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摘 要

现如今，许多工场都运用了导热油间接加热技术来生产加工产品，从加热系统中流出的导热油具有较高的温度，而目前对于这些余热余能的回收利用率相当低，造成了极大的能源浪费。因此，回收这部分余热，不仅能够节约能源，而且能够节约资源，保护环境。

本设计的课题是6T/h导热油蒸发器的设计，是利用换热器将导热油的余热间接加热水，从而产生满足生产工艺需要的热水和水蒸汽。本设计采用U型管式换热器，由管箱、壳体、管束及汽包等主要部件组成。该类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因为管壳之间的温差产生热应力，而且热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能好，承压能力强；管束可以从壳体内取出，便于检修和清洗；由于导热油的清洁度比较高，弥补了U型管式换热器换热管内部清洗不便的缺陷。

关键词：导热油 蒸发器 余热回收 自然循环

The design of evaporator for recovering heat from Dowtherm to produce 6T/h steam

Abstract

Today, many factories using Dowtherm heating technology to product and process productions. The Dowtherm which discharged from the heating system still has a high temperature. The utilization rate of recycling the waste heat is relatively low, which is resulting in a great waste of energy. So, recycling this part of the waste heat to heat water not only save energy, but also save resources and protect the environment.

The title of my graduation thesis is “The design of evaporator for recovering heat from Dowtherm to produce 6T/h steam”. In this design, heat exchanger was used to heat water indirectly, which can produce hot water and steam. The Heat exchanger type for this design is the U type tube heat exchanger, which composed of a pipe box, shell, tube bundle and drum and other main components. This type of heat exchanger is characterized by a bundle can be freely telescopic, so the temperature difference between the shells 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. And because of the Dowtherm is clean, so the defects of U type tube heat exchanger tube’s inconveniently cleaning can be work out.

Key words: Dowtherm; Steam generator; Waste heat recovery; Natural cycle

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题的研究背景及目的 1

1.2 导热油的定义和特点 1

1.3 导热油的分类和发展 2

1.4 导热油的应用 3

1.5国内外导热油使用现状和发展趋势 4

1.6 导热油炉的应用与实践 4

1.7 导热油的余热回收 5

1.8 蒸发器简介 5

1.8.1 蒸发器的种类 5

1.8.2 蒸发器设计、制造的要点 6

1.9 导热油蒸发器 6

1.9.1 导热油蒸发器的作用^[27-30] 6

1.9.2 导热油蒸发器的主要特点^[27-30] 7

1.10 课题的意义 7

第二章 6T/h 导热油蒸发器的设计 8

2.1 设计要求 8

2.2 导热油蒸发器设计中要考虑的问题 8

2.3 热力计算中遇到的问题 8

第三章 热力计算及结构设计 10

3.1 原始设计参数 10

3.2 换热器热平衡计算 10

3.2.1 传热量的计算 10

3.2.2 导热油的质量流量以及对数平均温差 11

3.2.3 导热油蒸发器的总传热系数 12

3.2.4 导热油蒸发器总传热面积 13

3.3 导热油蒸发器内阻力计算 13

3.4 自然循环回路的设计 14

3.5 导热油蒸发器的结构设计 18

3.5.1 管箱的结构设计 18

3.5.2 蒸发器筒体的设计 20

3.5.3 管板的设计 20

3.5.4 拉杆的确定 22

3.5.5 设备法兰的确定 22

3.5.6 设备支座的选取^[34] 23

3.5.7 导热油蒸发器水循环系统的汽包设计 23

3.6 蒸发器的强度校核 23

3.6.1 管箱筒体的强度校核 23

3.6.2 汽包圆筒以及壳程圆筒的强度校核 24

3.7 施工图设计 25

第四章 总结 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及目的

资源贫乏、结构失衡、需求剧增、缺口很大、能效不高、减排困难，这是当前中国能源的基本状况，形势相当严峻。中国2005年化石能源的剩余可采储总量是882亿吨标煤，若按2005年的19亿吨标煤开采量计，只够开采46年。据预测，2000-2020年间化石能源消费的年均增长率是4.3％～4.6％，年需求量将上升到30～32亿吨标煤，如无重大资源发现和不考虑进出口，中国的化石能源大约只够用30年。作为一个崛起中的大国，这点能源家底实在太薄了。在能源资源构上，882亿吨标煤的剩余可采储量中，煤炭、石油和天然气分别占92.6 ％、4％和3.4％，煤炭独大，结构严重失衡。资源构失衡导致消费构缺陷。2007年的25.35亿吨标煤能源消费中，一次能源中的化石能源占97％，水电和核能只占2.6％和0.3％，其中煤炭又占了72.8％^[1]。

不少文献指出^[2]，若用汇率法,中国能源消费强度约是日本的6-8倍，德国的4.99倍，美国的3.97倍，巴西的3.09倍；若用PPP法，中国与世界平均水平相当，只比消费强度最低的欧洲国家高出40%。两种算法得出了两种不同结论。用人民币兑美元的汇率计算比较各国能源消费强度,相当于用两把不同刻度的尺子度量相同的物品，没有可比性；用PPP法计算的GDP虽然与一国实际经济水平接近，但将处于工业化中期阶段的中国与处于后工业化阶段的发达国家相比同样也没有可比性。为此，要充分借鉴国外先进经验，采取多种手段措施，全力推进节能顺利进行。

1.2 导热油的定义和特点

加热有直接加热和间接加热两种方式，导热油是填充在间接加热系统中的一种热载体，用于高温加热过程中精确控制温度、同一系统中加热和冷却过程控制或单一冷却目的。目前，对此称法不一，比较普遍的有热载体、热媒、热介质、道生或导生、加热油等。前三种叫法过于笼统；道生或导生来自于美国陶氏化学公司的DOWTHERM产品牌号译音，由于其最早进入中国市场而先入为主，久而久之则以偏概全了；另外加热油只表明加热用途而忽略了冷却方面的应用。由此看来，导热油称法更为全面、明了，即显示出该种热载体是一种油又概括了其作用为导热而不仅仅是加热^[3]。

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