换热器高压水射流清洗装置的设计与研究

发布时间：2020-07-09 06:00

【摘要】：换热器是实现物质间热量传递的一种机械设备,是石油化工领域最常用的生产设备。在连续运转一定的工作周期后,都存在严重的结垢现象,这极大的减少了传热面积并影响传热效率,导致生产无法正常进行。本论文按照企业换热器污垢清洗需求,在对换热器结构以及污垢特点进行分析的前提下,通过对常见换热器清洗技术进行比较,确定换热器清洗技术方案及清洗装置的相关参数,进行换热器清洗装置的结构设计。论文通过对换热器的管程和壳程清洗特点进行研究,结合清洗装置的相关参数与总体结构方案,论文分别对换热器管程和壳程的清洗装置进行结构设计,根据清洗参数进行装置标准零部件的选型。使用三维软件SolidWorks对装置及其零部件进行设计,设计完整的换热器清洗装置结构模型。为了发现设计过程中存在的问题,选择合适的加工工艺对样机进行加工,对装置结构进行进一步优化。根据设计的装置结构,论文对装置的控制流程进行介绍说明。为确保装置结构设计的合理性,论文使用ANSYS workbench软件对装置中主要结构进行静力学分析和模态分析,对结构进行进一步优化,确保装置整体的工作稳定性和结构强度满足设计要求;同时,对装置是否会产生共振现象进行分析,确保装置工作过程中不会发生共振危险。本论文设计的换热器高压水射流清洗装置能够代替人工进行清洗作业,自动、安全、高效的进行换热器清洗,对大型设备清洗装置的研究具有重要的参考意义。
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE65;TQ051.5
【图文】：

清洗机,实物,高压水射流清洗,清洗装置

（a）美国GOODWAY公司RAM-4A型清洗机（b）德国凯驰集团HD19/100De型清洗机（a）GOODWAY RAM-4Acleaner （b）Kaercher HD19/100De cleaner图1-2 部分清洗机实物图Fig.1-2 Examples of cleaners国外的各种高压水射流清洗装置都已经在工业领域运行好多年，而国内，此领域还没有比较有名的高压水射流清洗装置的生产厂家。目前，国内大多数清洗装置都还处于装置的研发设计阶段，成型产品应用于清洗行业的时间较短，清洗装置的相关文献资料也比较少。通过查阅近期科学期刊和有关技术资料还未发现国内有大型换热器高压水射流全自动清洗装置正在研发或者投入生产的报道。在清洗领域企业用户要求不断提高的背景下，国内高压水射流清洗装置的研发和生产是行业发展必然趋势，换热器高压水射流清洗装置的应用前景也十分可观[19]。

框图,论文研究,路线,框图

没有成型的换热器清洗设备进行应用的现状，设计一款自动控制的大型换热器清洗装置，实现对换热器自动、全面的清洗作业。本论文的技术路线如框图 1-3 所示：图1-3 论文研究的技术路线框图Fig.1-3 Flowchart of the approach used in this thesis1.3.3 论文创新点针对论文研究内容，本论文的研究主要有以下创新点：（1）结合对大量清洗技术相关文献的查阅和对各种清洗装置的研究及其应用现状的调研，综合考虑换热器的结构特点、污垢类型及生成机理，确定一种换热器自动清洗装置的设计方案，并通过三维软件 SolidWorks 对其进行模型设计；论文通过运用高压水射流清洗技术和能够自动控制的机械装置相结合，设计一款国内市场处于空白

示意图,换热器管,排列方式,正方形排列

（c）正方形排列（d）转角正方形排列（c）Square pitch （d）Rotated square pitch图2-1 换热器管的排列方式示意图Fig.2-1 Arrangement of heat exchanger tubes

【参考文献】