DOC《南京林业大学》

南京林业大学 本科毕业设计(论文) 题目: 基于Pro/E的板式换热器结构分析 学院: 机械电子工程学院 专业: 过程装备与控制工程 学号:

070305108 学生姓名: 李睿媛 指导教师: 华洁职称: 讲师二O一一 年六月日摘要板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备,被大量运用于工业生产中,并且表现出了它性能上的优越性,也因此得到了越来越多的青睐.

至此,板式换热器也作为一个热门对象被许多设计师研究.本文是利用Pro/E对板式换热器各个零件进行建模,进而在结构上做更加清晰的分析. 因为Pro/E是一款综合性三维软件,与普通的CAD绘图软件比起来,它能够将三维建模、装置装配以及装配动画的演示完美结合,更加形象地让板式换热器的结构呈现出来. 板式换热器的构造很简单,主要是由板片、固定压紧板、活动压紧板、上下导杆、前支柱、压紧螺柱螺母等零件组成,所以Pro/E建模也主要是针对这几个部分.依据设计将三维模型一一建完之后,运用 匹配 、 对齐 等装配约束把所有的零部件组装成三维实体模型. 为了能够更加形象地把板式换热器的结构表现出来,这里我还运用Pro/E制作的装配动画,主要内容包括动画的创建、时间与视图关系的创建、时间与透明关系的创建.有了三维动画,板式换热器各个零部件间的相互位置关系和装配关系更加直观明了. 关键词:板式换热器,Pro/E,三维建模,装配,动画 Abstract Plate heat exchanger is an efficient and compact heat exchanger .It has been widely used in industrial production, and demonstrated the superiority of its performance .So it gets more and more popular.Thus, the plate heat exchanger is also served as a hot object by many designers. This article is the use of Pro / E in various parts of the plate heat exchanger model, and then makes more clear in the structure analysis. Because Pro/E is a comprehensive three-dimensional software. Compared with the CAD drawing software, it can combine three-dimensional modeling, device assembly and the assembly of the perfect combination of animated presentations, more vividly to the structure of plate heat exchanger presented. The construction of plate heat exchanger is very simple, mainly by the plate, fixed clamping plate, activity compression plate, the upper and lower guides, the first pillar, pressed stud nut and other integral parts. So the Pro / E model is also mainly for these parts. Based on the design, three-dimensional models will be built one by one. After completed, all the components assembled into three-dimensional solid model by the use of match , alignment . In order to show the structure of the plate heat exchanger better, I also use Pro / E assembly animation production. The main contents include the animated creation, the relationship between time and view creation, the creation of time and transparent relationship. With the three-dimensional animation, the various components of plate heat exchanger and assembly of the mutual relationship between the locations is more intuitive to be understood. Keywords: plate heat exchanger, Pro / E, three-dimensional modeling, assembly, animation 目录摘要IAbstract II 目录 III 第1章前言11.1 课题来源

1 1.2 课题研究目的与意义

1 1.3 本课题研究的主要内容

1 第2章 板式换热器概述

3 2.1 板式换热器的研究意义

3 2.1.1 板式换热器的技术应用

3 2.1.2 我国板式换热器的发展概况

4 2.2 板式换热器的设计分析

4 2.2.1 板式换热器的基本构造

4 2.2.2 板式换热器的流程组合

4 2.2.3 板式换热器的板片型式与其性能

5 2.2.4 板式换热器的密封垫片

6 2.3 板式换热器的优缺点

7 2.3.1 板式换热器的优点

7 2.3.2板式换热器的缺点

8 第3章Pro/Engineer软件介绍

9 3.1 Pro/E简介

9 3.2 Pro/E在机械设计中的特点与优势

9 第4章 装置零件三维建模

11 4.1 零件建模概述

11 4.2 零件建模举例

11 4.2.1 固定压紧板建模

12 4.2.2 板片建模

13 4.2.3 说明讨论

18 第5章 装置装配

19 5.1 装置装配概述

19 5.2 板式换热器的装置装配

19 5.2.1板式换热器主体的装配

19 5.2.2 压紧螺柱螺母等的装配

24 第6章 装置结构演示动画

26 6.1 演示动画概述

26 6.2 演示动画举例

26 6.2.1 创建动画举例

26 6.2.2 建立时间与视图的关系

29 第7章 结论

30 致谢31 参考文献

32 第1章前言1.1 课题来源 本课题来源于科研课题,对板式换热器的内部结构和换热效率进行一定程度上的研究和讨论. 1.2 课题研究目的与意义 在传统设计里,设计者要先以平面图的形式将产品表达出来,然后再对其进行校核、修改,最后在此基础上将具体实物制造出来.这个过程其实概括的讲,就是将三维结构转化到二维设计图上,这样花费的人力、物力、财力更大,也不能及时方便的修改,往往造成设计诸多方面的不足. 因为以上种种的约束,现代的零件设计中,Pro/Engineer得到了很大程度上的青睐.它全参数化的特点使建模变得简单易于操作,能够达到设计变更工作的一致性,避免很多错误的发生;

其单一数据库的特性使得设计尺寸修改是能很快的反应到相关的环节当中,确保了数据的正确统一;

同时它是以特征作为设计的基础,除了充分掌握设计概念之外,还在设计中导入实际的制造观念[]. 运用Pro/Engineer的装配管理系统提供的各个装配约束.将设计好的零件装配起来,同时能保留设计意图.如此更加直观的看到装置三维实体图像,更加准确的把握设计装置的最终效果. 1.3 本课题研究的主要内容 本课题是运用Pro/Engineer对板式换热器的各部分结构部件进行三维的设计,进而再模拟装配,最后制成装配动画.更加形象具体地将板式换热器的结构表现出来.主要内容包括以下几个步骤: 阅读参考文献,了解分析板式换热器的具体结构. 对板式换热器的结构进行三维建模. 讲已经做好的各部分结构进行虚拟装配. 运用软件的动画功能生成板式换热器的装配动画. 第2章 板式换热器概述 2.1 板式换热器的研究意义 2.1.1 板式换热器的技术应用 板式换热器不仅是热利用装备,同时也是余热回收装备,是一种应用范围很广的节能产品和环保产品. 在所有工业领域内的生产工艺过程中都要消耗大量的能量,主要有加热、冷却、杀菌、消毒、蒸发、蒸馏、分离、干燥等.如此板式换热器就作为必要的用热设备和节能设备应用于所有的工艺流程.

1、在供热、空调和生活用水中的应用[] 这里的换热工况比较简单、规范,工作压力、工作温度都不高,介质也属于中性,选用板式换热器十分理想.我国采用水―水或气―水换热连续供热,取代了传统的间隙式汽暖供热,取得了良好的经济效益,因此普遍为热力站使用.

2、在食品工业中的应用 板式换热器的传热效率高、清洗方便,可以保持良好的卫生条件.同时,它可以将加热、杀菌、冷却、热回收几个工艺过程集中于一体,这是其他换热设备难以达到的,因此被广泛运用在乳品、啤酒、饮料等食品工业中.

3、在化学工业中的应用 化学工业可应用板式换热器的场合非常多,尤其是在强腐蚀介质中使用,其经济效益更是显著.普通的不锈钢难以抵挡这类介质的腐蚀,但若是采用哈氏合金,钛、英科尔合金制造管壳式换热器,造价会相当昂贵.但是板式换热器的板片用材很省,大大降低了材料的费用.因此它被大量运用在硫酸和制碱工业中.

4、在石油和石化工业中的应用 海上石油平台造价昂贵,因此要求上部设备效率高、体积小、重量轻.而板式换热器完全符合这个苛刻的要求. 除了以上具体列出的应用外,板式换热器还被大量运用于电力、冶金、地热资源换热等场合,并得到了相当高的评价[]. 2.1.2 我国板式换热器的发展概况 早期的板式换热器应用于食品工业,板式的灭菌器、加热器、冷却器等都具有十分优良的性能,很快取代了其他结构的同类产品.随着板式换热器的发展与普及,渐渐应用到民用设施方面.而这些场合的工作压力、工作温度、换热介质都是板式换热器最理想的工艺状况.在20世纪初~50年代,板式换热器开始应用于化工、机械、电力等工业部门.国内的板式换热器正是在这个时期被引用,但是因为技术的局限,这些设备都是引进的.1965年,兰州石油化工机器厂制造了我国第一台水平平直波纹板式换热器.1971年,兰州石油机械研究所制造了我国第一台人字形波纹板片的板式换热器.自此,国内板式换热器技术逐渐发展,并且被越来越多的生产部门使用,获得了显著的经济效益[]. 2.2 板式换热器的设计分析 2.2.1 板式换热器的基本构造 板式换热器的结构比较简单,它是由板片、密封垫片、固定压紧板、活动压紧板、压紧螺柱和螺母、上下导杆、前支柱等零部件组成. 板片是传热元件,一般由0.6~0.8mm的金属板压制成波纹状.垫片是密封元件,黏贴在板片的垫片槽内.板片按设计的数量和顺序放在固定压紧板和活动压紧板之间,然后用压紧螺柱和螺母压紧.上、下导杆起着定向和导向作用.固定压紧板、活动压紧板、导杆、螺柱、螺母、前支柱统称为板式换热器的框架.按设计规范排列的所有板片、垫片称为板束.在压紧之后,使得相邻板板片间的触点相互接触,板片间能够保持一定的间隙,以供流体流动.换热介质从固定压紧板上的接管中出入,相间地进入板片之间的流动通道,从而进行换热[]. 2.2.2 板式换热器的流程组合 ........