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1、 設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題　　目 F280U型管式柴油冷卻器 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 專業(yè) 1 選題的目的與意義 1.1 研究目的： (1)F280 U型管式柴油冷卻器的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)學(xué)生一次比較完整的機(jī)械設(shè)計(jì)。通過這次設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，對于即將要從事的機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)有一個良好的工作作風(fēng)和設(shè)計(jì)思想。 (2)通過這次設(shè)計(jì)，讓大學(xué)所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械CAD、工程機(jī)械構(gòu)造工程機(jī)械機(jī)電液一體化，工程機(jī)械設(shè)計(jì)等理論知識在實(shí)際設(shè)計(jì)中得到綜合利用，更加加深了我們對于這些專業(yè)知識的認(rèn)知和理解。使得理論知識和實(shí)際生

2、活緊密的結(jié)合起來。 (3)若要合格的完成這次設(shè)計(jì)，則需認(rèn)真的分析所涉及的知識面。這需要學(xué)生有一顆積極的心，學(xué)會主動地去通過去圖書館、網(wǎng)上查閱等各種途徑來尋找資料，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的方式、主動學(xué)習(xí)的態(tài)度。 (4)通過設(shè)計(jì)，熟練的使用找到的參考資料、手冊和圖冊，主動去獲得的最新信息與權(quán)威資料，了解機(jī)械方面的國家標(biāo)準(zhǔn)，從而培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械整體設(shè)計(jì)所必備的基本技能。 1.2 研究意義： 換熱器是廣泛應(yīng)用于汽車、航空、石油化工、動力、醫(yī)藥、冶金、制冷、輕工、食品、工程機(jī)械等行業(yè)的一種通用設(shè)備，約占工藝設(shè)備總量的20％～70％。按其傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類可分為

3、管型、板型和其他形式換熱器。目前常用的換熱器種類有浮頭式、固定管板式和U形管式，其中以浮頭式換熱器居多。固定管板式換熱器由于自身結(jié)構(gòu)，應(yīng)用的場合有限；浮頭式換熱器零部件多，易拆卸和清理，但檢修的工作量大，容易內(nèi)漏；而U型管式換熱器的管板比固定管板式換熱器少，其泄漏點(diǎn)就相應(yīng)減少。此外,U型管式換熱器的殼程水壓試驗(yàn)后烘干也比較容易，而且它的適用場合廣、檢修簡單、操作彈性好。如果換熱器的換熱面積小、殼程與管程的溫差較大或殼程介質(zhì)很容易臟、管束表面需要經(jīng)常清理地，一般都采用U型管式換熱器。U型管式換熱器結(jié)構(gòu)比較簡單，價(jià)格便宜，承壓能力強(qiáng)，適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式

4、和固定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，其基本的要求是：第一，熱量能有效的從一種流體傳遞的另外的一種流體，即傳熱效率高，單位傳熱面上能傳遞的熱量多。在一定的熱負(fù)荷下，也即每小時(shí)要求傳遞的熱量一定時(shí)，傳熱效率（通常用傳熱系數(shù)表示）越高，需要的傳熱面積越小，當(dāng)然這是在相同的溫差作比較。第二，換熱器的結(jié)構(gòu)能適應(yīng)所規(guī)定的工藝操作條件，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，嚴(yán)密不漏。清洗檢修方便，流體阻力小。第三，要求價(jià)格便宜，維護(hù)容易，使用時(shí)間長。換熱器作為節(jié)能設(shè)備之一，在國民經(jīng)濟(jì)中起到非常重要的作用。同時(shí)，“節(jié)能”已經(jīng)是國家的政策要求，是企業(yè)生存和發(fā)展的重要影響因素。

5、 2 國內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 換熱器從出現(xiàn)到將近一百年，通過人們的不斷實(shí)踐，發(fā)展成為很多種類。但是傳統(tǒng)的設(shè)備都是比較復(fù)雜、笨重。如今正在往輕型化的趨勢發(fā)展，這種趨勢不僅能為國家節(jié)省鋼鐵資源，還能帶來一系列多米諾骨牌效應(yīng)一樣的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，換熱器的需求水平大幅上漲，未來國內(nèi)市場需求將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：對產(chǎn)品質(zhì)量水平提出了更高的要求，如環(huán)保、節(jié)能型產(chǎn)品將是今后發(fā)展的重點(diǎn)，要求性價(jià)比提高；對產(chǎn)品的個性化、多樣化的需求趨勢強(qiáng)烈，逐漸注意品牌產(chǎn)品的選用。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的良好機(jī)遇，以及進(jìn)口產(chǎn)品巨大的可轉(zhuǎn)化性共同預(yù)示著我國換熱器行

6、業(yè)良好的發(fā)展前景。同時(shí)，行業(yè)發(fā)展必須要注重對現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)和高端產(chǎn)品的研發(fā)。 2.1 國內(nèi)情況 管式換熱器是一種高效傳熱的新型換熱器，在20世紀(jì)60年代首先被引用于宇航技術(shù)中，70年代國外在電子、機(jī)械、石油、化工等方面有了廣泛的應(yīng)用。熱管換熱器主要由箱體、管板、熱管原件組成，其中熱管是其關(guān)鍵元件。熱管是一種充填了適量工作介質(zhì)的真空密封容器，當(dāng)熱量傳入熱管的蒸發(fā)段時(shí)，工作介質(zhì)吸熱蒸發(fā)流向冷凝段，在那里蒸汽被冷卻，釋放出汽化潛熱，冷凝變成液體，然后在多孔吸熱芯的毛細(xì)力或重力的作用下返回蒸發(fā)段，如此反復(fù)循環(huán)，通過工質(zhì)的相變和傳質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱量的高效傳遞。熱管換熱器的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)

7、簡單、換熱效率高，在傳遞相同熱量的條件下制造熱管換熱器的金屬耗量少于其它類型的換熱器。經(jīng)過20多年的努力，我國先后開發(fā)成功了氣-氣熱管換熱器、熱管蒸汽發(fā)生器（廢熱鍋爐）、高溫?zé)峁埽ㄒ簯B(tài)堿金屬熱管）。并在冶金、石油、化工、動力、陶瓷以及水泥等行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用取得了可喜的成果。當(dāng)前熱管技術(shù)已趨于成熟，應(yīng)用面逐步擴(kuò)大。國內(nèi)進(jìn)行熱管換熱器研制和推廣應(yīng)用的典型廠家（單位）有：南京化工大學(xué)、撫順石油學(xué)院、化工部化機(jī)械研究院、撫順石油二廠、上海711研究所、航天部501等。盡管我國在部分重要換熱器產(chǎn)品領(lǐng)域獲得了突破，但我國換熱器技術(shù)基礎(chǔ)研究仍然薄弱。與國外先進(jìn)水平相比較，我國換熱器產(chǎn)業(yè)最大的技術(shù)差距在于換熱器

8、產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究和原理研究，尤其是缺乏介質(zhì)物性數(shù)據(jù)，對于流場、溫度場、流動狀態(tài)等工作研究原理不足。在換熱器制造上，我國目前還以仿制為主，雖然在整體制造水平上差距不大，但是在模具加工水平和板片壓制方面與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距。在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上，我國換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)較為滯后。目前，我國管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)的最大產(chǎn)品直徑還僅停留在2.5米，而隨著石油化工領(lǐng)域的大型化要求，目前對管殼式換熱器直徑已經(jīng)達(dá)到4.5米甚至5米，超出了我國換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍，使得我國換熱器設(shè)計(jì)企業(yè)不得不按照美國TEMA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。更為嚴(yán)重的是，我國在大型專業(yè)化換熱器設(shè)計(jì)軟件方面嚴(yán)重滯后。目前我國在換熱器設(shè)計(jì)過程中還不能實(shí)現(xiàn)虛擬制造、仿

9、真制造，缺乏自主意識。 2.2 國外情況 二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。二十世紀(jì)30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)的散熱。二十世紀(jì)30年代末，瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿廠。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。二十世紀(jì)60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，

10、從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。自二十世紀(jì)60年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到進(jìn)一步發(fā)展。二十年代70年代中期，非接觸式換熱器一直是管殼式（列管式）換熱器一國獨(dú)大的局面。然而近幾十年以來，這種平衡有所改變。這種改變是由于各種板式類換熱器的逐步開發(fā)和應(yīng)用所帶來的。板式類換熱器能夠能夠被深入研究和開發(fā)，固然是有其歷史必然的?；仡檽Q熱器發(fā)展歷程，雖然板式換熱設(shè)備的充分開發(fā)只是近些年的事情，但是其理論和技術(shù)的出現(xiàn)卻早的多。但是人們在最初舍棄了這種換熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)占優(yōu)勢的換熱器形式，而是選擇并大量應(yīng)用了管式換熱器。 2.3 發(fā)展趨勢 當(dāng)

11、初人們之所以做出這種選擇，原因很簡單，只是出于強(qiáng)度考慮。板式類換熱器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于管殼類換熱器，所以不能夠應(yīng)用于高壓或大多的中壓場合，板式類換熱器的這個缺點(diǎn)是由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的，所以在其自身范圍內(nèi)無法改變和突破，而它就嚴(yán)重地制約了這種高換熱性能換熱器的應(yīng)用和發(fā)展。形成了在最初的相當(dāng)長的一段時(shí)間里，板式類換熱器沒有受到人們喜愛的局面，其技術(shù)進(jìn)展自然也相當(dāng)可憐。即便是在其有了長足發(fā)展和應(yīng)用的今天，任然是由于其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的原因--這個自身無法逾越的鴻溝，它的應(yīng)用領(lǐng)域也仍舊局限在一定的范圍內(nèi)。 管科類換熱器由于始終受到普遍應(yīng)用和重視，其理論研究的深度和設(shè)備改進(jìn)的步伐都是板式類換熱器所不

12、能比擬的。在新的節(jié)能及環(huán)保浪潮中，其技術(shù)和發(fā)展速度又有所提高。 3 課題的主要工作 3.1 準(zhǔn)備相關(guān)工作 在互聯(lián)網(wǎng)或者圖書館等查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，或者去相關(guān)工廠了解柴油冷卻器方面的知識。明確冷卻的過程、原理、性能及應(yīng)用。還應(yīng)該了解U型柴油冷卻器在國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。掌握基本知識點(diǎn)，計(jì)算方法等，并安排設(shè)計(jì)進(jìn)度。 3.2 材料選擇及主體、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 各零部件的材料選擇，選擇填料塔的類型與結(jié)構(gòu)，操作條件的選擇和操作方式的選擇。填料塔幾何設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3.3 強(qiáng)度計(jì)算與校核 柴油冷卻器各部件尤其受壓部件（殼體）的應(yīng)力大小檢驗(yàn)其強(qiáng)度是否在允許范圍內(nèi)，按照

13、國家壓力容器安全技術(shù)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算或者核算。 3.4 加工工藝，裝配程序，安全防腐 選擇加工工藝，及編寫裝配程序，考慮安全性能及采取防腐措施。 3.5 繪制裝配圖及零部件圖 利用AutoCAD繪圖軟件繪制出柴油冷卻器各個零件圖。 3.6 翻譯外文文獻(xiàn)，編寫說明書 將外文文獻(xiàn)進(jìn)行翻譯，并按要求編寫說明書。 4 課題的進(jìn)度安排 12月17日～2月24日：尋找與課題相關(guān)的參考書及文獻(xiàn)資料，撰寫開題報(bào)告。 2月25日～3月13日：畢業(yè)實(shí)習(xí)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做好資料準(zhǔn)備。 3月14日～3月21日：查

14、閱文獻(xiàn)資料，確定設(shè)計(jì)方案，開始課題設(shè)計(jì)。 3月22日～4月5日：柴油冷卻器材料選擇及總體設(shè)計(jì)，強(qiáng)度計(jì)算并校核。 4月6日～4月20日：選擇加工工藝，裝配過程，考慮安全防腐等細(xì)節(jié) 。 4月21日～5月4日：依據(jù)設(shè)計(jì)步驟繪制零件圖，裝配圖。 5月5日～5月21日：提交論文初稿，答辯前的準(zhǔn)備，交論文正式稿。 5月22日～5月26日：畢業(yè)答辯。

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