浮头式换热器浮动端的结构——钩圈式浮头
浮头换热器浮头法兰浮头结构
浮头式换热器浮动端的结构——钩圈式浮头浮头换热器的浮头部分结构设计，除需考虑管柬能在设备内部自由伸缩，及检修、安裴、清洗方便外，还应保证浮头端盖的密封。
而钩圈对保证浮头端的密封、防止管壳间介质的串漏起重要的作用。
一、钩圈式浮头的结构及尺寸：5.7.1钩圈式浮头的结构及尺寸钩圈式浮头的详细结构见图5.7盖侧法兰一1。
外头盖法兰 B型钩圈浮头盖法兰图5. 7-1（或者GB151第82页图50）图5. 7-1中结构尺寸及符号说明如下：a-根据管束和壳体的伸缩量来确定；及、b2、bn -按5.3.3的规定； (GB151第25页)C-安装及拧紧浮头螺母所需空间尺寸，应考虑在各种情况下的热膨胀量，宜不小于60mm;Dfi——浮头法兰和钩圈的内直径，dfo=Di-2 (b1+ bn)，mm：Dfo——浮头法兰和钩圈的外直径，Dfo=Di+80，mm；Di——换热器圆筒内直径，mm：D L——布管限定圆直径，按5.5.3确定，mm：(GB151第25页)D-外头盖内直径，~Di+100，mm：Do——浮动管板外直径，Do=Di-2b1，mm。
图5.7.2钩圈：钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要的作用。
随着浮头换热器的设计、制造技术的发展、以及长期以来使用经验的积累，钩圈的结构形式也得到了不断的改进和完善。
钩圈一般都是对开式结构，要求密封可靠，结构简单、紧凑、便于制造和拆装方便。
二、钩圈分类：5.7.2.1 A型钩圈和B型钩圈，GB151给出了两种型式的钩圈，即A型钩圈和B型钩圈。
见图5.7-2a、b。
A型钩圈在上世纪70年代及以前采用较多，由于A型钩圈的底部距浮动管板较远，使得浮头端壳程介质的死角增大，减少管束的有效传热面积。
且A型钩圈的厚度比B型钩圈厚一上紧双头螺柱也比B型长，稳定性差。
B型钩圈为国外引进型式，其特点是浮头管板和钩圈的斜槽采用不同倾角，浮头管板斜角采用18。
，外圈斜角2×45。
浮头式换热器设计【毕业作品】
浮头式换热器设计摘要：本次设计的题目是浮头式换热器。
浮头式换热器是管壳式换热器的换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只是一端与外壳固定，另一端可相对壳体滑移，称为浮头式。
浮头由浮动管板钩圈和浮头端盖组成。
它不会因为管束之间的差胀而产生温差热效应，同时还具有拆卸方便、易清洗的优点，另外与其他类型的管壳式换热器一样，能在高温、高压下工作，所以在化工工业方面应用广泛。
本设计中的浮头式换热器主要参照GB151在给定的设计条件下进行工艺设计，然后对筒体、管束、浮头端进行详细的机械结构设计、计算和校核，对于换热器的一些零部件则根据设计参数查找标准。
对于具体的设计步骤与准则在设计说明书中有详细的说明。
关键字:换热器；浮头；管板；钩圈The design of floating-head heat exchangerAbstract:The topic of my study is the design of floating-head heat exchanger. The floating-head heat exchanger is a special type of tube and shell heat exchanger. It is special for its floating head. One of its tube sheet is fixed，while another can float in the shell，so called floating head. The floating head floating tube sheet hook and loop and floating head cover. It is not because of the differential expansion between the tubes and the temperature difference between the thermal effects, but also has to facilitate the demolition, the advantages of easy to clean, but in addition it can work in high temperature and high pressure same as the other tube and shell heat exchanger, so widely used in the chemical industry. The design of the floating head heat exchanger major reference GB151,first make process design in a given design conditions, and then on the cylinder, tube, floating head end, a detailed mechanical structural design, calculation and check, for some of the heat exchanger components according to the design parameters. The specific design steps and design criterion is described in design specification.Keywords:heat exchanger; floating head; tube plate; hook and loop前言换热器是实现热量传递的一种设备，在工业生产中起着重要的作用，在各个化工相关领域得到了广泛的应用。
浅析浮头式换热器设计
156研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2018.06 （上）浮头式换热器应按照标准GB150-2011《压力容器》、GB/T151-2014《热交换器》的要求进行选材、设计、制造、检验、验收及安装和使用。
浮头式换热器一端管板与壳体固定，另一端管板可以在壳体内自由浮动；其优点如下。
（1）因这种结构管束和壳体之间不会产生温差应力，因此管壳程介质温差不受限制。
（2）浮头盖和钩圈可以拆卸，管束可以抽出，方便设备的维修和管束的清洗。
（3）可用于结垢比较严重的场合。
（4）可用于管程易腐蚀场合。
但浮头式换热器结构比较复杂，而且在浮头盖和浮动管板密封垫处发生泄漏（无法知道泄漏情况）；因此，如果管壳程介质成分要求比较严格时，尽量不要选用浮头式换热器。
浮头式换热器如图1所示，是为宁波某化工企业节能降耗项目而设计的一台双壳程双管程浮头式换热器。
该换热器主要是将塔侧采出的成品热二氯乙烷（～97℃）与裂解炉进料冷二氯乙烷进行充分热交换后，达到降低成品二氯乙烷的温度，提高裂解炉进料端二氯乙烷的温度，从而减少系统中蒸汽消耗和循环水的使用量，以减少生产成本。
图1 浮头换热器1 浮头式换热器设计计算1.1 工艺计算换热器的工艺计算有三种计算模式，即设计、模拟和校核计算。
常用的是设计与校核计算模式；设计计算的目的是根据给定的工艺参数选择换热器类型并计算热负荷，确定换热面积和部分换热器结构尺寸；校核计算的目的是对已有的换热器，校核它是否满足预定的换热要求，这是属于换热器的性能计算问题。
我们选择设计计算模式对浮头式换热器进行工艺计算，工艺参数详见表1。
表1 工艺参数壳程管程介质二氯乙烷二氯乙烷介质特性中毒危害、易爆中毒危害、易爆流量/（kg/ h）102995.6116006进/出口温度/℃9759.314077进口压力/MPa 0.892.12换热面积/㎡306进出口接管/mmDN150DN150DN150DN150程数22设备的结构数据如下：换热器型式BFS，材质为碳钢，换热器直径1000mm，换热管选用φ19×2。
浮头式换热器毕业设计说明书
浮头式换热器毕业设计说明书Final revision by standardization team on December 10, 2020.摘要本次设计为浮头式换热器，浮头式换热器主要由管箱、管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等组成。
浮头换热器的一端管板与壳体固定，另一端为浮动管板。
因此其优点为热应力较小，便于检查和清洗，缺点为结构较为复杂。
在传热计算工艺中，包括传热量、传热系数的确定和换热器内径及换热管型号的选择，以及传热系数、阻力降等问题。
在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、管板厚度计算以及折流板、法兰和接管、支座、分隔板等零部件的设计，还要进行一些强度校核。
本设计是按照GB151《管壳式换热器》和GB150《钢制压力容器》设计的。
换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处见，是不可缺少的工艺设备之一。
随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果。
关键字：换热器，工艺计算，强度校核AbstractThis design is floating head heat exchanger, it is made up of tubebox 、tube sheet、shell、heat exchange tube、baffle plate、draw bar、spacer pipe、hook circle、floating head cover and so on. One tube sheet of the exchanger is connected with shell, and the other tube sheet is floating tube sheet. So it’s easy to check and clean. On the other hand the structure of it complex. In the process of heat transfer calculation, include area computation 、capacity of heat transmission 、the determine of heat transfer coefficient and the choice of the heat exchange tube. About strength calculation, it involve the calculating of shell、tube box、sealing head and so on. This design is according to GB151 << shell-and-tube heat exchanger >> and GB150 << Steel pressure vessel >> to design. Heat exchanger is one of the indispensable process equipment. With the deepening of the research, industrial application made remarkable achievements.Keywords:heat exchanger; Process calculation；strength check目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (1)第一章概述 (2)何为换热器 (2)换热器的应用 (2)换热器分类 (3)按传热原理分类 (3)按结构分类 (3)按传热种类分类 (3)按强化传热元件分类 (3)按材料分类 (3)换热器的结构和使用特点 (4).1 浮头式换热器 (4)固定管板式换热器 (5)U形管换热器 (6)设计的思想 (7)首先设计必须满足生产需要 (7)设计必须安全可靠 (7)设计必须经济合理 (7)设计的特点 (8)第二章设计主要参数 (9)原始数据 (9)定性温度及物性参数 (9)第三章零件结构型式的选择 (10)前端管箱 (10)壳体 (11)后端管箱 (11)管束分程和分程隔板的布置 (11)管束分程 (11)分程隔板的布置 (11)换热管 (12)换热管的长度 (12)规格及尺寸偏差 (12)布管 (12)管子与管板的连接 (13)管板与壳体的连接 (14)折流板、支持板的选择 (15)拉杆的选择 (15)定距管的选择 (16)防冲板的选择 (16)排液口和排气口的选择 (16)第四章传热工艺技术 (18)有效平均温度 (18)传热量和流量 (18)管程换热系数计算 (19)壳程换热系数计算 (20)强度计算 (21)换热管材料及规格的选择和根数的确定 (21)确定壳体内径 (21)确定壳体壁厚 (21)壳体液压试验 (22)管箱封头厚度计算 (23)管箱短节厚壁计算 (24)管箱液压试验 (24)管板的设计 (25)钩圈式浮头 (25) (26) (26)选择 (27)备法兰的选择 (28)换热面积校核 (35)支座强度校核 (36)反力计算 (37)筒体轴向弯矩计算 (37)筒体轴向弯曲应力校核 (38)鞍座腹板强度校核 (38)管程阻力计算 (38)壳程压力降 (39)第五章整体尺寸布局 (42)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)前言毕业设计是完成教学计划实现专业培养目标的一个重要的教学环节；是教学计划中综合性最强的实践性教学环节。
《浮头式换热器》课件
智能化控制技术
利用物联网、大数据和人工智能 等技术手段，实现换热器的智能 化控制和远程监控，提高设备的 运行效率和安全性。
环保节能技术
推广和应用环保节能技术，降低 换热器的能耗和排放，满足日益 严格的环保要求。
市场前景
市场需求
随着工业生产和能源利用的不断发展，对高 效、环保、节能的换热设备需求不断增加， 浮头式换热器作为常用的换热设备之一，具 有广泛的市场需求。
市场前景
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，浮 头式换热器市场将保持稳定增长，未来市场 前景广阔。同时，市场竞争也将日益激烈， 企业需要加强技术创新和品质管理，提高产 品竞争力。
THANKS.
浮头式换热器的设
03
计与选型
设计要点
结构稳定性
浮头式换热器应具备足够的结构稳定性，能 够承受内部压力和外部载荷。
高效传热
设计时应考虑采用高效的传热元件和结构， 以提高换热效率。
流体动力学性能
应优化流道设计，减少流体阻力，提高流体 的流动性。
材料选择
根据使用条件选择合适的材料，确保设备的 耐腐蚀、耐高温和长期稳定性。
工作原理
总结词
浮头式换热器的工作原理及传热过程
详细描述
浮头式换热器通过加热或冷却管束内的流体，使管束内的流体与外部的流体进行热量交换。热量通过管壁传递给 外部的流体，从而实现热量的传递。浮头式换热器的设计使得其能够适应不同的操作条件和流体特性，具有较高 的传热效率和较小的体积。
结构组成
总结词
浮头式换热器的结构组成及各部分的作用
《浮头式换热器》PPT 课件
contents
浮头式换热器PN1.6DN500讲解
摘要本设计说明书介绍了题目为PN1.6DN500冷却器的设计过程，并简要论述了它的运用场合、特点和制造加工工艺。
本文首先以给出的技术特性与工艺参数为基础，利用传热原理等理论进行工艺计算，确定了内导流浮头式冷却器的基本型号BES 500—1.6—55—3/19—2Ⅱ；再依据GB150—1998《钢制压力容器》和GB151—1999《管壳式换热器》等标准着重对浮头式换热器各零部件进行了结构设计与强度校核，包括筒体、管箱、浮头法兰、浮头盖、管板以及开孔补强等部件及元件；最后，介绍了内导流浮头式换热器的检验、安装、使用与维修等内容。
关键词：传热系数内导流筒浮头法兰弓形折流板浮头式换热器AbstractThis design specifications introduces the design process of PN1.6 DN500 cooler, and expounds briefly the utilization situation、characteristic and manufacture process. Firstly, It is based on physical technical characteristic and technology parameter given in the production that the technology calculation is done by making use of fundamentals about heat transfer process in order to define the model of floating-head type cooler with inner diversion tube,which is BES 500—1.6—44.9—3/25—2Ⅱ. Then, the structural design and intensity examination about most of components in heat exchanger are carried out by means of standards, such as GB150—1998<Steel pressure vessels> and GB151—1999<shell and tube heat exchanger>，including tube body、tube box、floating head flange、floating head cover、the tube plate as well as reinforcement for opening and so on. Finally, it is also related to inspection、installation、operation and maintenance about floating-head type heat exchanger with inner diversion tube.Key word: heat transfer coefficient ；inner diversion tube ; floating head flange；flow resistance；segmental baffle；floating-head type heat exchanger ;目录摘要 (I)Abstract....................................................... I I 绪论. (1)第一章方案论证 (5)1.2 经济合理性 (7)1.3 结构可操作性 (7)第二章结构及强度设计 (9)2.1 筒体结构设计及计算[1] (9)2.1.1. 筒体厚度计算 (9)2.1.2 筒体的强度校核和水压试验 (10)2.2 管箱结构设计 (11)2.2.1封头的材料及形式选择[14] (11)2.2.2标准封头壁厚计算 (11)2.2.3管箱应力校核 (12)2.2.4 管箱的结构设计 (12)2.3 管箱法兰设计 (13)2.3.1 法兰选用[5] (13)2.3.2垫片选用[8] (13)2.3.3螺柱与螺母选用[5] (14)2.3.4管箱法兰计算及校核[2] (14)2.4 钩圈式浮头的设计 (19)2.4.1 钩圈式浮头的结构尺寸计算 (19)2.4.2 浮头盖的设计计算 (20)2.4.3浮头钩圈的设计计算 (28)2.5 换热管及管板的设计 (28)2.5.1、换热管的设计 (28)2.5.2 换热器管板设计 (30)2.6 外头盖设计 (35)2.6.1 外头盖侧法兰选用[10] (35)2.6.2.外头盖法兰选用[5] (36)2.6.3.外头盖垫片及其它[9] (36)2.6.4 外头盖封头的设计[14] (36)2.7 开孔补强设计[1] (37)3.7.1 补强判别 (37)2.7.3．封头开孔补强计算 (39)2.8 其他零部件设计[2] (40)2.8.1拉杆设计 (40)2.8.2 分程隔板设计 (41)2.8.3 定距管设计 (41)2.8.4滑道设计 (41)2.8.5 折流板的设计计算 (41)P) (43)2.8.6. 防冲板设计(GB151- 1999,762.8.7. 内导流筒的选用 (43)2.8.8. 防短路结构设计 (43)2.8.9. 鞍式支座的选用[11] (44)2.8.10. 预防管束发生振动破坏的措施 (45)第三章浮头式换热器的制造、检验与验收 (46)3.1浮头式换热器制造、检验与验收要求 (46)3.2浮头式换热器的制造工艺[4] (46)3.2.1主要零部件的加工工艺 (46)3.2.3 浮头式换热器的焊接工艺 (49)3.2.4 浮头式换热器的涂漆工艺 (51)3.3浮头式换热器的检验与验收 (51)3.3.1 换热器常见的试验工艺及要求 (52)3.3.2 浮头式换热器的检验工艺 (52)第四章浮头式换热器的安装、使用与维修 (54)4.1浮头式换热器的安装要求 (54)4.2浮头式换热器的使用与维修[4] (54)4.2.1浮头式换热器使用时常见的几种破坏形式 (54)4.2.2浮头式换热器的维修 (55)第五章分析与总结 (56)设计小结 (57)参考文献 (58)致谢 (59)绪论过程设备在生产技术领域中应用非常广泛，是化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、能源、纺织、宇航、城建、国防、海洋工程等传统部门所必需的关键设备。
浮头式换热器
浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而 另一端的管板可在壳体内自由浮动，见下图1。 壳体和管束对热膨胀是自由的，故而两种介 质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温 差应应。浮头端设计成可拆结构，使管束有 容易地插入或抽出壳体（也可设计成不可拆 的），这样为检修、清洗提供了方便。但该 换热器结构比较复杂，而且浮动端小盖在操 作时无法知道泄漏情况，因此在安装时特别 注意其密封。
图5所示结构为管束装入或抽出时，不需先将
浮头部分拆除，检修、安装及清洗等工作均 可在壳体外进行，比较方便。但是该结构的 壳体直径要比上述浮头换热器增大。浮头处 结Hale Waihona Puke 可做成图5（a）和（b）两种形式。
图6是浮头换热器中又一种形式，它是一种单
程浮头换热器，在管程出口处采用填料函结 构。图6（a）的结构在设计时应考虑浮动一 端的管板外径小于壳体内径，以便管束可以 在壳体内抽出。在浮头头盖相连接的出口管， 应尽量选用标准，以利安装与制造。
浮头式换热器的浮头部分结构，按不同的 要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能 在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部 分的检修、安装和清洗的方便。图2所示结构， 其浮头部分虽可以自由移动，但管束不能抽 出壳休。优点是在相同的壳体直径下，布管 数多，换热面积增加，但对于换热管外壁要 求经常清洗的情况，不宜采用此结构形式
图3所示为钩圈结构，在设计时必须考虑浮 头管板的外径Do。该外径应小于壳体内径Di， 一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙b1=3~5 ㎜。这样，当浮头处的钩圈拆卸后，即可将 管束从壳体内抽出，以便进行检修、清洗。 浮头盖需在管束装入后才能进行装配，所以 在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要 空间。
钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作
浮头式换热器解读
浮头式冷却器E-1401设计摘要该毕业设计题目为浮头式冷却器（即浮头式换热器）E-1401设计，源于工程实际。
浮头式换热器是管壳式换热器中的一类，其管板一端固定在壳体与前端管箱之间，另一端（即浮头）可以在壳体中自由移动。
由于管束的热膨胀不受壳体的约束，因此浮头式换热器不会产生较大的温差热应力，这样便避免了对换热器结构的损害。
此外，浮头式换热器还便于拆卸、易于清洗，适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的场合。
因此在石油化工以及其他相关行业中得到了广泛的应用。
该设计主要进行了换热器结构的研究和各处强度的校核。
根据所提供的设计条件，以及GB150-2011《压力容器》、GB151-1999《管壳式换热器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》等标准确定出换热器各个零部件（管箱、封头、法兰、开孔接管、折流板、钩圈等）的具体方案，包括各处材料的选择，各零部件的基本结构，壁厚计算及强度校核，开孔补强计算，管板、法兰以及浮头钩圈的强度计算等。
本设计历时3个月，共完成说明书一份，A1图纸5张，外文翻译一份。
关键词：换热器浮头设计Floating cooler E-1401 designSummaryThe graduation project titled Floating cooler ( ie, floating head heat exchanger ) E-1401 design , from engineering practice . Floating head heat exchanger shell and tube heat exchanger is in a class of its tube plate fixed at one end between the housing and the front tube box , the other end ( ie, floating head ) can move freely in the housing. Due to thermal expansion of the bundle is not bound by the housing , the floating head heat exchanger and therefore no large temperature difference between the thermal stress , thus avoiding damage to the structure of the heat exchanger . In addition, floating head heat exchanger is also easy to disassemble , easy to clean , suitable for large temperature difference between the shell and tube bundle or medium shell easy to scale the occasion. So it has been widely used in the petrochemical and other related industries.The design is mainly studied the intensity of the heat exchanger and around the structure checked. Determine the various components of the heat exchanger according to the design conditions provided and GB150-2011 " pressure vessel ", GB151-1999 " shell and tube heat exchangers ", " Safety Technology Supervision Stationary Pressure Vessels " and other standards ( tube box , head, flange , opening over, baffles, circle hooks , etc. ) of the specific program , including the selection of materials throughout , the basic structure of the various parts , wall thickness calculation and strength check , opening reinforcement calculations, tube sheets , flanges and strength calculation Floating circle hook .Keywords : Heat exchanger floating head design1.前言随着时代的发展、科技的进步，石油化工及相关产业在人类的生活中扮演的角色越来越不可替代。
浮头式换热器设计简介
浮头式换热器设计（PN 1.4/1.2;W=45T/h）过程装备与控制工程 10150324 李扬王文江、吴健工程师摘要列管式换热器在化工、石油等行业中广泛应用。
本设计是关于浮头式换热器的设计，主要进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设计。
设计前半部分是工艺计算：主要有设计条件估算换热面积，从而进行选型、校核传热系数，计算出实际换热面积，最后压力降和壁温的计算。
设计后半部分是关于结构和强度的设计：主要是根据已经选定的换热器形式进行设备内个零件部件的设计，包括：材料选择、具体尺寸确定、具体位置确定、管板厚度计算、开孔补强、计算拉脱力、震动计算等等。
最后设计结果通过35张图纸表现出来。
关键词：浮头式换热器；工艺设计；结构设计；AbstractTube type heat exchanger is widely used in chemical industy petrochemical industy and so on.This design work is floating head heat exchanger design calculation ,which include technology calculate of heat exchange ,the struclure and intensity of heat exchanger.The first part of design is the technology calculationprocess .Mainly ,the process of technology calculate is according to the given conditions to extimate the heat exchanger area,and then,select a suitable heat transfer area.The secondhalf of the design is about the structure and intensity of the degign,This part is just on the selecttype of heat exanger to design the heat ehchanger is components and part. T his part design mainly include,the choice of materials identify specifics size.identify specific location ,the thickeness calculate of tube sheet,the thickness .In the end,the finalresults through 35 maps to display.Key Words: floating head heat exchanger; total design; structural design. floating head planting一、浮头式换热器基本理论（一）工作原理浮头式换热器属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。
浮头式换热器设计说明书
这类换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成，相邻两层螺旋状传热管的方向相反，并采用一定形状的定距件使之保持一定的间距。它适用于同时处理多种介质、在小温差下需要传递较大量且管内介质操作压力较高的场合。
1.
在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。它的基本结构是在壳体内放置了许多管子组成的管束，管子的两端（或一端）固定在管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行。为了增加流体在管外空间的流速并支撑管子，改善传热性能，在筒体内间隔安装多块折流板，用拉杆和定距管将其与管子组装在一起。换热器的壳体上和两册的端盖上装有流体的进出口。
（1）实现所规定的工艺条件
（2）强度足够及结构可靠
（3）便于制造、操作与维修
（4）经济上合理
1.3
在进行换热器设计时，对换热器各种零，部件的材料，应根据设备操作压力，操作温度，流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取。当然，最后还要考虑材料的经济合理性。一般为了满足设备操作压力和操作温度，即从设备的强度和刚度的角度来考虑，是比较容易达到的，但对于材料的耐腐蚀性能，有时往往成为一个复杂的问题。如在这方面考虑不周，选材不妥，不仅会影响换热器的使用寿命，而且也大大提高设备的成本。至于材料的制造工艺性能，是与换热器的具体结构有着密切关系。
管壳式换热器虽然在换热效率，设备结构的紧凑性和单位面积的金属消耗量等方面都不如其它新型换热器，但它具有结构坚固、可靠性高、适应性广、易于制造、处理能力大、生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便、能承受较高的操作压力和温度。在高温、高压和大型换热器中，管壳式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器。根据热补偿方法的不同，管壳式换热器有下面几种形式
浮头式换热器
浮头式换热器浮头式换热器简介浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。
管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，除去了温差应力。
浮头式换热器结构浮头式换热器结构在凹型和梯型凹槽之间钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，设浮头法兰为凸型和梯型凸台双密封，分程隔板与梯型凸台相通并位于同一端面的宽面法兰，且凸型和梯型凸台及分程隔板分别与浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽相对应匹配，该浮头法兰与无折边球面封头组配焊接为浮头盖，其法兰螺孔与浮头管板的丝孔或螺杆相组配，用螺栓或螺帽紧固压紧浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其垫片，该结构必须时可适当加大浮头管板的厚度和直径及圆筒的内径，同时相应更改加大相关零部件的尺寸；另配置一无外力辅佑襄助钢圈，其圈体内径大于浮头管板外径，钢圈一端设法兰与外头盖侧法兰内侧面凹型或梯型密封面连接并密封，另一端设法兰或其他结构与浮头管板原凹型槽及其垫片或外圆密封。
浮头式换热器设计要求浮头式换热器随着经济的进展，各种不同型式和种类的换热器进展很快，新结构、新料子的换热器不绝涌现。
为了适应进展的需要，中国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。
完善的换热器在设计或选型时应充足以下基本要求：（1）合理地实现所规定的工艺条件；（2）结构安全牢靠；（3）便于制造、安装、操作和维护和修理；（4）经济上合理。
浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，壳体和管束对膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束和壳体之间不产生温差应力。
浮头端设计成可拆结构，使管束能简单的插入或抽出壳体。
（也可设计成不可拆的）。
这样为检修、清洗供给了便利。
但该换热器结构较多而杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。
因此在安装时要特别注意其密封。
浮头换热器的浮头部分结构，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的便利。
换热器-浮头换热器
换热器-浮头换热器第一篇：换热器-浮头换热器浮头式换热器一、浮头式换热器的概述浮头式换热器的一端管板是固定的。
与壳体刚性连接，另一端管板是活动的，与壳体之间并不相连。
活动管板一侧总称为浮头，浮头式换热器的管束可从壳体中抽出，故管外壁清洗方便，管束可在壳体中自由伸缩，所以无温差应力；但结构复杂、造价高，且浮头处若密封不严会造成两种流体混合。
浮头式换热器适用于冷热流体温差较大（一般冷流进口与热流进口温差可达110℃），介质易结垢需要清洗的场合。
二、浮头式换热器的总体结构三、浮头式换热器的特点1、浮头式换热器的优点（1）管束可以抽出，以方便清洗管、壳程。
（2）介质间温差不受限制。
（3）可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450°，压力小于等于6.4Mpa。
（4）可用于结垢比较严重的场合。
（5）可用于管程易腐蚀场合。
2、浮头式换热器的缺点（1）小浮头易发生内漏。
（2）金属材料耗量大，成本高20%。
（3）结构复杂。
三、浮头式换热器的应用浮头式换热器适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。
四、浮头式换热器的导流结构为使壳程进口段管束充分传热，浮头式换热器可采用内导流或外导流结构。
1、内导流浮头式换热器内导流筒换热器是在换热器的壳程筒体内设置了内导流筒使换热器的前或后端未加导流筒前难以利用换热的换热管得以充分利用，从而增大换热器的有效换热面积。
2、外导流浮头式换热器外导流式换热器是在原换热器的壳程筒体上增加一个放大筒节用以扩散壳程流体，并使流体从换热器壳程的两端进入壳程，从而避免了在换热器布管时考虑布管弓形的高，而使增加了同规格上换热器的布管数目并有效利用了换热器前后端的换热管从而增大了有效换热面积。
第二篇：浮头式换热器项目可行性研究报告北京智博睿信息咨询有限公司 浮头式换热器项目可行性研究报告本报告是针对行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告，此报告为个性化定制服务报告，我们将根据不同类型及不同行业的项目提出的具体要求，修订报告目录，并在此目录的基础上重新完善行业数据及分析内容，为企业项目立项、上马、融资提供全程指引服务。
浮头式换热器设计说明书
武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（论文）说明书论文题目 BES-900-1.0-165-4.5/25-2Ⅱ浮头式换热器设计学号 1002050314学生姓名刘成专业班级 10过程装备与控制工程03班指导教师刘丽芳总评成绩2014年 6 月 1 日摘要 (2)Abstract (3)绪论 (4)一换热器的简单介绍 (4)二换热器的应用 (4)三管壳式换热器的分类及其特点 (4)四换热器在化学工业中的应用 (5)五换热器的选型 (7)第一章结构及强度计算 (8)1.1筒体的计算 (8)1.2管箱的结构设计 (9)1.3 浮头盖的设计 (14)1.4管板的计算 (27)1.5外头盖的计算 (32)1.6开孔补强计算 (33)1.7其他零部件设计 (36)第二章浮头式换热器的制造工艺 (41)2.1 总体制造工艺 (41)2.2 管箱、壳体、头盖的制造工艺 (41)2.3 换热管的制造工艺 (41)2.4 管板与折流板的制造工艺 (41)第三章浮头式换热器的检验、安装、使用和维修 (43)3.1换热管的水压试验 (43)3.2安装 (43)3.3使用 (44)3.4维护 (44)设计总结 (45)致谢 (46)参考文献 (47)附录 (48)换热器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。
换热器的应用广泛，它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。
本设计说明书是关于浮头式换热器的设计，主要是进行了换热器的结构和强度设计。
这部分主要是根据设计课题和课题给定条件进行设备内各零部件（如管箱、浮头钩圈、管板、接管、折流板、隔板、定距管等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。
各种换热器工作原理
1.套管式换热器1^1每一段套管称为〃一程"，程的内管（传热管）借U形肘管，而外管用短管依次连接成排，固定于支架上。
热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。
通常，热流体（A流体）由上部引入，而冷流体（B流体）则由下部引入。
套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。
内管与U形肘管多用法兰连接，便于传热管的清洗和增减。
每程传热管的有效长度取4~7米。
这种换热器传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。
优点：结构简单，能耐高压。
传热面积可根据需要增减，应用方便。
缺点：管间接头多，易泄露。
占地面积较大，单位传热面消耗金属量大。
2、浮头式换热器浮头式换热器浮头端结构由圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖及丝孔、钢圈等组成。
钩圈式浮头的详细结构见下图所示。
优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力。
管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。
缺点：结构较复杂，用材量大，造价高。
浮头盖与浮动管板之间若密封不严，发生内漏，造成两种介质的混合。
3、沉浸蛇管换热这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中。
优点：结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。
缺点：容器内液体湍动程度低，管外换热系数小为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。
板式换热器是液一液、液一汽进行热交换的理想设备。
它是由具有一定波纹形状的一系列金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
板式换热器的结构原理：可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。
5、具有补偿圈的换热器由挡板、补偿圈和放热嘴构成的换热器。
当流体为高温换热时，由于壳体与管束因温度相差太大，引起不同的热膨胀率，补偿圈就是为了消除这种热应力。
浮头式换热器解读
浮头式冷却器E-1401设计摘要该毕业设计题目为浮头式冷却器（即浮头式换热器）E-1401设计，源于工程实际。
浮头式换热器是管壳式换热器中的一类，其管板一端固定在壳体与前端管箱之间，另一端（即浮头）可以在壳体中自由移动。
由于管束的热膨胀不受壳体的约束，因此浮头式换热器不会产生较大的温差热应力，这样便避免了对换热器结构的损害。
此外，浮头式换热器还便于拆卸、易于清洗，适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的场合。
因此在石油化工以及其他相关行业中得到了广泛的应用。
该设计主要进行了换热器结构的研究和各处强度的校核。
根据所提供的设计条件，以及GB150-2011《压力容器》、GB151-1999《管壳式换热器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》等标准确定出换热器各个零部件（管箱、封头、法兰、开孔接管、折流板、钩圈等）的具体方案，包括各处材料的选择，各零部件的基本结构，壁厚计算及强度校核，开孔补强计算，管板、法兰以及浮头钩圈的强度计算等。
本设计历时3个月，共完成说明书一份，A1图纸5张，外文翻译一份。
关键词：换热器浮头设计Floating cooler E-1401 designSummaryThe graduation project titled Floating cooler ( ie, floating head heat exchanger ) E-1401 design , from engineering practice . Floating head heat exchanger shell and tube heat exchanger is in a class of its tube plate fixed at one end between the housing and the front tube box , the other end ( ie, floating head ) can move freely in the housing. Due to thermal expansion of the bundle is not bound by the housing , the floating head heat exchanger and therefore no large temperature difference between the thermal stress , thus avoiding damage to the structure of the heat exchanger . In addition, floating head heat exchanger is also easy to disassemble , easy to clean , suitable for large temperature difference between the shell and tube bundle or medium shell easy to scale the occasion. So it has been widely used in the petrochemical and other related industries.The design is mainly studied the intensity of the heat exchanger and around the structure checked. Determine the various components of the heat exchanger according to the design conditions provided and GB150-2011 " pressure vessel ", GB151-1999 " shell and tube heat exchangers ", " Safety Technology Supervision Stationary Pressure Vessels " and other standards ( tube box , head, flange , opening over, baffles, circle hooks , etc. ) of the specific program , including the selection of materials throughout , the basic structure of the various parts , wall thickness calculation and strength check , opening reinforcement calculations, tube sheets , flanges and strength calculation Floating circle hook .Keywords : Heat exchanger floating head design1.前言随着时代的发展、科技的进步，石油化工及相关产业在人类的生活中扮演的角色越来越不可替代。
换热器-浮头换热器
浮头式换热器一、浮头式换热器的概述浮头式换热器的一端管板是固定的。
与壳体刚性连接，另一端管板是活动的，与壳体之间并不相连。
活动管板一侧总称为浮头，浮头式换热器的管束可从壳体中抽出，故管外壁清洗方便，管束可在壳体中自由伸缩，所以无温差应力；但结构复杂、造价高，且浮头处若密封不严会造成两种流体混合。
浮头式换热器适用于冷热流体温差较大（一般冷流进口与热流进口温差可达110℃），介质易结垢需要清洗的场合。
二、浮头式换热器的总体结构三、浮头式换热器的特点1、浮头式换热器的优点（1）管束可以抽出，以方便清洗管、壳程。
（2）介质间温差不受限制。
（3）可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450°，压力小于等于6.4Mpa。
（4）可用于结垢比较严重的场合。
（5）可用于管程易腐蚀场合。
2、浮头式换热器的缺点（1）小浮头易发生内漏。
（2）金属材料耗量大，成本高20%。
（3）结构复杂。
三、浮头式换热器的应用浮头式换热器适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。
四、浮头式换热器的导流结构为使壳程进口段管束充分传热，浮头式换热器可采用内导流或外导流结构。
1、内导流浮头式换热器内导流筒换热器是在换热器的壳程筒体内设置了内导流筒使换热器的前或后端未加导流筒前难以利用换热的换热管得以充分利用，从而增大换热器的有效换热面积。
2、外导流浮头式换热器外导流式换热器是在原换热器的壳程筒体上增加一个放大筒节用以扩散壳程流体，并使流体从换热器壳程的两端进入壳程，从而避免了在换热器布管时考虑布管弓形的高，而使增加了同规格上换热器的布管数目并有效利用了换热器前后端的换热管从而增大了有效换热面积。