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1. 研究目的与意义

本课题设计的加热器为乙醇提浓多功能实验装置的加热设备，是一种固定管板式换热器。

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，现代化学工业中所用换热器的投资大约占总设备投资的30%，在炼油厂中换热器占全部工业设备的40%左右，海水淡化工业装置则几乎全部是有换热器组成的。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。为节能降耗，提高工业生产的经济效益，要求开发使用不同工业过程要求的高效能换热设备。因此几十年来，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的换热器。

酒精工业是十分重要的有机基础化学工业之一,又是新兴的能源工业之一。酒精在食品、医药、化工、燃料和国防工业等方面都有着广泛的用途。在酒精生产中, 水的用量很大, 根据各厂的管理水平、生产工艺、设备选型及原料的不同, 每生产一吨酒精用水量从几十吨到一百多吨不等。在生产过程中, 水除了部分用于工艺配料外, 大部分是用于冷却物料,如:糖化醪的冷却；酒母、发酵醪的冷却；酒精蒸馏的冷凝、冷却等, 可见在酒精生产中使用换热器的工序、部位很多, 在设计过程中, 换热器选型和设计将对酒精厂节约用水产生重要的影响。换热器的种类很多, 因此如何合理地使用换热器, 以获得较好的传热效果这一研究的意义很大。

2. 国内外研究现状分析

20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。各种新型、高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，国内各研究机构和高等院校不断出现新的研究成果。

在强化传热软件方面华南理工大学相继开发出了表面多孔管、螺旋槽管、波纹管和纵横管等，并将横纹槽换热器用于原油加热，研究得出横纹槽管换热器的传热系数比同规格的普通光管提高85%，抗结垢能力亦优于普通光管。1990年长沙化工机械厂根据华南理工大学提供的工艺参数制造了一台横纹管换热器，在应用中与原设备相比，换热面积由614㎡降至198㎡，减少换热面积68%。设备直径由1600mm缩至800mm，直径缩小50%。设备重量由22t减轻至5.7t节省钢材74%。天津大学在流路分析法和振动等方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入研究；西安交通大学在板翘式换热器研究方面取得初步成果；重庆建工学院开发出翅管换热器；在强度软件方面化工设备设计技术中心站开发出sw6；在液压胀管方面江苏化工学院开发出液压胀管器；兰州石油机械研究所率先开发出板式换热器、冷凝器、蒸发器、螺旋板、板壳式、螺纹管、折流杆、外导流筒换热器、高效重沸器、新结构高效换热器、Ω锁紧环换热器、表面蒸发空冷器和板式空冷器等一批系列高效换热器，近几年来又在强度软件上开发出lansyspv，在cad软件上开发出浮头式换热器lansyshf和u形管式换热器lansyshu等系列cad软件，含标准图2000多套；中国石化工程建设公司与兰州石油化工机械厂联合开发出螺纹锁紧环换热器；西安交通大学、兰州第五化工设计院和宁夏化工厂合作开发出螺旋管式换热器，这些技术成果为国民经济的快速发展，为我国石油和化工工业的发展起到了决定作用，也使全国的传热技术水平步入了国际先进水平。

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，人们对新型材料制成的换热器开始注意。

德国排气技术和助车加热器制造商埃贝赫汽车技术公司近日对外公布了其最新研制的纯生物乙醇汽车加热器，并于法兰克福汽车展上亮相。此项新技术能够使得电动汽车在冬日里加热节省更多电池电量。生物乙醇常用于生物燃料中作为混料，此次由埃贝赫公司开发的液体循环型号为e4s的水暖加热器采用的是纯生物乙醇，每小时消耗仅为0.4升。此技术已在德国测试了20辆小型电动货车fiorinos(由德国karabaq公司提供)，获得了良好的效果。

3. 研究的基本内容与计划

本次课题的内容是关于多功能实验装置配套换热器的设计，包括换热器的传热计算、换热器的结构和强度设计。

1-2周(3.2-3.15)：学习复习掌握换热器设计，熟悉相关标准；

3-3周(3.16-3.22)： 完成工艺计算；

4. 研究创新点

在了解了换热器原理以及计算后，通过对换热器的传热计算、换热器的结构和强度设计对换热器进行一个总体设计并能够通过绘图软件将换热器及其零部件给绘出来。