文档介绍：常熟理工学院毕业设计论文 1前言 课题研究的意义,国内外研究现状和发展趋势 本课题研究的意义: 在化工生产中,为了工艺流程的需要,往往进行着各种不同的换热过程:如加热、冷却、蒸发、冷凝等。换热器就是用来进行这些热传递过程的设备,通过这种设备,以使容器两侧热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体,以满足工艺上的需要。换热器随着使用的条件不同,可以把它分成为:热交换器、加热器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。由于使用的条件不同,换热设备又有各种各样的形式和结构。另外,在化工生产中,有时换热器作为一个单独的化工设备,有时则把它作为某一工艺设备中的组成部分,如氨合成塔中的下部热交换器、精馏塔底部的再沸器等。总之,换热器在化工市场中的应用是十分广泛的,任何化工生产工艺几乎都离不开它。在换热器设备中,应用最广泛的是管壳式换热器。目前这种换热器被作为一种传统的标准换热器,在许多工业部门中被大量使用。尤其在化工生产中,无论是国内还是国外,它在换热设备中,仍占主导地位。由于管壳式结构,它具有选材广泛,换热表面清洗较方便,适应性强,处理能力大, 能承受高温和高压等特点。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。上个世纪 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。本课题研究的最重要意义就在与如何高效节能。管壳类换热器由于始终受到普遍应用和重视,其理论研究的深度和设备改进的步伐都是板式类换热器所不能比拟的。在新的节能及环保浪潮中,其技术和发展速度又有所提高。许多新型高效换热器不短涌现,如折流杆换热器、新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器、螺纹管换热器、螺纹锁紧环换热器、Ω型密封环高压换热器、以及非金属换热器、稀有金属换热器等都是其代表杰作,这些新型高效换热器的出现已经并正在为飞速发展的经济和节约能源作出了不可估量的贡献。 国内外研究现状和发展趋势: 二十世纪 20 年代出现板式换热器,并应用于食品工业。以板代管制成的换热器,结构紧凑,传热效果好,因此陆续发展为多种形式。 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,人们对常熟理工学院毕业设计论文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。到了 21世纪初期浮头式换热器这种技术在国内外已经达到了一个比较成熟的阶段,以后的发展趋势具有多方面发展的特点,例如物理模拟研究,分析设计研究,大型化及紧能耗等研究方向,换热器研究正处在一个飞速发展的阶段。换热设备在化工过程中起着至关重要的作用,其投资费用一般占全部设备投资的 40% 左右,而且,它的行为也关系着全厂的正常运行和操作费用。旧厂改造的许多工作是围绕换热设备的优化进行的,一方面,过程系统工程致力于换热网络的优化综合;另一方面,机械工程师们在寻找换热器强化传热技术的具体手段。虽然样式繁多的换热器很大程度上拓宽了人们的选择范围,但管壳式这一传统的换热设备在化工生产中仍占据着主要地位,在高温高压或有腐蚀性介质的作业中更能显示其优势。管壳式换热器由一些直径较小的圆管加上管板组成管束,外套一个外壳而构成。其特点是结构简单,易于加工、清洗,选材及应用范围广,处理量大。以上优点使其成为传统换热器的标准设备。但在追求高效传热的今天,传统的管壳式换热器单位体积的传热面积较低,传热系数不高,难以满足生产要求,因而,换热器强化传热技术的研究越来越得到重视。所谓换热器强化传热技术就是使换热器在单位时间、单位传热面积传递的热量尽可能多。长期以来,国内外对此进行了大量研究。 管子的强化为了提高管壳式换热器换热性能, 一方面要提高单位体积的传热面积,另一