论文总字数：19378字

摘 要

本设计的课题是15T/h导热油蒸发器的设计，用换热器将导热油的余热间接加热给水，产生满足生产工艺需求的热水和蒸汽。本设计采用的换热器类型为U型管式换热器，由管箱、壳体及管束等主要部件构成。这类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。并且由于导热油的洁净度比较高，弥补了U型管式换热器换热管内清洗不便的弊端。

同时本设计在结构设计中考虑到为使换热管外的汽泡顺畅地流到汽包中，本设计采用以往换热器换热管不常采用的正方形排列形式，并且为防止换热管外发生膜态沸腾，换热器筒体中只设有拉杆以及支撑板，取消了折流板。由于汽水循环采用自然循环，故热力计算过程中要选取较大的循环倍率，以严格控制上升管中的含气率，防止发生蒸汽堵塞。

关键词：导热油 余热回收 蒸汽发生器 U型管式换热器 自然循环

The design of evaporator for recovering heat from dowtherm

oil to produce 15T/h steam

Abstract

The design of evaporator recovering waste heat from heat transfer oil to produce stem is discussed in this graduation thesis. In this design, heat exchanger was used to heat water indirectly, which can produce hot water and stem. Heat exchanger type for this design is the U type tube heat exchanger, which composed of a pipe box, shell and tube bundle and other main components. This type of heat exchanger is characterized by a bundle can be freely telescopic, so the temperature difference between the shell could not result in the thermal stress. And the performance of the thermal compensation is pretty good. Compared with other heat exchanger, this exchanger has better performance of heat transfer due to its longer tubes and higher liquid velocity. Its bundle can be extracted from the shell, so it can be conveniently maintained and cleaned. Its structure is simple and its cost is pretty cheap. And because the dowtherm oil is clean, so the defects of U type tube type heat exchanger tube’s inconveniently cleaning can be work out.

In structural design, considering to make the bubbles smoothly flow into the drum, this design uses the heat exchanger does not often use square arrangement, which can prevent the bubble blockage. Because the steam-water cycle with natural circulation, so we should strictly control the steam content in the rising pipe to prevent the occurrence of vapor plug in order to avoid the accident. The drum installed at the top of the heat exchanger can make the quality of steam meets the requirements of the production process.

Key words: dowtherm oil; Waste heat recovery; Steam generator; U tube heat exchanger; Natural cycle

目 录

摘 要 I

Abstract III

第一章 绪论 3

1.1课题的研究背景及目的 3

1.2导热油蒸汽发生器简介 3

1.3导热油蒸汽发生器的主要特点 4

1.4蒸汽发生器 5

1.4.1蒸发器的定义 5

1.4.2蒸发器的常用结构及特点 5

1.4.3蒸汽发生器的运行机理 5

1.5导热油供热系统的特点 6

1.6 导热油的分类 7

1.7导热油的应用与发展趋势 7

1.8课题的必要性和意义 11

第二章 15T/h 导热油蒸发器的设计 12

2.1 设计要求 12

2.2 导热油蒸发器设计中要考虑的问题 12

2.3 热力计算中遇到的问题 12

第三章 热力计算及结构设计 13

3.1 原始设计参数 13

3.2 换热器热平衡计算 13

3.2.1 传热量的计算 13

3.2.2 导热油的质量流量以及对数平均温差 14

3.2.3 导热油蒸发器的总传热系数 15

3.2.4 导热油蒸发器总传热面积 16

3.3 导热油蒸发器内阻力计算 16

3.4 自然循环回路的设计 17

3.5 导热油蒸发器的结构设计 21

3.5.1 管箱的结构设计 21

3.5.2 蒸发器筒体的设计 23

3.5.3 管板的设计 23

3.5.4 拉杆的确定 25

3.5.5 设备法兰的确定 26

3.5.6 设备支座的选取 26

3.5.7 导热油蒸发器水循环系统的汽包设计 26

第四章 总结 27

参考文献 28

致谢 30

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及目的

能源需求与能源供给非均衡发展导致的能源短缺，长期以来一直成为我国经济发展的主要瓶颈。虽然进入八十年代后，我国经济发展的长期战略和近中期规划，都将能源工业纳入了重点倾斜的产业政策中心，并使之得到了迅速发展。然而，与更加迅速发展的能源需求相比较，我国能源供给短缺的局面不仅没。有得到根本转变，而且有进一步恶化的趋势。我国实际上存在着深刻的“能源危机”，如何真正彻底地解决经济发展中的这一桎梏，已成为理论研究和实际工作所面临的迫切问题^[1]。随着我国工业的发展，导热油供热系统具有巨大优势，在工业领域应用越来越广泛。

1.2导热油蒸汽发生器简介

导热油蒸汽发生器，即利用高温导热油作为热源，通过换热，使水加热产生蒸汽的装置。导热油蒸汽发生器主要作用有：(1)通过高温导热油换热在管内流动把热量传给管外给水，使给水沸腾，产生蒸汽，而不需要再新上一台蒸汽锅炉，从而可减少投资和提高能源利用效率。(2)可以作为用热设备，充当导热油锅炉调试阶段的吸热设备，缩短调试周期。有的客户锅炉及用热系统均为新上设备，往往在锅炉安装好进入调试阶段时，生产线用热设备还不能投入使用。这时可利用蒸汽发生器作为吸热设备，与锅炉组成封闭循环，可以缩短调试和导热油脱水排汽的周期。(3)可以作为导热油炉负荷调节的工具和措施。有的用户例如化纤行业用户，对导热油出油温度要求较高，通常要求做到±l℃或更高的控制精度。在回油温度和燃烧组织较为稳定的情况下，要做到出油温度±l℃的控制精度并不难，但当生产线用热突然变化3 0时(例如其中某条或几条生产线切换时)，此时回油温度突然发生变化，仍然要求出油温度控制在±l℃就勉为其难了。而通过与用热设备并联的导热油蒸汽发生器，可以起到负荷调节的作用^[2]。最理想的是正常时也通过蒸汽发生器产生蒸汽(用户需要用到蒸汽)时，保持50％左右的负荷，在蒸汽发生器进油管道安装调节阀，根据导热油炉出油温度自动调节蒸汽发生器进油阀开度，作为导热油炉温控的辅助措施。

1-汽包 2-换热器 3-支座 4-人孔

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