中心布管周向重叠
三分螺旋折流板的对称方案投影图
2015-7-7
3
弓形折流板换热器
传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板换热器，由于存在阻流与压 降大、有流动死区、流动阻力较大、易结垢、传热系数较低、传热的平均 温差小、以及在缺口处管束支撑跨距较大，容易诱导管束振动破坏等缺点， 近年来逐渐被螺旋折流板所取代。
不同折流板管壳式换热器数值模拟的开题报告
不同折流板管壳式换热器数值模拟的开题报告一、选题背景换热器是工业领域常用的设备之一，用于将不同介质中的热量传递给另一介质。
折流板管壳式换热器是一种流量分离式热交换器，适用于低到中等粘度的流体。
由于其结构的独特性质，它经常被应用于石化工业、制药工业和食品工业等领域。
在实际应用过程中，有必要对其流动特性进行深入的研究，以便优化其性能，提高换热效率。
因此，数值模拟成为了研究折流板管壳式换热器流动特性的有效手段。
二、研究目的和意义本研究旨在通过数值模拟，探究不同折流板形状对折流板管壳式换热器流动特性的影响，并研究优化设计方案，提高换热器的效率。
同时，对于相关领域的工作人员，本研究具有一定的参考价值和指导作用。
三、研究方案和方法1. 前期调研：对折流板管壳式换热器的结构、工作原理、流动特性等进行了了解，并收集了相关的文献资料。
2. 建模与网格划分：采用建模工具对折流板管壳式换热器进行建模，并利用计算流体力学软件对管壳换热器进行网格划分。
3. 边界条件设定：设定流体的入口流速、温度和压力，以及出口流速、温度和压力等边界条件。
4. 数值模拟计算：采用数值方法对流体在换热器内部的流动状态进行模拟计算，并分析其流动特性。
5. 结果分析和优化设计：对模拟结果进行分析，分析不同折流板形状对流动特性的影响，并提出优化设计方案。
四、预期结果与成果本研究预计能够通过数值模拟，深入研究不同折流板形状对折流板管壳式换热器流动特性的影响，并为换热器的优化设计提供一定的参考意见。
同时，陈述研究成果，撰写学术论文，并发表在相关领域的期刊或学术会议上，以分享研究结果。
五、研究难点和不足1. 折流板管壳式换热器具有大量的变量，数值模拟中需要对多个参数进行精确的设定和控制。
2. 数值模拟结果的精确性受到计算方法，模型和边界条件的影响。
3. 本研究的数据来源主要依靠文献中的标准值和研究成果，样本大小可能会有限，需要用更多的数据来验证结论的可靠性。
螺旋板式换热器设计毕业设计
螺旋板式换热器设计毕业设计(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)螺旋板式换热器设计毕业设计（论文）任务书一、设计任务题目：反应器的混合气体换热器设计（螺旋板式）二、设计任务和设计条件生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混和气体的流量为56825.25�K/h，压力为1.6 MPa，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为29℃，出口温度为39℃，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
物性特征：混和气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度=70�K/m3, 粘度=3.5×10-5 Pa・s,定压比热容=3.297kj/kg℃，热导率=0.0279w/m循环水在34℃下的物性数据：密度 =994.3�K/m3，定压比热容=4.174kj/kg℃，热导率=0.624w/m℃，粘度=0.742×10-3 Pa・s：定压比热容=3.297kj/kg℃，热导率=0.0279w/m，粘度循环水在34℃下的物性数据：密度=994.3�K/m3，定压比热容=4.174kj/kg℃，热导率=0.624w/m℃。
三、设计内容 1、换热器热设计 2、换热器结构设计 3、换热器强度设计 4、设计计算说明书及图纸摘要螺旋板式换热器是以螺旋体为换热元件的高效换热设备，在化工、石油、轻工等许多工业部门有着广泛应用。
它分为可拆和不可拆两种结构形式，螺旋体用两张平行的钢板卷制而成，具有使介质通过的螺旋通道。
本设计参照《不可拆螺旋板式换热器型式与基本参数》和GB150-98《钢制压力容器》进行螺旋体的几何设计和强度计算以及螺旋板换热器的结构设计。
采用的常规设计法设计的不可拆螺旋板式换热器，实现了气-液流体在两螺旋通道内的全逆流低温差换热。
并在强度计算时采用增加定距柱数目的方法提高了螺旋体的强度和高度，从而提高了整个设备的承压能力。
换热器设计开题报告(DOC)
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：**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。
双壳程螺旋折流板换热器结构设计
第 ３ ５卷 第 ４期 ２０ ０ ６年 ７月
石
油
化
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设
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文 章 编 号 ：１ ０ — ４ ６ ２ ０ ０ — ０ ＿ ３ ０ ０ ７ ６ （ ０ ６） ４０ ３ｌＯ
社 ， ９ ６ １８ ．
［ ］ 李 明 华 ． 如 光 ， 鼎 成 ． 合 式 玻 璃 真 空 管 集 热 器 的 热 设 计 ３ 程 沈 组 ［］ 太 阳 能学 报 ，９ ３ ４ ４ ：２ ２ ． Ｊ． １８ ，（ ）４ ５４ ８ ［ ］ Ｏｏ ４ ｍｍｅ ａ ａａ ｎＳ Ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｅｆｒ ｎ ｅａ ａｙ ｎＲ．ｙｒｍａ ． ｅｅｏ ｍｅ ｔ ｄｐ ｒ ｍａｃ ｎｌ— ａ ｏ
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２ ０ ２ （ ： ６ － ６５ ０ ４， ５ ５） ６ ３ ６ ．
［］ 郭 延玮 ， 鉴 民． 阳 能 的 利 用 ［ ． 京 ： 学 技 术 文 献 出版 ５ 刘 太 Ｍ］ 北 科
社 ， ９ ７ １８ ．
［ ］ 方荣 生 ， 立 成 ， 亭 寒 ， ． 阳 能 应 用 技 术 ［ ． 京 ： 国 ６ 项 李 等 太 Ｍ］ 北 中
构 解决 了在 大直径 换热 器上 由于采 用单 壳程 螺旋 折 流 结构 所形 成 的 折 流倾 角小 、 热性 能 下降 及 传 压 力降增 大的弊病 ， 有 良好 的推 广应 用前 景 。 具
换热器设计开题报告
理工学院毕业设计(论文)开题报告题目：气-液介质专用换热器设计学生姓名：石静学号：09L*******专业：过程装备与控制工程指导教师：郭彦书（教授）2013年4月8日1文献综述1.1 绪论换热设备是化工、炼油、动力、能源、冶金、食品、机械、建筑工业中普遍应用的典型设备。
一般换热设备在化工、炼油装置中的建设费用比例达20%~50%因此无论从能源利用，还是从工业的投资来看，合理地选择和设计换热器，都具有重要意义。
在各种换热器中，由于管壳式换热器具有单位体积内能够提供较大的传热面积、传热效果好、适应性强、操作弹性大、易制造、成本低、易于检修和清洗等特点，因此应用最广泛。
管壳式换热器按结构特点分为固定管板式、U型管式、浮头式、双重管式、填涵式和双管板等几种形式。
不同的结构各有优缺点，适用于不同的场合。
本文介绍的是板式换热器[1]。
1.2 管壳式换热器的特点管壳式换热器是由一系列具有一定波纹形状的的金属片叠装而成的一种高效换热器。
换热器的各板片之间形成许多小流通断面的流道，通过板片进行热量交换，它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多。
板式换热器的广泛应用，加速了我国板式换热器行业的迅速发展，但我国板式换热器设计与发达国家之间仍存在着不小的差距。
板式换热器是以波纹为传热面，在流道中布满网状触电，流体沿着板间狭窄弯曲、犹如迷宫式的通道流动，其速度大小和方向不断改变，形成强烈的湍流，从而破坏边界层，减少界面膜热阻，并使固体颗粒悬浮，不易沉积，有效地强化了传热，因此，它比管壳式等其他类型换热器具有很多独特的优点。
第一，传热系数高，由于换热器的特殊结构及组装方式，使介质在流经相邻两板片间的流道时，流动方向和流速不断变化，在低流速下，形成急剧湍流，强化换热；第二，温差小，由于板式换热器具有较高的传热系数及强烈的湍流，可使热交换器的一、二次流体温度十分接近，温差趋近1~3℃；第三，热损失小，由于板片边缘及密封垫暴露在大气中，所以热损失极小，一般为1%左右，不需采取保护措施。
螺旋折流板换热器管束及管板的结构设计
螺旋折流板换热器管束及管板的结构设计国德文邢芳刘晓凤（大庆石油化工机械厂，黑龙江大庆１６３７１１）摘要：文中介绍了螺旋折流板的几何形状及螺旋折流板换热器管束的结构型式，并据此说明了螺旋折流板换热器管束的设计方法。
通过图示证明螺旋折流板的曲线边是一条椭圆曲线，给出螺旋折流板几何尺寸的计算方法。
关键词：螺旋折流板；管束；结构设计中图分类号：ＴＫ１７文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１－４９６２（２００８）０２－００３９－０２近年来，国内采用新型高效螺旋折流板换热器的企业逐渐增多。
大庆石油化工机械厂也经常采用螺旋折流板来设计管壳式换热器。
文中对螺旋折流板管束的结构设计［１］进行了探讨。
１螺旋折流板的几何形状螺旋折流板换热器的折流板为准扇形。
与壳体横截面有一定的安装倾角α，其在壳体横截面上的投影刚好为１／４圆面。
见图１。
根据折流板间距所需要的若干个螺旋折流板与管束轴线以某一角度呈连续螺旋状排列，这种排列须保证介质自壳程进口向出口呈螺旋状推进，避免了采用弓形折流板时，介质以“Ｚ”字形流动剧烈折返带来的严重压降。
管壳式换热器采用螺旋折流板是基于这样一种思想：通过改变壳程侧折流板的布置，使壳程侧流体呈连续螺旋流动，因此，理想的折流板布置应该为连续的螺旋曲面。
但是，螺旋曲面加工困难，而且换热管与折流板的配合很难实现。
考虑到加工上的方便，采用一系列的准扇形平面板（称之为螺旋折流板）替代曲面相间连接，在壳程侧形成近似的螺旋面，使换热器的壳程侧流体产生连续的螺旋状流动，见图２。
２螺旋折流板间距螺旋折流板布置应使壳程内介质的螺旋状流场稳定，这就要求螺旋折流板之间有一致的间隔称为折流板间距Ｆ），相同的安装角α，一般还应要求：螺旋折流板应布置在上方进出口轴线的下方或下方进出口轴线的上方，见图３。
从图３可以看出，在１个螺旋节距Ｈ（波长）长度上等距依次安装４个螺旋折流板，环绕壳程轴线位置的１根与换热管规格相同的中心管，用定距管定位，形成螺旋状。
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中国矿业大学
化工学院
毕业论文（设计）开题报告
题目：螺旋折流板式换热器的设计专业：过程装备与控制工程
姓名：桂大强
班级：过控08-2班
学号：06082908
指导教师：朱荣涛
一、概述以及设计目的
折流板是提高换热器工效的重要部件。
传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板，由于存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小、振动条件下易失效等缺陷，近年来逐渐被螺旋折流板所取代。
理想的螺旋折流板应具有连续的螺旋曲面。
由于加工困难，目前所采用的折流板，一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相间连接，形成近似的螺旋面。
在折流时，流体处于近似螺旋流动状态。
相比于弓形折流板，在相同工况下，这样的折流板（被称为非连续型螺旋折流板）可减少压降45%左右，而总传热系数可提高20%～30%，在相同热负荷下，可大大减小换热器尺寸。
虽然非连续螺旋折流板的加工技术比较成熟，在石化行业也已得到推广应用，但仍存在诸多不足之处。
例如，扇形板连接处成非光滑的锐角过渡，对轴向运动的流体存在反压，流体通过时的突然转向会造成能量损失，在螺旋角较大时能耗更严重；相邻两片扇形板空间对接时，必须附加角接板才能填补缝隙，既费工又废料，又增大了流体的阻力。
相比之下，具有理想螺旋曲面的连续型螺旋折流板有着更好的传热与流动特性，但在实际应用时必须首先解决其加工难题。
螺旋折流板换热器的提出基于这样一种思想：通过改变壳侧折流板的布置，使壳侧流体呈连续的螺旋状流动。
因此，理想的折流板布置应该为连续的螺旋曲面。
但是，螺旋曲面加工困难，而且换热管与折流板的配合也较难实现。
考虑到加工上的方便，采用一系列的扇形平面板(称之为螺旋折流板)替代曲面相间连接，在壳侧形成近似螺旋面，使壳侧流体产生近似连续螺旋状流动。
一般来说，出于加工方面的考虑，一个螺距取2～4 块折流板，相邻折流板之间有连续搭接和交错搭接两方式，按流道又可分为单螺旋和双螺旋两种结构。
本次设计的螺旋折流板式换热器是我之前学习所没有接触过的，在传统的学习知识上面添加了一些新的元素，使得设计更具色彩性，同时主线没有改变，依然是列管式换热器。
在设计过程中，一方面可以复习和巩固之前学习的知识，另外又可以拓展思维，查阅资料以扩展知识面，培养创新思维，以达到培养创新性人才的目的。
二、螺旋折流板式换热器国内外研究现状和发展趋势
涡旋或螺旋流动一直是强化传热的有效手段, 从壳侧流体由纵向或蛇形横向流动方向改变为螺旋状流动的角度产生了螺旋折流板换热器的构想,但由于连续螺旋曲面的加工及安装难度很大, 20世纪八、九十年代捷克科学家发明了非连续的1/4螺旋形折流板换热器,采用一系列1/4扇形折流平板来代替螺旋曲面。
此项技术后被美国AB 公司买断，后又转让给CB& I公司,据ABB Lum musHeat transfer公司公布,自1994~2007年3月该公司共完成349个项目,共计1350台(套)螺旋折流板换热器的设计和制造。
我国大庆石油化工机械厂等单位也参与了应用ABB公司技术的部分制造和应用实践。
其他另有一些单位则选择自主开发,近几年也得到了一些发展。
不少研究者采用数值模拟和实验研究手段,对螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器进行对比。
结果表明,螺旋折流板换热器的单位压降的换热系数性能要优于弓形折流板换热器,并大致确定性能最佳时的螺旋角或倾斜角为40度左右。
在1/4螺旋折流板换热器问世后的近20年里, 未见有国内外同行就1/4螺旋折流板方案不适合正三角形排列布管之事进行质疑,几乎无人考虑布管方式与折
流板结构设计的关联。
针对以上问题,陈亚平提出了三分螺旋折流板换热器，其结构如图4所示,并申请了国家发明专利。
三分螺旋折流板换热器除秉承了1/4螺旋折流板换热器的诸多优势外,还特别适合于正三角形布管方案,且可减少折流板零件。
该项创新将使原先很难大规模应用的螺旋折流板式换热器具有了普及应用的可能。
三、设计研究技术路线和目标
1设计研究技术路线
首先查阅相关文献资料了解螺旋折流板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、设计的理论基础、技术路线及其意义，对螺旋折流板式换热器设计有一个大体上的认识和理解。
然后确定螺旋折流板式换热器的结构和类型、操作条件的选择和操作方式选择。
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，确定各结构部件所需参数，并对各结构部件进行合理安排，确定换热器的基本构成。
紧接着进行换热器壳体、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。
最后，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，并编写说明书。
2目标
查阅国内外相关文献资料，完成换热器的工艺计算、结构设计及强度校核。
努力提高换热器的换热效率。
在设计过程中总结经验教训，并大胆创新，获得更多关于换热器的知识，无论为今后的工作还是现在的学习都能奠定一定的基础。
四、研究内容和拟解决的关键问题
1研究内容
第一部分：准备工作
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。
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、设计的理论基础、技术路线及其意义。
第二部分：工艺计算及结构设计
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。
第三部分：主要受压元件强度计算
换热器壳体、管箱短节、封头厚度确定，容器法兰、螺栓、垫片的校核计算，管板厚度的计算，开孔补强计算。
第四部分：计算机绘图及说明书的编写
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，并编写说明书，并完成英文资料翻译的编写。
2 关键问题
换热器性能关键在于换热器的换热效率。
所以在本设计中，关键在于如何布置列管以及如何进行螺旋折流板的设计和放置。
以求更好的换热效果，尽可能的去参考国内外最新的研究进展。
五、计划安排和预期成果
1计划安排
序号设计各阶段内容时间安排
1 查阅相关资料，确定设计方案和论文结构第6至7周
第8至10周
2 完成开题报告，进行换热器的热力计算和准
备中期答辩
3 完成设计书第11至13周
4 进行图纸的绘制第14至15周
5 书写设计说明书，打印论文、图纸第16至17周
6 准备毕业论文答辩第18周
2 预期成果
（1）设计出满足工艺条件的换热器设计；
（2）用计算机绘出不少于3张零号图纸的设计图；
六、参考文献
[1] 马江权等.化工原理课程设计.中国石化出版社.
[2] 钱颂文等.换热器设计手册.化学工艺出版社.
[3] 朱跃钊等.传热过程与设备.中国石化出版社.
[4] 潘红良等.过程设备机械设计.华东理工大学出版社.
[5] 喻九阳等.压力容器与过程设备.化学工业出版社.
[6] 毛希澜.换热器设计.上海科学技术出版社.。