2012届过程装备与控制工程专业毕业设计题目。
俞天兰老师。
一、《自动清洗式高效冷凝器的设计》2人。
2人的技术方案不同，从方案一和方案二中分别选取）
详细说明：在电厂汽轮机进汽温度不变的条件下，排汽温度每降低10℃，装置效率可提高3.5%左右；凝汽器压力每改变1%，中压汽轮机功率将改变1%，高压汽轮机将改变0.
8%。2023年全国电力总的装机容量在3亿kw以上，火力发电机组70％以上，达总容量2.3亿kw之多。
按冷凝器管内水垢影响以后比洁净无垢时的真空度平均下降的平均幅度3%、因此汽轮机功率平均下降2.5%、机组的年平均运行时间6000小时、发电效益每度0.10元计算，水垢引起的效益损失的总值可达每年34.
5亿元。
本课题研究能实现冷凝器**防除垢且强化传热的新技术，设计自动清洗式高效冷凝器。
具体研究内容如下：
1、对现有高效冷凝器用户进行调研；
2、螺旋流态化技术的研究（方案一）；
3、钢丝螺旋往复强化的研究（方案二）；
4、入口链径向振动强化；
5、防垢机理与能力；
6、传热强化机理与能力；
7、流体阻力。
二、《自动清洗式硫酸盐三效蒸发器的设计》2人。
2人的循环方向不同，正循环和反循环）
详细说明：在蒸发生产中，由于蒸汽加热、溶液浓缩，往往加热面上结垢严重，很快(数小时～数十小时不等) 就结起较厚的结晶盐垢， 结垢后会使蒸发器传热效率大为降低，蒸发能力迅速下降，蒸汽消耗增加100%以上，严重时会造成管内或片之间结垢堵塞，非常难以清洗除垢，影响生产，甚至造成停产。积垢是一种传热性能很差的物质， 它的导热系数通常仅为金属的几十分之一。
随着垢层的增厚，不仅会明显地降低蒸发强度，而且会影响蒸发器的固定产量，从而破坏生产的均衡性，降低生产能力，增加能源损耗和引起产品质量波动等负面影响。为了维持生产的正常运转，不得不采取频繁转换蒸发罐并清除积垢的解决办法。最原始清除蒸发罐积垢的办法是由人工用钢刷逐根通刷加热管，劳动强度大且不清洗不均。
其次也有一大部分采用化学药品煮罐，或用蒸汽烘罐16～24小时，然后用500～600kg/cm2高压水射流打落已膨胀、疏松的积垢。这个办法尽管能降低工人劳动强度， 但也增加了企业的原材料、动力的消耗。即使造纸行业大量引进的新型黑液蒸发器的加热面仍然是每天一洗，16小时生产运行、8小时清洗，差别只是自动切换而已。
因此，**防垢与自动清洗成为确保蒸发器高效运行的关键。
通过检索国内外有关资料系统地分析研究，提出初步技术路线，进行有关的试验研究，确定技术方案。
具体如下：1、对旋液流态化，蓄能螺旋等进行研究分析，结合试验研究确定技术方案；
2、研究两种不同循环方向（正循环和反循环）条件下，循环推动力及粒子可靠循环的配套技术。
3、在理论和试验研究的基础上，设计三种不同的自动清洗式硫酸盐三效蒸发器。
三、《螺旋流态化自动清洗高效再沸器的设计》2人。
2人的技术方案不同，从方案一和方案二中分别选取）
详细说明：再沸器（也称重沸器）顾名思义是使液体再一次汽化，结构上是立式列管式换热器。再沸器多与分馏塔合用。
运行时，再沸器加热管内壁容易结垢， 使产量质量下降， 增加生产成本（增加蒸汽消耗量）。
例如，中石化巴陵分公司的己内酰胺事业部再沸器，积垢速度快，至少3个月清洗一次，全堵塞管数约占总管数的70%～80%;而至今清洗的方法总体上有一下两种：停车开盖清洗法；高压水枪，先软垢后硬垢，脆性硬垢；不开盖清洗法：采用热水泡，蒸汽泡冲洗；清洗后，蒸汽消耗由9500～9600公斤/时（不超过10t/h）下降到8400～8500公斤/时，清洗得好可以降低到8100公斤/时。
蒸汽**每吨150元～130元。每年8000小时以上。因此，实现自动清洗防垢后，不仅可以长度周期连续高效生产，而且仅节省蒸汽消耗量一项就可以达到每年百万元以上。
仅上述事业部的环己酮车间，蒸发器就多达近20个，。己内酰胺事业部各车间的蒸馏塔总量就多达近百个，相应地再沸器也是近百台。巴陵分公司的云溪老岳化区的橡胶事业部、环氧树脂事业部、炼油业部的蒸馏塔总量，估计在两百以上，相应地再沸器也是两百以上。
常炼炼油厂的蒸馏塔总量就多达数百个，相应地再沸器也是数百台，并且设备更加大型化。
因此，研究**自动清洗高效再沸器具有较高的经济价值和社会意义。
具体研究：方案一：管内中心汽旋低密度球螺旋流态化自动清洗技术。
方案一：管内振动螺旋往复强化自动清洗技术。
四、《硫酸锰高效自动清洗高温浓缩结晶装置的设计》2人。
2人所设计的高温浓缩结晶装置加热管内除垢技术不同，结晶槽与硫酸锰的浓缩罐二合一结构不同，主要技术参数不同：分别是年产5000吨和年产10000吨硫酸锰。
详细说明如下：
该课题是设计硫酸锰自动清洗高效高温结晶装置，目的在于实现高效、节能、浓缩结晶二合一。
1、存在的问题。
酸锰的传统工艺中，需用强制循环蒸发器（浓缩罐）对硫酸锰溶液进行浓缩，达到一定浓度后，再进行热结晶，得到硫酸锰晶体，进而通过分离、干燥后得到硫酸锰的成品。根据硫酸锰厂提供的参数，采用现有工艺：浓缩罐消耗1.
7吨加热蒸汽可蒸发硫酸锰水溶液中的1吨水，蒸汽**：97元 /吨，即蒸发1吨水的费用为：1.
7×97=165元。并且在浓缩过程中，蒸发器加热管内壁经常结垢快速堵管，造成低效运行和经常停车清洗的问题。
2、解决方案。
1）对以上问题，提出使用热泵蒸发技术，其基本原理是将蒸发器原本需要用冷却水冷凝的二次蒸汽，经压缩机压缩后提高其压力和饱和温度，增加焓值，再送入蒸发器加热器作为热源来加热料液。由于二次蒸汽的潜热得到充分的利用，从而达到节能的目的。采用热泵蒸发技术，电耗量40kw，：
0.5元/度，蒸发硫酸锰水溶液中的1吨水的费用为60×0.5=20元。
按年运行7200小时计，则采用热泵蒸发浓缩硫酸锰产品，相对于现有工艺，可节约能耗成本：7200×(165-20)×4=418万元 。
2）热泵蒸发技术使用的瓶颈是管内壁必须保持洁净，否则是不经济的。因此，必须选择一种合适的管内**防除垢技术方案，并设计相应的装置。
3）硫酸锰水溶液的溶解度是负的，尤其在100度以上随着温度的增加溶解度迅速下降。故可以把结晶槽与硫酸锰的浓缩罐二合一。这部分的设计关键在于：
二次蒸汽、硫酸锰溶液、硫酸锰晶体的分离。
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