成绩：
课程设计报告书
所属课程名称机电传动控制（含PLC）
题目轧钢机控制系统
分院机电学院
专业、班级机械设计制造及其自动化
学号
学生姓名
指导教师
2011 年07 月21 日
目录
前言
1课程设计任务书 (1)
2总体设计 (2)
2.1控制系统框架 (2)
2.2主线路接线图 (2)
3硬件系统设计 (2)
3.1系统所需的硬件 (2)
3.2系统设计 (3)
3.3 I/O端口接线 (4)
3.4 I/O地址分配 (4)
4程序设计 (5)
4.1总体设计过程，程序流程图 (5)
4.2操作过程 (6)
4.3 PLC梯形图操控程序 (7)
4.4语句表 (10)
4.5实验现象图块 (10)
5程序调试及结果分析 (13)
6总结 (13)
7参考文献 (14)
前言
轧机的主要设备有工作机座和传动装置；工作机座由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。轧辊是使金属塑性变形的部件，它包括轧辊轴承、轧机机架、轧机轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置等。
中国于 1871 年在福州船政局所属拉铁厂 ( 轧钢厂 ) 开始用轧钢机轧制厚 15mm 以下的铁板， 6 ～ 120mm 的方﹑圆钢。 1890 年汉冶萍公司汉阳铁厂装有蒸汽机拖动的横列双机架 2450mm 二辊中板轧机和蒸汽机拖动的三机架横列二辊式轨梁轧机以及 350/300mm 小型轧机。随着冶金工业的发展，现已有多种类型轧机。
现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化，产品质量高，消耗低。 60 年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、 H 型材轧机和连轧管机组等性能更加完善，并出现了轧制速度高达每秒钟 115m的线材轧机、全连续式带材冷轧机、 5500mm宽厚板轧机和连续式 H 型钢轧机等一系列先进设备。
应用PLC控制达到自动化。PLC即可编程序控制器，英文全称Programmable Controller,简称PLC。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作电子系统装置，转为在工业现场应用而设计，采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入/输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学，调试和简易的用户程序编制工作，就灵活方便地将PLC应用于生产实践之中。
随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。
【摘要】早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。
自从1969年美国DEC公司研制出世界上第一台可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller：PLC）以来，经过三十多年的发展与实践，其功能和性能已经有了很大提高，从当初用于逻辑控制和顺序控制领域扩展到运动控制和过程控制领域。可编程逻辑控制器（PLC）也改称为可编程控制器（Programmable Controller：PC）,由于个人计算机也简称PC，为了避免混淆，可编程控制器任然被称为PLC。
本设计是基于PLC的轧钢机控制系统，利用传感器S1来检测传送带上有无钢板，若S1有信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转，信号指示灯MZ 亮。S1的信号消失（即为OFF），检测传送带上钢板到位的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作，指示信号灯YU1亮，电机M3反转，指示信号灯MF亮。此时，Y给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……如此重复上述过程。
【关键词】PLC 传感器电磁阀钢板正反转
辽东学院
1 课程设计任务书
课程设计题目：轧钢机控制系统
课程设计时间：自2011 年7 月11 日起至2011 年7 月21 日。课程设计要求：
当启动按钮SD按下，电机M1、M2运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1的信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转（MZ灯亮）；S1的信号消失（为OFF），检测传送带上钢板到位后的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作（YU1灯亮），电机M3反转（MF灯亮）。Q0.1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复上述过程。
Q0.1第一次接通，发光管A亮，表示有一向下压下量，第二次接通时，A、B亮，表示有两个向下压下量，第三次接通时，A、B、C亮，表示有三个向下压下量，若此时S2有信号，则停机，须重新启动。
学生签名：吴贤富
2011年7月11日
课程设计评阅意见
评阅教师：
2011年 月 日
2总体设计
2.1控制系统框架
控制系统框架
2.2主线路接线图
5
电机M 3
T
S
主线路接线图
3硬件系统设计
3.1系统所需的硬件
本次课程设计需要在实验室里完成，需要装有STEP 7-Micro/WIN 编程软件的微机一台，S7-200系列的PLC 一部，自动轧钢机系统的实验面板以及导线若干条。
3.2系统设计
(1)模板上各灯说明：
S1：检测传送带上有无钢板的传感器信号，由模板上的开关控制；
S2：检测传送带上钢板到位后的传感器信号，由模板上的开关控制；
Y1：压轮；
YU1：卸料液压机； M1、M2、MZ、MF传送带电机；
(2)操作说明：当启动按钮SD按下，电机M1、M2运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1的信号（即：S1=ON）时，表示有钢板，则M3正转（MZ 灯亮）；S1的信号消失（S1=OFF），S2有信号（即：S2=ON），表示钢板到位。电磁阀YU1动作，M3反转（MF灯亮）。反复轧几次后，在S2有信号时，认为轧好，按下停止键，这时YU1动作，卸下钢板。S2=OFF认为已卸下，停。
3.3I/O端口接线
3.4 I/O地址分配
I/O 地址分配
说明如下：
启动按钮SD接通，M1、M2运行。S1为“ON”表示有钢板，M3正转；
S1为“OFF”，S2为“ON”，表示钢板到位，电磁阀YU1灯亮，电机M3反转。
Y1给一乡下的压量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复步骤1。Q0.1第一次接通，A亮；
Q0.1第二次接通，A和B亮；
Q0.1第三次接通，A、B和C都亮。然后在断开Q0.1时，YU1灯灭，A、B、C都灭，“M2”灯亮送走钢板。再次按下启动按钮SD，系统停止工作。
4程序设计
4.1总体设计过程，程序流程图
程序流程图
4.2操作过程
1、打开装有STEP 7-Micro/WIN编程软件的PC机 ,出现界面如下图所示:
4.2.1 PLC工作界面
2、按照所学操作PLC软件的基本添加知识，完成之后，如下图所示：
4.2.2 完成后界面
4.3 PLC梯形图操控程序
下面列出网络模块，如下图所示：
4.4语句表
步序指令步序指令
1 LD I0.0 启动23 AN M10.0
2 O Q0.0 24 LD M0.2
3 AN M10.0 25 CTU C1, +2 计数2次
4 等于 Q0.0 M1运行26 LD I0.2
5 LD I0.0 27 AN M10.0
6 O Q0.1 28 LD M0.3
7 AN M10.0 29 CTU C2, +3 计数3次
8 等于 Q0.1 M2运行30 LD C0
9 LD I0.1 31 等于 Q0.4 A灯亮
10 AN M10.0 32 LD C1
11 AN I0.2 33 等于 Q0.5 B灯亮
12 等于 Q0.2 M3正转34 LD C2
13 LD I0.2 35 等于 Q0.6 C灯亮
14 AN M10.0 36 LD I0.2
15 AN I0.1 37 LD M0.4
16 等于 Q0.3 M3反转38 CTU C3, +4 计数4次
17 等于 Q0.7 39 LD C3
18 LD I0.2 40 R C0, 1 复位
19 AN M10.0 41 R C1, 1
20 LD M0.1 42 R C2, 1
21 CTU C0, +1 计数1次43 等于 M10.0
22 LD I0.2 44 LD I0.0
45 R C3, 1
4.5实验现象图块
4.5.1总体面板
4.5.2输入输出接线
4.5.3开始运行
4.5.4运行过程
5 程序调试及结果分析
本设计是利用两个传感器来检测外来信号的，从而实现对主电路的控制功能。利用传感器S1来检测传送带上有无钢板，若S1有信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转，信号指示灯MZ亮。S1的信号消失（即为OFF），检测传送带上钢板到位的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作，指示信号灯YU1亮，电机M3反转，指示信号灯MF亮。此时，Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……如此重复上述过程。
其操作过程如下：启动按钮SD接通，M1、M2运行。S1为“ON”表示有钢板，M3正传；S1为“OF”，S2为“ON”。表示钢板到位，电磁阀YU1灯亮，电机M3反转； Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复步骤1；Q0.1第一次接通，A亮；Q0.1第二次接通，A，B亮；Q0.1第三次接通，A，B，C亮；然后在断开Q0.1时，YU1灯灭，A，B，C全灭。“M2”灯亮送走钢板。再次按下启动按钮SD，系统停止工作。
6 总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，PLC已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握PLC是十分重要的。
回顾起此次可编程控制器课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在几位老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在各位老师的身上我学得到很多实用的知识，在此我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
7参考文献
[1]吴中俊，黄永红. 可编程序控制器原理及应用（第2版）机械工业出版社，2005
[2]邓兴钟等. 机电传动控制（第四版）华中科技大学出版社，2007
[3] 范永胜，王珉. 电气控制与PLC应用中国电力出版社
[4] 高钦和. 可编程控制器应用技术及设计人民邮电出版社
[5] 郁汉琪，郭建. 可编程控制器原理及应用中国电力出版社
[6] 范次猛. 可编程控制器原理及应用北京理工大学出版社
习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由 生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即 静态）的工作状态。 2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加 速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） TM=TL TM< TL TM-TL<0说明系统处于减速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L M>L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变
的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？ 因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω2 2.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2, 转速n M=900r/min; 中间传动 轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2 .2.8如图2.3（b）所示，电动机转速n M=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J1= J2=4，卷筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力F=100N,电动机的费轮转距GD2M=1.05N m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L=9.55FV/ηC n M=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD2Z=δGD M2+ GD L2/j L2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM2 2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2.10反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。 2.11 在题2.11图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点
热交换器温度控制系统 一．控制系统组成 由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。 图1换热器出口温度控制系统流程图 控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。 二、设计控制系统选取方案 根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。
换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。多级离心泵的转速由便频器来控制。 换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。 图2换热器的温度控制系统工艺流程图 引起换热器出口温度变化的扰动因素有很多，简要概括起来主要有： （1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。 （2 ）冷流体的流量和温度的扰动。冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速
模拟电子技术课程设计报告设计题目：直流稳压电源设计 专业电子信息科学与技术 班级电信092 学号 200916022230 学生姓名夏惜 指导教师王瑞 设计时间2010-2011学年上学期 教师评分 2010年月日
昆明理工大学津桥学院模拟电子技术课程设计 目录 1.概述 (2) 1.1直流稳压电源设计目的 (2) 1.2课程设计的组成部分 (2) 2.直流稳压电源设计的内容 (4) 2.1变压电路设计 (4) 2.2整流电路设计 (4) 2.3滤波电路设计 (8) 2.4稳压电路设计 (9) 2.5总电路设计 (10) 3.总结 (12) 3.1所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的12 3.3体会收获及建议 (12) 3.4参考资料（书、论文、网络资料） (13) 4.教师评语 (13) 5.成绩 (13)
昆明理工大学津桥学院模拟电子技术课程设计 1.概述 电源是各种电子、电器设备工作的动力，是自动化不可或缺的组成部分，直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。 直流稳压电源通常由变压器、整流电路、滤波电路、稳压控制电路所组成，具有体积小，重量轻，性能稳定可等优点，电压从零起连续可调，可串联或关联使用，直流输出纹波小，稳定度高，稳压稳流自动转换、限流式过短路保护和自动恢复功能，是大专院校、工业企业、科研单位及电子维修人员理想的直流稳压电源。适用于电子仪器设备、电器维修、实验室、电解电镀、测试、测量设备、工厂电器设备配套使用。几乎所有的电子设备都需要有稳压的电压供给，才能使其处于良好的工作状态。家用电器中的电视机、音响、电脑尤其是这样。电网电压时高时低，电子设备本身耗供电造成不稳定因家。解决这个不稳定因素的办法是在电子设备的前端进行稳压。 直流稳压电源广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等的直流供电。 1.1直流稳压电源设计目的 （1）、学习直流稳压电源的设计方法； （2）、研究直流稳压电源的设计方案； （3）、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法。 1.2课程设计的组成部分 1.2.1 设计原理
——大学《化工原理》列管式换热器 课程设计说明书 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 时间：年月日
目录 一、化工原理课程设计任务书............................................................................ . (2) 二、确定设计方案............................................................................ (3) 1.选择换热器的类型 2.管程安排 三、确定物性数据............................................................................ (4) 四、估算传热面积............................................................................ (5) 1.热流量 2.平均传热温差 3.传热面积 4.冷却水用量 五、工艺结构尺寸............................................................................ (6) 1.管径和管内流速 2.管程数和传热管数 3.传热温差校平均正及壳程数 4.传热管排列和分程方法 5.壳体内径 6.折流挡板 (7) 7.其他附件 8.接管 六、换热器核算............................................................................ . (8) 1.热流量核算 2.壁温计算 (10) 3.换热器内流体的流动阻力 七、结构设计............................................................................ . (13) 1.浮头管板及钩圈法兰结构设计 2.管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 3.管箱结构设计 4.固定端管板结构设计 5.外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14) 6.外头盖结构设计 7.垫片选择
学号：0121018700306 课程设计 题目组合机床加工过程PLC自动控制设计 学院物流学院 专业物流工程 班级行政1001班 姓名徐宏华 指导教师徐沪萍 2013 年 6 月29 日
课程设计任务书 学生姓名：徐宏华专业班级：物流行政1001班 指导教师：徐泸萍工作单位：物流学院 题目: 组合机床加工过程PLC自动控制设计 初始条件： 1.编程环境：Step7v5.5软件 2.PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 3.机电传动的相关资料指导书 4.仿真环境：S7-PLCSIM 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 液压滑台式组合机床在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动，丝锥能向前攻入，打到规定深度时，主轴快速制动。接着攻螺纹反转退出，回到原位时快速制动，同时滑台能快速退回原位，并在原位停止。 时间安排：十八周 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
本科生课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日
目录 摘要------------------------------------------------------------------------------------------------- 0第一章基本知识介绍 ------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 设计的任务要求--------------------------------------------------------------------- 1 1.2 组合机床概述------------------------------------------------------------------------ 2 1.2.1 组合机床部件分类 --------------------------------------------------------- 2 1.2.2 组合机床的特点 ------------------------------------------------------------ 2 1.3 PLC控制系统 ----------------------------------------------------------------------- 3 1.3.1 PLC简介 --------------------------------------------------------------------- 3 1.3.2 PLC控制系统设计的基本原则 ------------------------------------------ 4 1.3.3 PLC控制系统的一般步骤 ------------------------------------------------ 4第二章总体方案选择和控制方式选择----------------------------------------------------- 6 2.1 总体方案选择------------------------------------------------------------------------ 6 2.2 控制方式的选择--------------------------------------------------------------------- 6第三章电路图的设计 -------------------------------------------------------------------------- 6 3.1 主电路的设计------------------------------------------------------------------------ 6 3.2 PLC的I/O地址分配--------------------------------------------------------------- 8第四章控制程序的设计 --------------------------------------------------------------------- 10 4.1 顺序功能图的设计---------------------------------------------------------------- 10 4.2 梯形图的设计---------------------------------------------------------------------- 11 4.3 语句表的设计---------------------------------------------------------------------- 15 第五章调试及结果分析 ------------------------------------------------------------------- 21 5.1 硬件组态---------------------------------------------------------------------------- 21 5.2 仿真结果分析---------------------------------------------------------------------- 21 感想----------------------------------------------------------------------------------------------- 25 参考资料书-------------------------------------------------------------------------------------- 26
第3章直流电机的工作原理及特性 习题3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 答案：直流电动机工作时，（1）电枢绕组中流过交变电流，它产生的磁通当然是交变的。这个（2）变化的磁通在铁芯中产生感应电流。铁芯中产生的感应电流，在（3）垂直于磁通方向的平面内环流，所以叫涡流。涡流损耗会使铁芯发热。为了减小这种涡流损耗，电枢铁芯采用彼此绝缘的硅钢片叠压而成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以（4）增大涡流通路上的电阻，从而起到（5）减小涡流的作用。如果没有绝缘层，会使整个电枢铁芯成为一体，涡流将增大，使铁芯发热。因此，如果没有绝缘，就起不到削减涡流的作用。 习题3.4 一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E ＝E1，如负载转矩TL ＝常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳定值后，电枢反电势将如何变化？是大于、小于还是等于E1？ 答案：∵当电动机再次达到稳定状态后，输出转矩仍等于负载转矩，即输出转矩T ＝T L ＝常 2 00a a e e a e m a e m e e R U n I K K R U n E K n T K I n n n K K K U T K =Φ=?ΦΦ=∴ =Φ?Φ∴??= Φ=Φ Q Q 又 当 T=0 a a U E I R =+
数。又根据公式（3.2）， T ＝K t ФI a 。 ∵励磁磁通Ф减小，T 、K t 不变。 ∴电枢电流I a 增大。 再根据公式（3.11），U ＝E ＋I a ·R a 。 ∴E=U －I a ·R a 。 又∵U 、R a 不变，I a 增大。 ∴E 减小 即减弱励磁到达稳定后，电动机反电势将小于E 1。 习题3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：P N ＝5.5KW ，U N ＝110V ，I N ＝62A ，n N ＝1000r/min ，试绘出它的固有机械特性曲线。 （1）第一步，求出n 0 （2）第二步，求出（T N ，n N ） 答案：根据公式（3.15），（1-1）Ra ＝（0.50~0.75）(N N N I U P ? 1)N N I U
设计（论文）题目： 列管式换热器的设计 目录 1 前言 (3) 2 设计任务及操作条件 (3) 3 列管式换热器的工艺设计 (3) 3.1换热器设计方案的确定 (3) 3.2 物性数据的确定 (4) 3.3 平均温差的计算 (4) 3.4 传热总系数Ｋ的确定 (4) 3.5 传热面积A的确定 (6) 3.6 主要工艺尺寸的确定 (6) 3.6.1 管子的选用 (6) 3.6.2 管子总数n和管程数Np的确定 (6) 3.6.3 校核平均温度差 t m及壳程数Ns (7) 3.6.4 传热管排列和分程方法 (7) 3.6.5 壳体径 (7) 3.6.6 折流板 (7)
3.7 核算换热器传热能力及流体阻力 (7) 3.7.1 热量核算 (7) 3.7.2 换热器压降校核 (9) 4 列管式换热器机械设计 (10) 4.1 壳体壁厚的计算 (10) 4.2 换热器封头选择 (10) 4.3 其他部件 (11) 5 课程设计评价 (11) 5.1 可靠性评价 (11) 5.2 个人感想 (11) 6 参考文献 (11) 附表换热器主要结构尺寸和计算结果 (12) 1 前言 换热器（英语翻译：heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。 列管式换热器工业上使用最广泛的一种换热设备。其优点是单位体积的传热面积、处理能力和操作弹性大，适应能力强，尤其在高温、高压和大型装置中采用更为普遍。列管式换热器主要有以下几个类型：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器等。 设计一个比较完善的列管式换热器，除了能满足传热方面的要求外，还应该满足传热效率高、体积小、重量轻、消耗材料少、制造成本低、清洗维护方便和操作安全等要求。 列管式换热器的设计，首先应根据化工生产工艺条件的要求，通过化工工艺计算，确定换热器的传热面积，同时选择管径、管长，确定管数、管程数和壳程数，
封面 按学校发的封面模板填写相关信息； 起始时间：2011年6月13日~6月24日 设计报告书页数（一般20~30页之间） 电子版设计报告规定的格式用A4纸打印，正文中的任何部分不得写到纸的边框以外，亦不得随意接长或截短。汉字必须使用国家公布的规字。 页面设置：上3，下2.5，左3，右2；页眉2，页脚1.75。 行距采用单倍行距，标准字符间距。西文、数字等符号均采用Times New Roman字体。
任务书 主要是写明设计容和设计要求 例如，设计一个数字钟的任务书为：（具体根据题目拟定） Ⅰ设计题目 中文：多功能数字钟的设计 英文：Design of Multi-function Digital Clock Ⅱ设计功能要求 1、能正确显示时、分、秒（6位：HH:MM:SS）； 2、要有总体复位开关； 3、能可靠校时、校分； 4、能整点报时（①59’56秒、59’57秒、59’58秒、59’59秒响0.5秒低音。②00’00 秒响1秒高音）； 5、整个电路的控制开关要求在5个以； 6、秒信号发生器可以用555构成的电路产生； 7、能够设定一组闹钟功能，到了预设的时间，铃声响1分钟，在1分钟之可以用 按键停止闹铃。 Ⅲ设计任务容 1、学习与研究相关的《电子技术》理论知识，查阅资料，拿出可行的设计方案； 2、根据设计方案进行电路设计，完成电路参数计算、元器件选型、绘制电路原理 图； 3、进行电路软件仿真（如：Multisim 2001、EWB、Protel等），或制作实物进行调 试实验，获得实验数据，验证设计有效性。 4、撰写课程设计报告。 签名
设计题目（根据自己的设计题目） 摘要 摘要：独占一页； 摘要正文分三段写： 第一段：本设计的意义和完成的主要工作。——做什么？为啥做？ 第二段：为了完成设计功能，你主要进行了哪些设计，怎么设计的。——怎么做？ 第三段：设计结果如何，取得了哪些结论。——做的效果怎么样？ 关键词：关键词1；关键词2；关键词3；关键词4（根据自己的设计题目）
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 机电工程学院机械设计制造及自动化专业 班：学号：姓名： 一、课程设计课题某型号卧式镗床的电气控制系统设计 二、课程设计工作自至 三、课程设计技术说明和控制要求 1、设备机械部分运动说明 某型号卧式镗床主要有床身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架等部分组成。其运动形式有三种：镗轴与花盘的旋转运动为主运动；进给运动包括镗轴的轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头的垂直进给、工作台的纵向与横向进给；辅助运动为工作台的旋转、后立柱的水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。 2、设备电气控制要求及技术参数 1）主运动与进给运动由同一台双速电动机M1拖动，各方向的快速运动由另一台电动机M2拖动 2）主轴旋转和进给都有较大的调速范围 3）要求M1能正反转，能正反向点动，并带有制动，各方向的进给都能快速移动，正反向都能短时点动 4）必要的保护环节、连锁环节、照明和信号电路 5）电动机的功率 M1：5.2KW M2：3KW
四、课程设计的主要内容 1、分析设备的电气控制要求，制定设计方案、绘制草图； 2、进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图（包 括主电路和控制电路）； 3、通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书 五、课程设计时间安排 六、主要参考资料 1、齐占庆. 机床控制技术. 北京: 机械工业出版社，1999 2、邓星中主编. 机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社，2001 3、齐占庆. 王振臣主编. 电器控制技术. 北京：机械工业出版社, 2002 4、陈远龄. 机床电气自动控制. 重庆：重庆大学出版社，1997 5、方承远.工厂电气控制技术. 北京: 机械工业出版社，2000 6、张万奎主编.机床电气控制技术.北京：中国林业出版社，北京大学出版社， 2006
华中科大机电传动控制(第五版)课后习题答案解析
2.7 如图所示，电动机轴上的转动惯量JM ＝2.5kg.m2，转速nM ＝900r/mim ；中间传动轴的转动惯量J1＝2kg.m2，转速n1＝300r/mim ；生产机械轴的惯量JL ＝16kg.m2，转速nL ＝60r/mim 。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。 答： j1=ωM/ω1= nM/n1=900/300=3 jL=ωM/ωL= nM/nL=900/60=15 )(8.21516 325.2222211m kg j J j J J J L L M Z ?=++=++= 2.8 如图所示，电动机转速nM ＝950r/mim ，齿轮减速箱的传动比J1＝ J2 ＝4，卷筒直径D ＝0.24m ，滑轮的减速比J3 ＝2，起重负荷力F ＝
100N ，电动机的飞轮转矩GDM2＝1.05N.m ，齿轮、滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试求提升速度v 和折算到电动机轴上的静态转矩TL 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ2。 答： min) /(4.594 495021r j j n n M L =?== ) /(37.02 604 .5924.0603 s m j Dn v L =???= = ππ TL=9.55Fv/(η1nM)=9.55×100×0.37/(0.83×
950)=0.45N.m 2 2 22365M M Z n Fv GD GD +=δ 2 22 232.1~16.195037.010036505.1)25.1~1.1(m N GD Z ?=??+?= 3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL ＝常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中哪些量必然要发生变化？
课程设计报告参考模板 河海大学计算机及信息工程学院 课程设计报告 题目专业、学号授课班号学生姓名指导教师完成时间 课程设计任务书 Ⅰ、课程设计题目： Ⅱ、课程设计工作内容 一、课程设计目标1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力； 2、…… 二、研究方法及手段应用 1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务； 2、…… 三、课程设计预期效果 1、完成实验环境搭建； 2、…… 学生姓名：专业年级： 目录空一行。空一个中文字符行。“目录”，分页，居中，加黑宋体二号。前言………………………………………………………………………………………………1 第一章系统设计………………………………………………………………
…………………2 第一节课题目标及总体方案…………………………………………………………………..2 ……………… 目录正文，宋体小四号，倍行距。第二节…………………………….. ………………… 第二章实验结果及讨论 (5) ……………… 第三章结论 (10) ……………… 心得体会 (42) 河海大学本科课程设计报告 1、移动台 MS 二级标题“1、”，左对齐，加黑宋体小三号。移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，……………… NMCDPPSPCSSEMC OSSOMCMBTSSBTSBSCHLR/ MSC/VLRAUC BSSEIR NSSPSTNISDNPDN 图 GSM系统
组成 2、基站子系统 BSS 图编号及图名“图”，位于图下，居中。基站子系统BSS是GSM系统实现无线通信的关键组成部分。它通过无线接口直接与移动台通信，进行无线发送、无线接收及无线资源管理。另一方面，它通过与网络子系统NSS的移动业务交换中心，………………。 ⑴、基站收发信台 BTS 三级标题“⑴、”，左对齐，加黑宋体四号。基站收发信台BTS属于基站子系统BSS的无线部分，………………。①收发信台组成四级标题“①”，左对齐，加黑宋体小四号。 BTS包含有若干个收发信息单元TRX，而一个TRX有八个时隙，………………。●收发信息单元 五级标题“●”，左对齐，加黑宋体小四号。收发信息单元是………………。●其它辅助单元 辅助单元包括………………。②收发信台作用 收发信台的主要作用有………………。 ⑵、基站控制器 BSC 基站控制器BSC是基站子系统BSS的控制部分，………………。 3、网络交换子系统 NSS - 4 - 河海大学本科课程设计报告
中南大学 化工原理课程设计 2010年01月22日 <
目录 一、设计题目及原始数据（任务书） (3) 二、设计要求 (3) 三、列环式换热器形式及特点的简述 (3) 四、论述列管式换热器形式的选择及流体流动空间的选择 (8) 五、换热过程中的有关计算（热负荷、壳层数、总传热系数、传热 面积、压强降等等） (10) ①@ 14 ②物性数据的确定……………………………………………… ③总传热系数的计算 (14) ④传热面积的计算 (16) ⑤工艺结构尺寸的计算 (16) ⑥换热器的核算 (18) 六、设计结果概要表（主要设备尺寸、衡算结果等等） (22) 七、主体设备计算及其说明 (22) 八、主体设备装置图的绘制 (33) 九、? 33十、课程设计的收获及感想………………………………………… 十一、附表及设计过程中主要符号说明 (37) 十二、参考文献 (40)
一、设计题目及原始数据（任务书） 1、生产能力：17×104吨/年煤油 # 2、设备形式：列管式换热器 3、设计条件： 煤油：入口温度140o C，出口温度40 o C 冷却介质：自来水，入口温度30o C，出口温度40 o C 允许压强降：不大于105Pa 每年按330天计，每天24小时连续运行 二、设计要求 1、选择适宜的列管式换热器并进行核算 【 2、要进行工艺计算 3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等） 4、编写设计任务书 5、进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图。一剖面图，两个局部放大图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。） 三、列环式换热器形式及特点的简述 换热器概述
课程设计报告书题目《数字插画》插画设计 姓名陶兴
学号 14 专业年级 2013级视觉传达7班 指导教师邹梅 2015年1月10日 目录 引言 (1) 一选题目的与意义 (1) 1、目的 (1) 2、意义 (1) 二课题分析与定位 (1) 1、数字插画的起源 (1) 2.数字插画的功能 (2) 三课题展开与设计 (2) 1、数字插画的表现形式 (2) 2、数码插画的分类 (3) 3、数字插画的风格 (3) 四课题创作过程 (4) 五作品展示 (6) 六结论 (8) 参考文献 (8) 附录 (9) 引言 在现代设计领域中，插画设计可以说是最具有表现意味的，它与绘画艺术有着亲近的血缘关系。插画艺术的许多表现技法都是借鉴了绘画艺术的表现技法。插画艺术与绘画艺术的联姻使得前者无论是在表现技法多样性的探求，或是在设计主题表现的深度和广度方面，都有着长足的进展，展示出更加独特的艺术魅力，从而更具表现力。从某种意义上讲，绘画艺术成了基础学科，插画成了应用学科。纵观插画发展的历史，其应用
范围在不断扩大。特别是在信息高速发达的今天，人们的日常生活中充满了各式各样地商业信息，插画设计已成为现实社会不可替更好地为社会服务，是我们此次学习的目的所在。 一、选题的目的与意义 1、目的 了解数字插画的起源发展和其在现代社会中的应用与前景。 2、意义 数字插画在现代社会中的作用与应用越来越广泛，其在社会中的作用也越来越重要，了解数字插画对我们以后的学习有着很强的指导作用。 二课题分析与定位 1、数字插画的起源 插画在中国被人们俗称为插图。今天通行于国外市场的商业插画包括出版物插图、卡通吉祥物、影视与游戏美术设计和广告插画4种形式。实际在中国，插画已经遍布于平面和电子媒体、商业场馆、公众机构、商品包装、影视演艺海报、企业广告甚至T 恤、日记本、贺年片。 商业插画：为企业或产品绘制插图，获得与之相关的报酬，作者放弃对作品的所有权，只保留署名权的商业买卖行为。 插画最发达的地方：美国是插画市场非常发达的国家，欣赏插画在社会上已经成为一种习惯。一方面有大量独立的插画产品在终端市场上出售，比如插画图书、杂志、插画贺卡等等。另一方面插画作为视觉传达体系(平面设计、插画、商业摄影)的一部分，广泛地运用于平面广告、海报、封面等设计的内容中。美国的插画市场还非常专业化，分成儿童类、体育类、科幻类、食品类、数码类、纯艺术风格类、幽默类等多种专业类型，每种类型都有专门的插画艺术家。整个插画市场非常规范，竞争也很激烈，因为插画艺术家的平均收入水平是普通美国人平均收入的三倍。 插画在日本、韩国、香港和台湾：众所周知，日本的商业动漫已经有了庞大的市场和运作队伍。而动漫是插画产业的一个重要分支。在CG技术(Computer Graphics，利用计算机技术进行视觉设计和生产)进入插画领域之前，靠手工绘制的动画就已经成了日本的朝阳产业。今天的年轻一代则越来越倾向于使用电脑数码技术。而在韩国，随着
课程设计设计题目：列管式换热器 专业班级：应化1301班 姓名：王伟 学号： U201310289 指导老师：王华军 时间： 2016年8月
目录 1.课程设计任务书 (5) 1.1 设计题目 (5) 1.2 设计任务及操作条件 (5) 1.3 技术参数 (5) 2.设计方案简介 (5) 3.课程设计说明书 (6) 3．1确定设计方案 (6) 3.1.1确定自来水进出口温度 (6) 3.1.2确定换热器类型 (6) 3.1.3流程安排 (7) 3.2确定物性数据 (7) 3．3计算传热系数 (8) 3.3.1热流量 (8) 3.3.2 平均传热温度差 (8) 3.3.3 传热面积 (8) 3.3.4 冷却水用量 (8) 4.工艺结构尺寸 (9) 4.1 管径和管内流速 (9) 4.2 管程数和传热管数 (9)
4.3 传热管排列和分程方法 (9) 4.4 壳体内径 (10) 4.5 折流板 (10) 4.6 接管 (11) 4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11) 4.6.2 管程流体进出管时接管 (11) 4.7 壁厚的确定和封头 (12) 4.7.1 壁厚 (12) 4.7.2 椭圆形封头 (12) 4.8 管板 (12) 4.8.1 管板的结构尺寸 (13) 4.8.2 管板尺寸 (13) 5.换热器核算 (13) 5.1热流量衡算 (13) 5.1.1壳程表面传热系数 (13) 5.1.2 管程对流传热系数 (14) 5.1.3 传热系数K (15) 5.1.4 传热面积裕度 (16) 5.2 壁温衡算 (16) 5.3 流动阻力衡算 (17) 5.3.1 管程流动阻力衡算 (17) 5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)
2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？ 因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω2 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2, 转速n M=900r/min; 中间传动 轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2 . 2.8如图2.3（b）所示，电动机转速n M=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J1= J2=4，卷筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD2M=1.05N m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L=9.55FV/ηC n M=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD2Z=δGD M2+ GD L2/j L2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM2 2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2.10反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。 第三章 3.1为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 答：防止电涡流对电能的损耗.. 3.2并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？ 不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励.
《化工原理课程设计任务书》（1） 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件： 1.苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2.冷却介质：循环水，入口温度35℃。 3.允许压强降：不大于50kPa。 4.每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 1. 99000吨/年苯 五、设计要求： 1.选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2.管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计。 3.设计结果概要或设计结果一览表。 4.设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5.对本设计的评述及有关问题的讨论。 一、选定管壳式换热器的种类和工艺流程 1.选定管壳式换热器的种类 管壳式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。与其他种类的换热器相比，其主要优点是：单位体积具有的传热面积较大以及传热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等。因此在高压高温和大型装置上多采用管壳式换热器。 管壳式换热器中，由于两流体的温度不同，管束和壳体的温度也不相同，因此他们的热膨胀程度也有差别。若两流体的温度差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。根据热补偿方法的不同，管壳式换热器有下面几种形式。
（1）固定管板式换热器 这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一些列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以致管子扭弯或是管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60-70℃和壳程流体压强不高的情况下。一般壳程压强超过0.6MPa时，补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿作用，就要考虑其他结构。其结果如下图所示： （2）浮头式换热器 换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”,所以这种换热器称为浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不受壳体约束，因此当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点是结构复杂，造价高。其结构如下： （3） U型管换热器 这类换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。其结构如下图所示： （4）填料函式换热器 这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低廉。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理一易挥发、易燃易爆和有毒的介质。其结构如下： 由设计书的要求进行分析: 一般来说，设计时冷却水两端温度差可取为5℃~10℃。缺水地区选用较大的温度差，水资源丰富地区选用较小的温度差。青海是“中华水塔”，水资源 相对丰富，故选择冷却水较小的温度差6℃，即冷却水的出口温度为31℃。T m -t m =80+4025+31 -=32 22 ℃<50℃，且允许压强降不大于50kPa，可选择固定管板式换 热器。 2.工艺流程图 主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，所以选定循环水走管程，苯走壳程。如图所示，苯经泵抽上来，经加水器加热后，再经管道从接管C进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管A进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，苯从80℃被冷却至40℃之后，由接管D流出；循环冷却水则从25℃变为31℃，由接管B流出。 二、管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计 1.估算传热面积，初选换热器型号 （1）基本物理性质数据的查取