某炼化厂空冷器设计开题报告.doc

重庆科技学院毕业设计（论文）开题报告题目 某炼化厂空冷器设计 2014 年 3 月 30 日开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后2周内完成，经指导教师签署意见及系主任审查后生效。2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辞典、手册）。4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少2000字，其余内容至少1000字。毕业设计(论文)开题报告1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析1 研究背景与意义 空气冷却器是以环境空气作为冷却介质，对管内高温流体进行冷却或冷凝的设备，简称空冷器。水作为理想的冷却介质，被传统工业冷却系统长期广泛的使用，但随着水资源和能源的匮乏以及环保意识的增强，节水、节能、无污染的空冷器在近40多年来得到迅速发展。空冷器最早出现在炼油工业，从冷却轻油到渣油，从正压到负压系统，从寒冷地区到炎热地区，从缺水地区到水源充足区域都有成功使用空冷器的实例。有些炼油厂甚至全部使用空冷器；在动力工业中，直接空冷和间接空冷用于火力发电厂汽轮机排气的冷凝，节水可达90%以上；在冶金工业中，高炉、平炉、金属炉循环水的空气冷却技术也比较成熟；此外，在原子能工业、燃气透平和空气透 平冷却系统等，空冷器也有较多的应用。因此，在工业制造生产中，空冷器会得到越来越广泛的应用。空冷器的使用对水源没有限制，对厂址的选择要求较低；另外，对于干旱缺水地区来说，空冷器相对于常规的水冷器更具备现实意义，解决了由于工业发展带来的供水不足的问题；空气可以随意取用，不会产生环境污染问题。总的来说，空冷器可以更好的帮助企业节约生产成本，产生更好的经济效益。空气冷却器已经成功的、经济的运用于蒸汽、高沸点有机物蒸汽及石油蒸馏的蒸汽、汽油、液氨等的冷凝以及压缩机、夹套水等循环系统、石油蒸馏、油品等液体的冷却。由此可见，对空冷器的设计研究具有非常重要的意义。2 国内外对空冷器研究现状 自20世纪30年代空气冷却器投入工业使用以来，在石油化工等工业企业迅速发展。目前采用空冷器进行介质冷却的炼油厂在不断增加，国外新建炼油厂都有扩大使用空气冷却器的趋势。在化工企业，合成氨、合成甲醇、氯化物、聚氯乙烯及单体氯乙烯等生产工艺过程都有采用空气冷却的实例。随着设计和制造技空冷器工艺设计技术的进步，高压高效空冷器得到越来越广泛的应用。我国生产和应用空气冷却器(简称空冷器)， 虽然起步较晚，但也已有30多年历史。在这期间经历了产品形式单一, 零部件结构简单, 热工性能较差以及风机能耗大, 噪声高和风量不能调节等落后阶段。近几年以来, 空冷技术及其产品的设计、制造和质最监控都有了迅速发展。品种规格增加, 应用范围扩大，已由炼油扩大到化工、冶金和电力等部门 。现在除少数特殊高压空冷设备需引进外, 其余均可满足需要。 (1) 国内空冷器的生产情况 高压高效空冷器是石化装备中技术含量较高的容器，只有A3级空冷式换热器注册资质的企业才可以生产，截止 2009年已注册空冷式换热器企业共有 14 家，其中有10家获得A3级空冷式换热器注册资质。哈空调作为行业龙头企业，主要生产以高压空冷器为代表的高压，耐腐蚀，冷却剧毒介质用石化空冷器。与德国GEA和美国SPX基本处于同一技术水平。市场占有率达50%，竞争优势明显；随后几家是兰州长征机械有限公司和甘肃蓝科石化设备有限责任公司。兰州长征机械有限公司的复合板空冷器及耐腐蚀空冷器管束分别获得国家专利；蓝科公司拥有专利产品双金属复合波纹翅片管、新型空冷器矩形管箱、板式空冷器、表面蒸发式空冷器、喷淋蒸发型冷却器等专利技术。 (2)世界空冷技术的发展情况 煤炭是许多国家发展电力的主要一次能源, 但煤电的发展同时还受到了水资源的制约。1939年德国首先采用了直接空冷系统。50年代匈牙利发展了混合式凝汽器的间接空冷系统即海勒系统。而后在70年代,带表面式凝汽器的间接空冷系统和直接空冷系统也得到较大发展。近十多年来, 电站空冷技术在国外得到迅速发展并日趋成熟。德国、匈牙利、美国、酉班牙、前苏联、南非等国家和地区已建成一批空冷电站,运行情况良好。由于直接空冷系统结构比较简单,所需空冷元件比较少,投资较低等特点,因而直接空冷电站在国外近期发展中占有较大比重。1978年美国怀俄达克电厂的360mw直接空冷机组投入运行。年后,在南非的马尤巴电厂先后又投入了2025mw的直接空冷机组。目前,世界上采用直接空冷系统已经运行的容量最大的空冷电站,是1987年德国为南非3990mw马丁巴空空冷器工艺设计空冷电站。采用带表面式凝汽器间接空冷系统已经运行的容量最大的空冷电站也在南非,其容量为4116mw的肯达尔空冷电厂。世界上现在采用的空冷电厂的总装机容量已经17500mw，据统计，1962年到1994年已经建成和正在建成的100mw上的空冷机组约有50台，共有16837mw。其中，海勒式间接空冷器约占26%，用表面式凝汽器的间接空冷约占32%，而后来居上的直接空冷的约占42%。空冷电厂能节省大量工业用水，但是投资也有较大的增加，因而近年来国外还开展了相变空冷系统与塑料导热翅片管等新技术、新材料的研究。1986年美国将氨相变空冷作为电力工业的重大研究课题，一台10mw的试验机已经于1979年投入运行，由于它密度小、不腐蚀、节省金属等优点，也受到各国重视。80年代初，意大利就已经建成一座30mw的塑料散热元件的试验电站。中国学者也在开展这方面的研究。因此现空冷技术在国际上基本上是一项成熟的技术。 (3) 中国空冷技术的发展概况 60年代中期，中国在哈尔滨工业大学试验电站首次进行50kw机组直接空冷系统的试验。直到80年代中期，中国还只是进行了一些小型试验。1987年-1988年山西大同第二发电厂400mw机组引进了匈牙利海勒式间接空冷系统的全套设备和技术，使中国空冷发电技术进入一个新的阶段。在此基础上，90年代初，丰镇电厂400mw国产海勒式间接空冷机组，在次年第四台也投入使用。太原第二热电厂400mw表面式凝汽器间接空冷机组相继投入使用。这两个空冷电厂的建成使用，标志着中国在建设空冷电厂的国产化程度已经大大提高，也为我国今后600mw级空冷机组的建立奠定了基础。我国在建设空冷电厂的同时也相应开展了空冷技术的实验研究工作。取得了一些科研成果和宝贵经验，这对中国空冷技术的提高和发展具有重要作用。毕业设计(论文)开题报告2.本课题的任务、重点内容、实现途径 2 本次设计的任务、重点内容、实现途径 通过对现场风速、气温以及四季天气变化情况的理论分析，自行设计一套空气制冷器装置。空冷器的结构设计包括总体方案确定、选型及估算和详算三个步骤，期间需要反复试差和修改方案。首先需要根据工艺要求、场地情况、环境温度变化资料和环保等要求，确定总体方案，选择水冷或空冷，选定空冷器型式及空冷器工艺设计及其组合方式。估算与详算内容大致包括：计算热负荷、总传热系数；选取翅片管形式、管束布置尺寸；选取管程数及适宜管排数；试差求空冷器出口气温及所需的光管面积，等等。利用 AutoCAD 软件绘制空冷器结构图及主要部件详图等，完成设备数据表。空冷器工艺设计。 空冷器的优缺点：空气冷却优点空气冷却缺点1、 空气可以免费获得，不许任何辅助费用。2、 厂址选择不受限制。3、 空气腐蚀性低，不需采取任何清垢措施。4、 由于空气侧压力降为100-200Pa，所以运行费用低。5、 空冷系统的维护费通常为水冷的20-30。1、 由于空气比热小，且冷却效果取决于干球温度，不能将流体冷却到环境温度。2、 空气侧换热系数低比热小，所以空冷需要较大面积。3、 空冷器性能受环境温度，雨雪，风等影响。4、 空冷器不易靠近大额建筑物，以免形成热风再循环。5、 空冷器要采用特殊制造的翅片管。1某炼油厂的空冷器设计参数对炼油厂原油处理项目进行空冷器设计，具体任务如下：（1）分析处理设计参数，正确选择设计标准依据； （2）按给定的参数设计空冷器相应参数的计算，以及结构的计算；（3）在根据相关参数进行空冷器设计；（4）画图软件CAD/proe绘制机械设计图以及零件图。2设计任务要求（1）查阅课题相关或紧密专业方向的中外文资料，撰写文献综述；（2）设计的空冷器选型合理，计算正确；（3）装置的计算正确，主要设备选型合理；（4）绘制图纸按照工程图绘图标准；（5）撰写一篇不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），并文字通顺、语言流畅的毕业论文。3研究基本内容1、空气冷却器主要包括管束、构架、风机等基本部件。被冷却介质走管内，空气走管外，通过翅片管进行热交换。2、管箱的设计的主要内容（1）根据工艺参数确定各部分几何尺寸（2）考虑压力温度腐蚀因素，选择管束、构架的材料（3）对管束、构架等进行强度和稳定性及计算，校核3、百叶窗的设计百叶窗用于调节空气冷却器风量的大小4、构架 构架包括风箱及导流筒等部件。构架是用于支撑管束、风机、百叶窗及附属件的钢结构。5、绘图 包括装配图、部件图和零件图。如标准零件、部件，写出标准号及标记，不必绘图 6、用Auto CAD设计换热器的装配图及主要零件7、整理并编写计算说明书4、本题目的重点、难点和实现途径本课题设计的重点是空冷器的结构设计等。通过这个课题的设计，使学生掌握设计过程和加工中的可行性处理，加强设计的实现性。实现这一过程，将利用到空气流体力学和材料力学中的所学到的知识，同时，向相关的课程指导老师请教，再结合相关资料来完成这一部分的设计。对于其他部分的设计，本文将利用大学理论课程所学到的相关知识，通过查阅相关资料和合理的计算，根据工艺要求并考虑制造，安装和维护检修的方便，设计空冷器和相关附件的类型、结构材料以及尺寸。并通过Auto CAD绘图软件绘制出装配图、部件图和零件图，并利用合理有效的方法进行校核。毕业设计(论文)开题报告3.完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法本论文参照日本空冷器的设计理念，以重庆当地的气候条件作为数据来源，参照当地现场风速、气温以及四季天气变化情况的理论分析，然后根据工艺要求、场地情况、环境温度变化资料和环保等要求，确定总体方案，选择水冷或空冷，选定空冷器型式及其组合方式，自行研发一套空冷装置，通过对热负荷的计算，传热系数的计算和管排数的选取等，该装置基本满足当地所需空冷效果。1工作条件及解决办法本论文参照日本空冷器的设计理念，以重庆当地的气候条件作为数据来源，参照当地现场风速、气温以及四季天气变化情况的理论分析，然后根据工艺要求、场地情况、环境温度变化资料和环保等要求，确定总体方案，选择水冷或空冷，选定空冷器型式及其组合方式，自行研发一套空冷装置，通过对热负荷的计算，传热系数的计算和管排数的选取等，该装置基本满足当地所需空冷效果。此设计将用到的Auto CAD 绘图软件、Microsoft Office办公软件、计算机、计算器、丁字尺、绘图板、工具书等相关资料。各类资料可由图书馆资料以及英特网获得、计算机和相关工具可由自己和老师提供、Auto CAD 绘图技能通过参加培训获得。 2参考文献1 汤善甫、朱思明， 化工设备机械基础M，上海：华东理工大学出版社，2004，12 2 吴宗泽，机械设计师手册上M，北京：化学工业出版社，2002，1 3 魏崇光、郑晓梅，化工工程制图，北京：化学工业出版社，1994，3 4 巨勇智、勒士兰，过程设备机械基础，北京：国防工业出版社，2005，4 5 朱有庭、曲文海、于浦义，化工设备设计手册，北京：化学工业出版社，2006，5 6 董大勤、袁凤隐，压力容器与化工设备使用手册，北京：化学工业出版社，2000， 7 周明衡、常德功，管路附件设计选用手册，北京：化学工业出版社，2004，8 8 刘湘秋，常用压力容器手册，北京：机械工业出版社，2005，49 王志文，蔡仁良。化工容器设计。北京；化学工业出版社，200510 丁伯民，黄正林。化工设备设计全书，北京；化学工业出版社，200311 张红兵，何曙霓。化工工艺设计手册，北京；化学工业出版社，199412 陈偕中，化工容器设计，上海，上海科学技术出版社，198713 陈已崇等编，搅拌设备设计。上海科学技术出版社，198514 朱思明，化工设备机械基础，华东理工大学出版社，199115 王志文，蔡仁良。化工容器设计习题集。化学工业出版社，200516 Maria Aldescu.Heavy Oil Upgarding .American Fuel&Petrochemical Manufactuiers Annual Meeting March 11-3，2012 Manchester Grand Hyatt San Diego,CA.AM-12-35,2012.17 M.R.Beychok,”Calculate tank losses easier”,Hydrocarbon Processing,March 1983.18 Klaus Ludtke.Process centrifugal compressors Basics, function, operation,design,application. Berlin:Springer Verlag,2004.毕业设计(论文)开题报告指导教师意见：（对本课题的深度、广度及工作量的意见、对设计结果的预测，并明确是否可以开题） 指导教师（签字） 年 月 日系审查意见： 系主任（签字） 年 月 日袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁