二次换热器设计开题报告(3)
4 课题研究的内容
通过互联网、图书馆等途径，查阅各类期刊文献了解固定管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，并筛选出与换热器设计相关的内容作为理论基础。通过查询资料以及与导师、同学们讨论，并根据自己所学习的专业知识来确定总体方案和物性参数。确定参数后，再进行工艺计算及主要设备计算。计算平均传热温差t，由换热面积得出热流量Q，进而求得冷却水的流量。而后计算管径和管内流速，传热管排列和分程，壳体内径。根据计算出换热器的大致结构，再进行细部结构（接管，折流板，法兰和管箱等）的设计和换热器的校核（热流量核算，污垢热阻和管壁热阻，换热器裕度H的计算，换热器内流体的流动阻力等）；最后确定出换热器的最终形式，使用CAD绘制零件图与装配图。
5 创新点及难点分析
管壳式换热器是各类换热器中使用范围最为广泛的一种换热器 ，对其强化传热的研究也一直在进行。在管侧换热性能已经得到较大改善的情况下，提高壳侧的换热性能对于换热器总传热系数的提高则起着更加重要的作用。壳侧支撑结构因其在作为管束支撑物的同时又兼有强化换热的作用而显得尤为重要 。因此，大多数壳侧强化换热研究都侧重于壳侧撑结构的改进和创新。从最初的折流板，到20世纪70年代出现的折流杆，以及近年来出现的螺旋折流板、异型孔板等一系列新型壳侧支撑结构，都在围绕着壳侧强化换热这一课题进行，而且还在继续。折流板是目前使用范围较广的一种壳侧支撑结构，其特点是使流体横掠管束以提高壳侧换热系数，但同时也将使流动阻力增加，并伴随有流体诱导振动发生，导致换热管磨损甚至断裂。折流杆的特点则是使流体由横掠管束改为纵掠管束，但由于折流杆对流体的扰动作用，壳侧换热过程也得到强化，同时由于流体纵向流动，流动阻力大为减小，流体诱导振动及对换热管的破坏作用等危害得到改善，其缺点是折流栅和折流笼的制造和安装比较麻烦。螺旋折流板变完全纵向流动为螺旋形流动，这样既可以避免传统垂直弓形折流板换热器中出现的流动死区，又可借助于旋流强化壳侧的换热，但是螺旋折流板的制造及安装比较困难。
花隔板是华中科技大学能源与动力工程学院黄素逸教授等人在整圆形隔板的基础上提出的一种新型壳侧支撑结构。所谓花隔板（图5.1），即只在圆形隔板的四个象限的某一象限或两个象限（最多三个象限）上开有管孔，作为管束支撑，而未开管孔的象限则是空的，或钻有很大的孔，作为流体的通道。花隔板交替布置，相邻两块隔板的空缺部分相差一个相同的角度，即后一块隔板相对于前块隔板绕中心轴线顺时针或逆时针旋转一个角度，此角度可以是30度，60度或90度等。如此往复（图5.2）。本设计旋转角度为90度。这样的结构就可以使流体在纵向流动的同时发生偏转以达到强化换热的目的。这种结构的最大优点是既能强化换热，又简化了换热器的制造。
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