二次换热器设计开题报告
2 课题研究的意义
换热器是热力过程中的重要设备，广泛应用于化工、石油、制冷、冶金、能源、动力、医药等行业。据统计[3]，在热电厂中，换热器的投资约占整个电厂总投资的70％左右；在一般石油化工企业中，换热器的投资占全部投资的40％～50％；在现代石油 化工企业中约占30％～40％。在制冷机中，蒸发器的质量要占制冷机总质量的30％～40％，其动力消耗约占总值的20％～30％；在以氟利昂为制冷剂的现代水冷单机组制冷机中，蒸发器和凝结器的质量约占总质量的70％。自上世纪七十年代中东石油危机爆发以来，以能源为中心的环境和社会经济问题日益加剧，世界各国充分认识到节能的重要意义，提高能源的利用效率已成为可持续发展的核心问题。为提高能源的利用效率，缓解能源紧张的状况，世界各国都在积极探索节能的新途径。要研究如何高效回收化工、石油等工业生产过程中存在的大量余热并加以充分利用，都离不开寿命周期费用最经济、综合效率最高的换热器 [4-7] 。然而，在各种形式的换热器中，管壳式换热器具有可靠性高、结构简单、生产制造工艺简单、适应性强、选材范围广及成本低等优点而成为工业中应用最广泛的一种换热设备。而其中的，涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。最高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。便可大大提高生产力。所以，研究设计列管式换热器意义重大。
3 国内外管壳式换热器设计的研究进展与主要成果
3.1 新型换热器
换 热 器 在 国民经济 和化工生 产领域中对产品质量 、能 量利 用 率 以及 系 统 经 济 性 、可 靠 性 起 着举 足 轻 重 的 作 用。因此开 发新 型 高 效 和 结 构 紧 凑 的换 热 器 是 目前 换 热 器 研 究 的 一 个 重 要 方 向 。 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 后产生了一 系 列 新 型 高 效 换 热 器 。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[8]。随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化[9]，国内首台超大型管壳式换热器（E一6111型）已经通过最终检查和验收。该换热器尺寸庞大，结构复杂，是首台国内自主研制的超大型固定管板式换热器，其成功研制打破了国外长期对大型换热器的垄断格局，大大提高了我国石化装备制造业的创新能力，推进了我国每年100万吨乙烯成套装备国产化的进程[10]。同时，各国为了满足工艺装置的高效率化，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。例如，国外推出的新型换热器有：ABB公司的螺旋折流板换热器[7] [11]（HelixchangerTM）；瑞典Allares公司的麻花扁管换热器[12]；法国Secatnen公司开发，CacDregamont 设计、制造的PACKINOX 板壳式换热器[13] [14]；英国CalGavinLtd.公司开发HiTRAN绕丝花环换热器[15]等等，这些新型换热器均改进和提高了换热器的传热效率和性能，使企业节省了投资、节约了能源并且提高了生产能力。在换热器设备中，因管壳式换热器具有结构坚固、可靠性高、适应性大、材料范围广等优点而被广泛应用，它在化工、炼油、热能动力等工业行业中，是一种通用性的过程设备[16]。无论是国内还是国外，管壳式换热器仍占换热设备的主导地位，在广大的工业部门，管壳式换热器占整个换热器投资的50%～70%[17]。
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