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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題 目： 組合機(jī)床的PLC改造 專 業(yè) 學(xué) 生 姓 名 班 級 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 指 導(dǎo) 單 位 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人 學(xué)院工作領(lǐng)導(dǎo)小組 日 期 開 題 報(bào) 告 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 姓 名 班級 學(xué)號 指導(dǎo)教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 題目類型 □工程設(shè)計(jì) □技術(shù)開發(fā) □軟件工程 □理論研究和方法應(yīng)用 □管理模式設(shè)計(jì) □其他 選 題 目 的 及 意 義 換熱器是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備，其主要作用是使溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝過程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過程上的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱、廢熱特別是低位能的有效裝置。其中管殼式熱交換器應(yīng)用的最為普遍，按其結(jié)構(gòu)的不同可分為固定管板式、U形管式、浮頭式三種。 廢熱換熱器與普通換熱器一樣都是生產(chǎn)動力蒸汽的一種高溫高壓設(shè)備，所不同的是熱源不同，它不是采用煤、油、天然氣等燃料，而是利用化工生產(chǎn)工藝中的廢熱，因此它是一種能量回收裝置。廢熱換熱器被設(shè)置在各類工業(yè)流程中用于回收余熱，利用生產(chǎn)過程中的廢熱來產(chǎn)生蒸汽的重要設(shè)備。氨合成反應(yīng)熱較大，為了充分利用氨合成時(shí)放出的大量反應(yīng)熱，將反應(yīng)后的高溫高壓氣體從合成塔引入廢熱換熱器，回收其中的余熱，產(chǎn)生蒸汽，作為動力和工藝用蒸汽，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。我國能源利用水準(zhǔn)低、余熱損失嚴(yán)重。余熱回收不僅可以帶來能源方面的經(jīng)濟(jì)效益，還可以減少環(huán)境污染。可見，進(jìn)一步加強(qiáng)對合成氨變換工段低壓廢熱鍋爐的設(shè)計(jì)研究，達(dá)到充分利用余熱資源、產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 廢熱屬于二次能源，能源生產(chǎn)的增長速度難以適應(yīng)國民生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的要求，能源價(jià)格的上升和波動已經(jīng)對企業(yè)的生存和發(fā)展構(gòu)成了挑戰(zhàn)，節(jié)能降耗、廢熱利用已經(jīng)成為企業(yè)長期的戰(zhàn)略任務(wù)，充分回收和利用這些熱量是企業(yè)現(xiàn)代化成熟的標(biāo)志之一。換熱器的形式也由簡單的低效型走向強(qiáng)化傳熱的高效型，熱風(fēng)溫度比過去提高了，相對于常規(guī)換熱器效率也提高了，節(jié)能潛力相當(dāng)可觀。 設(shè) 計(jì) （ 研 究 ） 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢 現(xiàn)狀： 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，以能源為中心的環(huán)境、生態(tài)等問題日益加劇，世界各國在尋找新能源的同時(shí)也更加注重節(jié)能新途徑的研發(fā)。強(qiáng)化傳熱技術(shù)的應(yīng)用不但節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，而且能大大節(jié)約投資成本。換熱器由于其在化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門的廣泛應(yīng)用，使得換熱器的強(qiáng)化傳熱技術(shù)一直以來受到研發(fā)人員的重視，各種研究成果不斷涌現(xiàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同結(jié)構(gòu)和種類的換熱器發(fā)展很快，新材料、新結(jié)構(gòu)的換熱器不斷涌現(xiàn)。是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。 發(fā)展趨勢： （1） 非金屬材料的應(yīng)用。非金屬材料在一定范圍內(nèi)具有金屬材料不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。石墨材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的機(jī)加工性，氟塑料具有特別優(yōu)良的耐腐蝕性，并且與金屬材料相比還具有成本上的優(yōu)勢。 （2） 計(jì)算流體力學(xué)和模型化設(shè)計(jì)的應(yīng)用。在換熱器的熱流分析中，引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，對換熱器中介質(zhì)的復(fù)雜流動過程進(jìn)行定量和模擬仿真。目前基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的熱流分析已經(jīng)用于自然對流、輻射傳熱的直接模擬仿真。在此基礎(chǔ)上，在換熱器的模型設(shè)計(jì)和開發(fā)中利用分析結(jié)果和相應(yīng)的模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用計(jì)算機(jī)對換熱器進(jìn)行更為精確和細(xì)致的設(shè)計(jì)。 （3） 加強(qiáng)試驗(yàn)和理論研究。采用先進(jìn)的測量儀器來精確測量換熱器的流場分布和溫度場分布，并結(jié)合分析計(jì)算，進(jìn)一步摸清不同機(jī)構(gòu)的傳熱機(jī)理，預(yù)測各種結(jié)構(gòu)對流場及傳熱過程的影響。 （4） 有源技術(shù)研究。如利用振動、電場方法強(qiáng)化傳熱的機(jī)理研究、試驗(yàn)研究，給出對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出理論計(jì)算模型。 （5） 強(qiáng)化結(jié)構(gòu)組合研究。為達(dá)到管殼程同時(shí)強(qiáng)化的目的，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)組合研究將成為近期傳熱強(qiáng)化技術(shù)研究的發(fā)展方向。 課 題 研 究 的 主 要 內(nèi) 容 1.工藝計(jì)算 （1）設(shè)計(jì)溫度 （2）設(shè)計(jì)壓力 （3）定性參數(shù)（定性溫度、平均分子質(zhì)量、密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)）的確定 （4）熱負(fù)荷的確定（熱負(fù)荷、平均推力） （5）換熱器的初選型 （6）換熱器的校核（壓降校核、傳熱面積校核） 2.機(jī)械設(shè)計(jì) （1）壁溫計(jì)算 （2）筒體壁厚（筒體選材、壁厚計(jì)算） （3）管箱厚度及法蘭 （4）封頭設(shè)計(jì) （5）欄桿設(shè)計(jì) （6）管板設(shè)計(jì) （7）換熱管設(shè)計(jì) （8）接管設(shè)計(jì) （9）防沖擋板設(shè)計(jì)（流體速度小于3m/s時(shí)可不用） （10）折流板與支持板 （11）管箱設(shè)計(jì) （12）吊耳設(shè)計(jì) （13）焊縫設(shè)計(jì) （14）支座設(shè)計(jì) （15）技術(shù)條件編制 （16）總裝配圖技術(shù)條件 課 題 的 工 作 方 案 一、設(shè)計(jì)課題：40/噸合成氨變換工段低壓廢熱鍋爐設(shè)計(jì) 二、已知： 1.換熱器給水、變換氣的操作溫度 2.換熱器給水、變換氣的操作壓力 3.變換氣的物料組成 4.生產(chǎn)能力 三、主要設(shè)計(jì)程序： 1.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有關(guān)的原始資料（流體的污垢性、腐蝕性等，流體的流量、壓力，設(shè)備安裝場所、材質(zhì)、壓降的限制），并選定熱交換器的形式等 2.確定定性溫度，并查取物性數(shù)據(jù) 3.由熱平衡計(jì)算熱負(fù)荷及冷熱流體的流量 4.選擇殼體和管子的材料 5.選定流動方式，確定流體的流動空間 6.求出平均溫差 7.初選傳熱系數(shù)K并初算傳熱面積F 8.設(shè)計(jì)換熱器的結(jié)構(gòu) （1）選取管徑和管程流體流速 （2）確定每程管束、管長、總管數(shù) （3）確定管子的排列方式、管間距、殼體內(nèi)徑和連接管流速 （4）確定殼程數(shù)及縱向隔板數(shù)目、尺寸，或折流板數(shù)目、間距、尺寸等殼程結(jié)構(gòu)尺寸（最好通過草圖確定有關(guān)數(shù)據(jù)和傳熱面積） 9.管程換熱計(jì)算及阻力計(jì)算（當(dāng)換熱系數(shù)遠(yuǎn)大于初選傳熱系數(shù)且壓降小于允許壓降時(shí)，才能進(jìn)行下一步計(jì)算，否則要重選K） 10.殼程傳熱計(jì)算（根據(jù)采用結(jié)構(gòu)，假定壁溫和計(jì)算換熱系數(shù)，若不合理則應(yīng)調(diào)整殼程結(jié)構(gòu)直至滿意為止） 11.校核傳熱系數(shù)和傳熱面積 12.核算壁溫（要求與假定壁溫相符） 13.計(jì)算殼程阻力，使之小于允許壓降（若壓降不符合要求，要調(diào)整流速或結(jié)構(gòu)尺寸） 14 15 16 17 課 題 研 究 有 無 困 難 準(zhǔn) 備 如 何 解 決 主要參考文獻(xiàn) 計(jì) 劃 進(jìn) 度 第七學(xué)期 第16-17周：進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，收集資料，熟悉課題設(shè)計(jì)要求。掌握工藝設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)，做好設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作。 第18-19周：按任務(wù)書要求，撰寫開題報(bào)告 擬定設(shè)計(jì)方案。 第八學(xué)期 第01-02周：完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告或調(diào)研報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案的擬定。 第03-04周：總體設(shè)計(jì)方案的擬定、主要參數(shù)的確定、完成工藝計(jì)算。 第05-06周：完成機(jī)械設(shè)計(jì)及殼體校核。 第07-10周：繪制換熱器的裝配圖及相關(guān)零件圖 第10-11周：將畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)圖全部定稿完成交指導(dǎo)老師審閱。 第12周：將畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，設(shè)計(jì)圖紙交評審老師審閱熟；悉畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，設(shè)計(jì)圖紙，做好答辯前的準(zhǔn)備 第13周：進(jìn)行答辯并完成。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 備 注