毕业论文文献综述

1、毕业论文文献综述题 目 名 称 灰水加热器的设计题 目 类 别 毕 业 论 文学 院（系） 机械电子工程学院/机械电子工程系专 业 班 级 过程装备与控制工程3班（0803053班）学 生 姓 名 任 治 国指 导 教 师 华 洁辅 导 教 师 华 洁完 成 日 期 2012年3月4日摘 要 在换热器的设计中，要考虑的问题多种多样，首先，是要对应力的分析并对它进行分类。其次是加热器设计中的管板设计问题，压力容器法兰的选择需要我们注意的问题与接管补强问题。为了让设计出来的加热器能长期稳定的工作，我们还要考虑到它在投入使用后的防腐蚀问题。如果必要，我们还需在设计上减少设计的成本。最后，对于CAD在

2、化工设备中的应用，我们也必须要掌握。关键词 换热器；应力分析与分类；管板设计；压力容器法兰；接管补强；防腐蚀；平板降膜蒸发器；减少成本/CAD化工设备中的应用。前言过程设备在核工业、石油化工、制浆造纸、医药、环保、机械、食品等工业生产中有着广泛的使用。在石油化工业中，加热器的应用非常广泛。加热器有很多种，例如灰斗加热器，水龙头加热器，水加热器，灰水加热器等。其中，灰水加热器的使用在逐年增加，因此对灰水加热器进行研究十分的重要。【1】丁伯民在对欧盟标准EN13445基于应力分类法分析设计的理解兼谈和-2的区别和联系中提及ASME -2公布至今已有30余年的历史。但对某些内容的理解也很难说是透彻。

3、在JB4732中的某些问题上，国内一直在争论，甚至有过争议，对EN13445的理解，为我国为我国现行分析设计标准作为参考，任重道远。但文献【1】在一些看法中所述，标准中的某些条文尚存在一些重复，脱节，名词或者前后称呼不一致，或未作清晰解释，说明之处，在操作上仍然有很大的难度。【2】在对ASME-3高压容器建造的另一规程的介绍中提到了ASME-1，ASME-2，ASME-3的联系与主要区别。相比于ASME-1和ASME-2，ASME-3通常使用超过10000pis的容器；在结构类型上，ASME-3的类型是最多的，不但包括了除扁平钢带倾角错绕以外的各种结构类型，扁平钢带倾角错绕容器可能列于今后的增

4、补中。【主题】 在现阶段，灰水加热器是个新设备。从他的设计开始，无论是管程与壳程的选择，换热面积的计算，应力分类准则的讨论等等，都是十分复杂的。对于灰水加热器我们面对这么多的困难，就使得我们不得不对他进行细致深入的研究。一，压力容器设备法兰要怎么去选取。目前压力容器设计中按照标准进行设备法兰选取时由于对标准的理解不全面而在设计过程中容易忽视很多问题。【3】耿哲荣在压力容器设备法兰选取时应注意的问题中提到进行标准设备法兰的选取时，首先应根据压力容器的介质 、 温度 、 压力来选取相应的法兰材料 。 法兰压力的级别 、 材料的选取要在容器整个选材时统一考虑，尤其在进行压力级别选取时，一定要从 【4

5、】JB / T 4700 2000 压力容器法兰 表 6 、 表 7 中查出在不低于设计温度下的相应材料的最大允许工作压力，最大允许工作压力必须满足我们所进行的压力容器设计的要求 。 其次，要注意相应的适用范围和附加要求 。 同时也提出了选取法兰容易忽视的问题：第一， JB / T 4700 2000 压力容器法兰 3 . 2 对法兰的腐蚀裕量有最大腐蚀裕量的要求，即 “ 本标准中乙型法兰的适用腐蚀裕量为不大于 2 mm ，当腐蚀裕量超过 2 mm 但不大于 3 mm 时，应加厚短接厚度 2 mm 。 长颈对焊法兰的适用腐蚀裕量不大于 3 mm 。 第二， JB / T 4700 2000 压

6、力容器法兰 6 . 5 . 2 规定：与长颈法兰相连接的圆筒厚度应不小于 JB / T 4703 中规定的对接筒体最小厚度 ，且筒节长度不小于根号下DN 的值。当对接圆筒厚度小于最小对接圆筒厚度时，应按 JB 4703 中表 3 要求调整法兰总高度 H （其他尺寸不变），并连同法兰厚度在标记中标明 。 第三， JB / T 4700 2000 压力容器法兰 6 . 6 . 1 . 2 规定：对长颈法兰，当工作压力大于或等于 0 . 8 倍本标准中规定的最大允许工作压力时，法兰与圆筒的对接焊缝必须进行 100 的射线或超声检测，检测方法按 JB 4730 进行，射线检测级合格，超声检测合格 。

7、当法兰所在容器图样对容器的检测要求未满足上述要求时，则应该要求在图样中表明 。 第四， JB / T 4700 2000 压力容器法兰 6 . 5 . 1 中兰与筒体对接焊缝的过渡要求：长颈对焊法兰按图或者在对接焊缝的筒体端部按图 2 堆焊过渡 。 根据中就不能采用减小法兰小端厚度的方式进行处理。二，设计中管板的设计问题十分的常见。【5】李生昌在简评管程式换热器的管板设计问题中提到生产中热能的交换和回收依赖于换热器，它在石化行业的设备总投资约占20%，在各类换热器中管壳式换热器的占有量约为80%左右，经过多年的实践管壳式换热器的结构和性能得到不断改善，但还是有些问题没有彻底解决，管板问题就是其

8、中之一，国内外很多专业一直在对此进行全方位的研究。就国内而言，从50年代至今，各种标准的出现对管板厚度的尺寸从TH259和JB114571以及后来的钢制压力容器设计规定逐步增加厚度，但是从实践中觉得目前管板按理论计算的结果其富裕量较大，按现有规范计算结果管板的机械强度足足有余, 因此如何通过合理而精确地计算换热器的管板看法并不一致, 各国规范也并不一样。今年来，通过实践为了降低管板的厚度出现了博（型）管板。（它不带有法兰），通常情况为厚管板的，同时很好的满足了机械强度的要求，为此今年在不断的推广着使用，从国内外的生产实践看它是可行的。从节约材料和解决材料来源观点, 薄管板无疑是理想的结构形式,

9、 但在设计上应如何确定管板厚度意见尚不统一。换热器的设计中, 管板的形式有厚管板, 薄管板及挠性管板三种从实际工作中经常感到管板厚度偏厚, 于是设备加工麻烦, 材料来源困难, 尤其是厚度超过60mm以上。为此, 除了在设计工作中使用规范标准时不要采取过大的富裕量外, 更有效地推广采用薄管板和挠性管板（尤其是当管壁和壳壁的温差较大时）。笔者认为：1. 在管壳式换热器的设计中应当尽量采用薄管板结构在技术上是成熟的, 在经济上是合理的。并且便于材料来源和加工方便。2. 当管壁与壳体壁体温差超过10摄氏度时，应当尽量采用薄挠性管板结构, 它在技术上和经济上都是先进的。3. 省内在推广和使用薄管板和挠性

10、管板方面较省外落后。此中主要是设计部门有认识上的原因；制造及安装部门按设备重量收费有关。三，在所有的化工设备设计的计算中，或多或少的有一些误区，我们在进行设计的计算时，就要去努力避免设计上的误区。对灰水加热器的设计计算也是如此。【6】在化工设备设计计算的几种误区一文中：（1）对于卧式容器计算中鞍座宽度的计算，鞍座数据不是底板宽度，而实际上鞍座计算的理论依据是JB4731标准（卧式容器）该标准明确指出鞍座宽度是用于计算圆筒的有效宽度, 而有效宽度用于计算鞍座处圆筒的周向应力。从而得知, 计算软件中要输入的鞍座宽度数值应为鞍座与圆筒接触处的鞍座轴向宽度, 而不应取鞍座的底板宽度。(2)计算开孔补强

11、计算接管实际外伸长度的数值时有将带管法兰的长度L值作为实际外伸长度和 将厚壁管的长度h作为实际外伸长度这两个误区。(3)当腐蚀裕量大于等于3mm时应对设备法兰进行强度核算。（4）非标法兰设计计算中容易忽视的尺寸：当标准法兰不能满足实际设备要求时, 就需要设计法兰的结构尺寸, 并通过计算满足强度要求。在设计中需调整各个尺寸使强度计算合格, 这会造成只重视强度计算结果而忽视了结构尺寸的合理性, 容易出现理论计算是可行的, 但实际制造、安装过程中不合理甚至不能满足使用要求。（5）换热管受压失稳当量长度不按规定输入的错误：换热器计算时输入换热管受压失稳当量长度常常给出一个大点的数值，而不按GB151

12、规定计算，这是不对的。这些误区在灰水加热器中也会出现，所以我们在以后的设计中要加以重视，不犯这类的错误。四，压力容器的接管补强问题需要我们十分的重视，对应不同的接管，补强的要求也不相同，所以我们要对压力容器的补强问题进行充分的分析来做好设备的补强工序。【7】在李生昌的压力容器接管不需补强和不另行补强的分析一文中，他得到这样一个结论：钢带式补强结构经过实验证明和实际应用是女全可靠的, 而且利用了有限元作定性和走量分析, 并选用压力面积法进行强度校核, 从而使压力容器的补强结构更趋向合理, 计算方法更趋向简单, 达到更有效的降低应力集中系数,提高补强效率。钢带式补强结构和计算方法可以扩展到大开孔补

13、强结构, 非径向接管补强结构。五，为了让设计出的加热器在投入使用中能够长时间的不出问题，需要对加热器在设计时就对防腐蚀进行考虑，这个跟化工设备设计时就要对防腐蚀进行考虑一样。化工设备设计中需要考虑介质的腐蚀性及与之相关的流动、存积以及相应的选材、热处理等要求。在正常的设计过程中, 这些因素由设备专业及相关专业的设计人员全面考虑并提出相应的设计技术要求。但是, 在近几年新的市场经济设计大环境下, 许多非化工专业设计、制造单位参与到化工设备的设计工作中。受各种客观条件限制, 这些新加入的设计单位在化工设备的设计工作中存在着深度不够和在化工防腐等方面考虑不周等问题, 造成了安全隐患和事故。本文将作者

14、在近几年工作中碰到的一些典型问题列出, 并进行讨论,以期引起有关工作人员对这一问题的重视。我要设计的灰水加热器要求采用U形管结构，【8】在化工设备设计中对防腐蚀的考虑一文中就有好几个关于U型管换热器防腐蚀考虑不周全的例子：（1） 某单位设计的一台U 型管换热器, 将管板与壳体焊为一体( 这种换热器结构本身就是不合理的) , 设计者认为管束装入壳体后不再需要拉出来, 所以在管束的下方只设计了两条导向滑板, 没有设计滑道或支架。导向滑板与壳体内壁直接接触, 在U 型管束和两条导向滑板与壳体之间形成缝隙, 容易产生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀会使换热器壳体局部均匀减薄,对于这台设备而言, 由于不能定期拆下管束

15、进行壳体内部检查, 一旦沿着导向滑板形成两条纵向局部减薄区, 将危及这台换热器的安全运行。所以化工设备结构设计中应尽可能地消除缝隙, 避免缝隙腐蚀。（2） 某单位设计的立式蒸煮锅, 进口和出口开在容器的侧壁, 下进上出, 介质为玉米糊。设计力0. 605MPa, 设计温度200 , 壳体材料为Q235- C, 名义厚度10mm。由于有关人员对使用情况不明及设计经验不足, 而将物料进口管与容器内壁之间设计成平齐结构, 忽视了整个工艺流系统是一个压力逐渐降低的过程, 并且玉米糊中还可能夹带气体这一因素,结果在容器使用过程中, 蒸煮锅物料进口管上部筒壁突然撕开1 米多长的纵向裂纹, 沸腾的玉米糊喷出

16、, 造成1 人死亡, 三人受伤的严重事故。事故发生后, 事故调查结果表明, 该蒸煮锅物料进口管上部筒体壁厚已经减薄至0. 4 0. 9mm。壁厚减薄的详细机理有待进一步研究, 但一个不争的事实是另一家工厂同样工况的同样设备物料进口管采用了插入式接管结构, 经测厚检查证明没有容器筒体壁局部减薄的现象发生。这个事故给我们的教训与启发是, 对于以液体或气( 汽) 体为介质的压力容器介质入口采用各种插入式结构可以有效地避免由于汽蚀、闪蒸、冲刷、磨损、磨蚀等原因造成的压力容器壁厚局部减薄, 否则存在着安全隐患。通过这两个事例我们不难发现，做好设备设计的防腐蚀考虑是必须的。六，对灰水加热器的设计要求我们能

17、够用AutoCAD软件绘制相关设计图纸。因此，掌握CAD在化工设备设计中的应用，以及熟悉CAD系统尤为重要。【9】张公升在换热器管板CAD系统中提到：在换热器设备设计中 , 利用计算机辅助设计手段 , 实现了管板布管限定圆最大布管数的确定.以及换热管的正三角，转角三角形等四种不同排列方式的自动布管. 在智能型 CAD 系统 ObjectD 环境下 , 利用 AQL 语言 , 开发了换热器布管 CAD 系统 , 应用计算的方法来确定管板布管圆的最大布管数 。【10】浅谈CAD在化工设备设计中的应用提到了CAD在这方面中的现状： 随着AUTOCAD的出现和向前推进，计算机辅助设计已广泛应用于各行各

18、业的技术开发设计工作中，以Autocad为支撑平台的各种专业软件也相继出现，且逐步完善，有些专业软件已达到了较高水准。由于化工设备专业的独特性，结构的复杂性，形状的多样性，限制了本专业绘图软件的开发工作。虽然国内现在有几家公司开发出了一些应用软件，但都不尽人意。 由于Autocad具有开放式结构和内嵌了强有力的开发工具Autolisp语言，为我们提供了解决上述问题的手段：一，装配图形库的建立和调用。二，节点（放大）图形库的建立，调用。三，技术特性表，管口表模块化。四，重量统计。七，国外关于灰水加热器和与之相关的研究也有不少。【11】Simulation of flat falling film

19、 evaporator system for concentration of black liquor一文提到了平板降膜蒸发器系统的应用：一个非线性数学模型是发达国家的分析七影响平板降膜蒸发器（sefffe）美），热损失序列流动，液/蒸汽裂解，饲料，产品和冷凝水蒸汽闪烁，出血和physico-thermal性质的酒。根据质量和能量平衡影响三次多项式是制定和解决反复在预定的顺序使用广义级联算法。在本次调查的非线性数学模型是发达国家的分析多效蒸发系统（美）。该模型能够模拟蒸发过程中，考虑到不同的沸点上升（重组）而变化，浓度和温度的酒，总传热系数（ohtc）的影响和physico-thermal财

20、产的酒。使用质量和能量平衡在影响，三次多项式方程模型开发的效果，这是解决广义级联算法。为了这个目的，一个海上平不影响薄膜蒸发器（sefffe）系统与落后的饲料流序列，用于浓缩稀黑液和附近的一个经营的造纸厂，被选定为一个典型的美系。该系统支持不同的经营策略，如蒸汽和冷凝水分裂，饲料和产品-闪光。研究相关的业务流程再造，ohtcs平板降膜蒸发器和热损失，已开发利用的工厂数据。利用这些相关性，平均误差为3.4%，+ / -10%和-33到+29%已发现的预测，分别为ohtc和热损失。【12】The heat transfer performance of horizontal tube bundle

21、s in large falling film evaporators解释道：性能的水平传热管降膜蒸发器在大型压缩式制冷系统进行了数值模拟在本文中。四种类型的管，包括管，和增强表面管turbo-b，turbo-bii和turbo-ehp，受雇于仿真。一些因素，如管，管程安排，干补丁区管表面，液体制冷剂流量，和一些淹没管，进行分析的基础上的模拟结果。在这项研究中，均匀的液态制冷剂流动所造成的分配器装置进行了讨论，并严重影响性能的降膜蒸发器根据模拟。一些计算结果进行了实验验证。这些讨论和结果可用于指导设计降膜蒸发器的现实条件下。冠版权（丙）公布的2010爱思唯尔公司保留所有权利。五，当一个设备设计

22、好投入生产时，我们首先考虑到的就是在生产中降低它的成本。【13】怎样从设计上降低压力容器成本中告诉我们：一台设计合理的压力容器, 它的制造成本必然就会降低, 反之则较高。通常, 与压力容器成本直接相关的设计因素大致有: 参数的确定及容器总体结构尺寸的取值, 正确合理的选材, 合理的结构设计, 零部件设计, 技术要求的经济合理性, 压力容器的优化设计五大类。【结语】灰水加热器的设计对于我们来说虽然是一种全新的设计，但它和许多化工设备设计是大同小异的，要想设计好一个灰水加热器，我们必须要掌握好化工设备的设计。在灰水加热器的设计中，我们会遇到很多困难，但只要想办法，一定能设计出一个好的作品。文献出处【1】对欧盟标准EN13445基于应力分类法分析设计的理解兼