浮头式换热器
浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)
目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目：浮头式换热器工艺参数：管口表：符号公称直径（mm）管口名称a 130 变换气进口b 130 软水出口c 130 变换气出口d 130 软水进口e 50 排尽口设备选择原理及原因：浮头式换热器的结构较复杂，金属材料耗量较大，浮头端出现内泄露不易检查出来，由于管束与壳体间隙较大，影响传热效果。
浮头式换热器
目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目：浮头式换热器工艺参数：管口表：设备选择原理及原因：浮头式换热器的结构较复杂，金属材料耗量较大，浮头端出现内泄露不易检查出来，由于管束与壳体间隙较大，影响传热效果。
浮头式换热器
浮头式换热器浮头式换热器是一种常见的热交换设备，被广泛应用于化工、石油、电力、制药等工业领域。
它具有结构简单、换热效果好、运行稳定等特点，在工业生产中发挥着重要的作用。
浮头式换热器的设计原理是利用两种不同介质之间的传热，以实现能量的转移。
它由壳体、束管板、浮头和传热管等组成。
其中，壳体是外部的固定壳体，束管板分隔开了两种介质，传热管是主要传热介质，而浮头则可以随着流体的膨胀和收缩而自由移动。
浮头式换热器的工作过程如下：首先，将需要传热的介质注入传热管中，同时通过固定壳体的入口和出口进行连通。
然后，热能从传热管中传到固定壳体中的冷介质上，由冷介质通过出口流出，实现了热量的传递。
在整个过程中，浮头会根据传热管内外温度的差异而产生膨胀和收缩，以保持壳体内部的良好密封性能。
浮头式换热器的设计和选型，需要考虑多个因素。
首先是流体的性质和流量。
不同的流体有不同的传热特性，所以在选择传热器时需要考虑流体的温度、压力、粘度等参数。
其次是传热器的传热效率。
传热效率是评价换热器性能的重要指标，因此在设计过程中需要合理选择传热面积、传热管的材质和数量等。
最后是换热器的安装和维护。
浮头式换热器通常较大，所以在安装时需要考虑到空间和结构的限制。
而维护方面，需要定期检查传热管内壁的结垢情况，及时清洗和维修。
浮头式换热器在工业生产中具有广泛的应用。
它能够实现不同介质之间的热量传递，有效利用能源，提高生产效率。
同时，由于浮头的作用，它还能够适应介质的膨胀和收缩，减少了由于温度变化引起的应力和振动，保证了设备的安全稳定运行。
总的来说，浮头式换热器是一种重要的热交换设备，在工业生产中起着关键的作用。
它采用简单的结构设计，具有良好的传热效果和稳定的运行性能，能够满足不同介质之间的热量传递需求。
随着工业技术的发展，浮头式换热器的设计和制造技术也在不断改进和创新，为工业生产提供更加可靠和高效的换热解决方案。
浮头式换热器原理和发展趋势
第一段：浮头式换热器的基本原理和工作流程浮头式换热器是一种常见的传热传质设备，广泛应用于化工、石油、制药等领域中。
它具有结构简单、传热效率高、维修方便等优点，因此被广泛使用。
图1：浮头式换热器的基本结构基本原理：浮头式换热器是通过壳体和管束之间的流体进行传热传质的。
在换热过程中，一种流体流过管束内部，在管束内与另一种流体发生传热传质作用，并将热量或物质传递到另一种流体中。
传热传质的效率取决于流体之间的温度差、密度差、热传导系数等。
工作流程：浮头式换热器的工作流程如下：1流体进入换热器壳体：流体通过进口法兰进入浮头式换热器壳体，经过流道板的导向，进入管束。
2.流体在管束内传热传质：热量或物质通过管束内的壁面传递给另一种流体。
在这个过程中，流体之间的温度差、密度差、热传导系数等都会影响传热传质的效率。
3.流体从管束内出口流出：经过管束内部的传热传质作用，流体从管束出口流出，进入壳体的另一端，再通过出口法兰流出浮头式换热器。
4.浮头自由膨胀收缩：在换热过程中，壳体和管束之间的热胀冷缩会引起一定的变形，而浮头则可以自由膨胀和收缩，适应不同的热膨胀系数，避免因温度变化而引起机械应力。
5.浮头式换热器工作完成：流体在壳体和管束内部完成了传热传质的作用，达到了预期的效果。
需要注意的是,在实际应用中，还需要对浮头式换热器进行定期检查、维修保养，以确保其正常运行。
同时，在使用过程中还需要根据实际情况进行调整和优化,以提高传热传质效率，降低能耗成本。
第二段：浮头式换热器的历史沿革和发展趋势浮头式换热器最初是由法国石油公司She11Oi1Company在20世纪50年代研制成功的，目的是为了提高炼油厂的生产效率。
此后，浮头式换热器在各种化工、冶金、电力和制药等领域广泛应用，被认为是换热器的一种重要类型之一。
近年来，随着工艺技术和制造工艺的不断发展，浮头式换热器的设计和制造技术也取得了长足的进步。
在使用中，浮头式换热器已经成为化工、制药、电子、石油和天然气等行业中最常用的换热器之一。
《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。
浮头式换热器课程设计
浮头式换热器课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握浮头式换热器的基本原理、结构特点、工作流程和应用范围。
通过学习，学生能够理解浮头式换热器在化工、能源等领域的的重要作用，具备分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：•掌握浮头式换热器的定义和分类；•理解浮头式换热器的工作原理和结构特点；•熟悉浮头式换热器的设计计算方法和应用场景。
2.技能目标：•能够分析浮头式换热器的工作流程和性能指标；•具备利用浮头式换热器解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：•培养学生对浮头式换热器技术的兴趣和好奇心；•使学生认识到浮头式换热器在现代工业中的重要性；•培养学生的创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括浮头式换热器的基本原理、结构特点、工作流程和应用范围。
具体安排如下：1.浮头式换热器的定义和分类；2.浮头式换热器的工作原理和结构特点；3.浮头式换热器的设计计算方法；4.浮头式换热器的应用场景和案例分析；5.浮头式换热器在现代工业中的重要性。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握浮头式换热器的基本原理和知识；2.讨论法：引导学生参与课堂讨论，培养学生的思考和分析能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解浮头式换热器的应用和解决实际问题的能力；4.实验法：安排实验室实践，使学生亲手操作，加深对浮头式换热器的理解和掌握。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的浮头式换热器教材作为主要教学资源；2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的课件、动画等多媒体资料，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备浮头式换热器的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式，包括平时表现、作业、考试等。
浮头式换热器课件
环保和可持续发展
注重环保和可持续发展 ，开发高效、环保、可 回收的换热器，减少对 环境的负面影响。
多功能化和集成化
将多种功能集成于一个 换热器中，实现多功能 化和集成化，满足复杂 工况的需求。
THANKS
谢谢
密封材料
选用耐磨、耐高温的密封 材料，确保密封性能可靠 。
结构设计
壳体设计
采用合理的壳体结构，确保设备强度 和稳定性。
管束设计
采用紧凑、合理的管束排列方式，提 高换热效率。
进出口设计
合理设计进出口流道，降低流体阻力 ，提高换热效率。
支撑结构
设计可靠的支撑结构，确保设备稳定 运行。
03
CHAPTER
常见故障与排除
泄漏
如果发现泄漏，应立即停止使用并进行修复。常见的泄漏原因包括 螺栓松动、垫片老化或损坏、管子破裂等。
效率降低
如果发现换热器的效率降低，可能是由于沉积物、污垢或堵塞造成 的。需要进行清洁或疏通。
振动和噪音
如果换热器出现振动或噪音，可能是由于部件松动、不平衡或流体动 力学问题。需要检查并加固部件或优化流体流动。
类型与结构
类型
浮头式换热器有多种类型，如固定管板式、浮头式、U型管式等。根据不同的工艺要求和流体特性，可以选择适 合的换热器类型。
结构
浮头式换热器的结构主要包括壳体、管束、浮头、密封元件等部分。其中，壳体用于容纳传热管束和流体；管束 由许多传热管组成，用于传递热量；浮头则可以自由伸缩，以适应温度变化引起的热胀冷缩；密封元件用于保证 流体的密封性。
特点
浮头式换热器具有结构紧凑、传 热效率高、适应性强、操作灵活 等优点，能够在高温、高压、腐 蚀等恶劣环境下稳定运行。
列管式换热器的设计---浮头式换热器
列管式换热器的设计---浮头式换热器浮头式换热器是一种常见的列管式换热器，它由壳体、管束、浮头、支撑件、密封件、进出口管道等组成。
浮头式换热器的特点是浮头可以随着管束的膨胀和收缩自由移动，从而保证管束间的间隙与浮头间隙都处于有效状态，不仅可以避免管束的卡塞和挤压，同时也可以保证了热交换效果。
浮头式换热器的设计，需要考虑以下几个因素：1. 热力计算换热器的热力计算是设计的首要考虑因素，它主要是通过计算换热器的传热面积、传热系数、温度差、流量等参数，来确定热量传递的效率，并选定合适的管径和间距。
在浮头式换热器设计中，还需要考虑管束结构的变化和浮头活动范围，以满足热传递的要求。
2. 浮头设计浮头是浮头式换热器的核心，它需要具备一定的自由度，以应对管束的变化和热胀冷缩所带来的影响。
在浮头设计时，需要考虑到流体的入口角度、出口角度、流速、压降等因素，同时尽量减小反向流的影响，确保热传递效率。
3. 管束结构设计管束是浮头式换热器中的传热元件，它的结构设计直接影响到换热器的传热效率。
在设计时需要考虑管径、材料、管道密度、孔网大小等因素，同时还需要考虑管束的抗震性和伸缩性，以保证安全稳定运行。
4. 流体动力学设计流体动力学设计主要关注流体的流动形态、速度分布、压力分布等参数，这些参数在浮头式换热器设计中十分重要。
通过计算流体的速度、方向和压降，可以选择合适的管径和间距，以提高热传递效率。
同时还需要考虑到流体的物理特性，如密度、黏度、比热等。
浮头式换热器的设计需要考虑多方面的因素，如热力计算、浮头设计、管束结构设计和流体动力学设计等，而且还需要充分考虑到安全稳定运行的要求。
当然，具体的设计方案还要根据具体的使用情况和客户需求，进行个性化设计和调整。
浮头式换热器(PPT课件)
2018/2/28
1
目
一、前 言
录
二、表示方法
三、结构特点 四、管程和壳程 五、使用优缺点 六、小结
一、前
言
浮头式换热器是管壳式换热器的一种常
用类型。它具有适应性强、清洗方便、运
行可靠等优点，应用非常广泛。常减压装
置的大部分换热器都是浮头式换热器，因
此我们有必要认识和了解一下管式换热器
的基本结构和使用特点。
3
二、浮头式换热器的表示方法
AES500-1.6-54-6/25-4 Ⅰ
平盖管箱，公称直径500mm，管程和
壳程设计压力均为1.6MPa，公称换热面积
54m2。碳素钢较高级冷拔管外径25mm，
管长6m，4管程，单壳程的浮头式换热器。
三、浮头式换热器的结构特点
浮头式换热器是由壳体、管束、封头、管 板、浮头盖、折流挡板、接管等部件组成。 结构特点是两端管板之一不与壳体固定连 接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为 浮头。
5
四、管程和壳程
一、换热管内的通道及与其两端相贯通处
称为管程；管程数 通常以2、4管程最为常
见。 二、换热管外的通道及与其相贯通处称为 壳程。工程上设置折流挡板，以达到实现 强化传热的目的。7ຫໍສະໝຸດ 五、浮头换热器的使用优缺点
浮头式换热器的优点是不会产生温差应力， 管束可从壳体内抽出，清洗；缺点是结构较 复杂，造价高，容易内漏。 浮头式换热器适用于壳体和管束壁温差较 大或壳程介质易结垢的场合。
8
六、小 结
浮头式换热器具有许多优点，应用非常 广泛，我们不但应该了解和掌握它的一些基 本知识，还应该懂得它的正确操作方法，延
长其使用寿命，发挥出更大的作用。
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。
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。
浮头式换热器设计简介
浮头式换热器设计（PN 1.7/1.5;W=51T/h）过程装备与控制工程 08150332 李自鹏王文江、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8张图纸表现出来。
关键词：换热器；工艺设计；结构设计；校核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 calculation process .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 select type 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 8maps to display.Key Words: heat exchanger; total design; structural design.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。
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，该结构必要时可适当加大浮头管板的厚度和直径及圆筒的内径，同时相应变更加大相关零部件的尺寸；另配置一无外力辅助钢圈，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。
优缺点: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度，压力小于等于6.4兆帕；（4）可用于结垢比较严重的场合；（5）可用于管程易腐蚀场合。
缺点（1）小浮头易发生内漏；（2）金属材料耗量大，成本高20%；（3）结构复杂制造工艺:选取换热设备的制造材料及牌号，进行材料的化学成分检验，机械性能合格后，对钢板进行矫形，方法包括手工矫形，机械矫形及火焰矫形。
备料－－划线－－切割－－边缘加工（探伤）－－成型－－组对－－焊接－－焊接质量检验－－组装焊接－－压力试验特点:浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场能看出来。
这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。
其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。
浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。
浮头式列管换热器讲解
目录一、设计方案简介 (3)1.1换热器的概述 (3)1.1.1换热器的分类 (3)1.2列管式换热器的概述 (3)1.2.1列管式换热器的分类 (3)1.2.1.1固定管板式换热器 (3)1.2.1.2浮头式换热器 (4)1.2.1.3填料函式换热器 (5)1.2.1.4 U型管式换热器 (5)1.3换热器类型的选择 (5)1.3.1流径的选择 (5)1.3.2流速的选择 (6) (7)材质的选择1.3.3 1.3.4管程结构……………………………………………………………7二、工艺流程简图 (7)三、工艺计算及主体设备设计 (8)3.1试算并初选换热器规格 (8)3.1.1确定流体通入空间 (8)3.1.2确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管换热器的形式 (8)3.1.3计算热负荷Q (9)3.1.4计算平均温差，并确定壳程数 (9)3.1.5初选换热器规格 (9)3.2核算总传热系数K............................................................ 10 0 3.2.1计算管程对流换热系数 (10)3.2.2计算壳程对流换热系数 (11)3.2.3确定污垢热阻 (11)3.2.4总传热系数 (12)3.3 计算压强降 (12)13.3.1 计算管程压强降 (12)3.3.2 计算壳程压强降 (13)3.4校核壁温 (14)四、换热器主要结构尺寸和计算结果 (14)五、设计感悟 (15)六、参考文献 (16)七、符号说明 (16)附图：工艺流程图以及设备主体图2设计方案简介1.换热器的概述1.1，是将热流体的部分热量传递给冷流）换热器（英语翻译：heat exchanger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。
1.1.1换热器的分类按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
浮头式换热器
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换热器的劣化和失效形式
• 一、腐蚀 1、含硫、含酸的介质引起的腐蚀 2、应力腐蚀开裂 3、冷却水引起的腐蚀
• 二、机械和热应力损伤 1、热应力造成管头胀接松动 2、热应力造成管头焊缝裂纹 3、化学清洗、机械清理引起的损伤 4、振动产生的疲劳损伤
• 三、密封垫片的失效 浮头式换热器的大垫片共有四个
浮头式换热器的泄漏形式
换热器的泄漏危害很大，甚至着火。 • 外漏：管箱法兰垫片、管板与壳体法兰垫
片、头盖垫片 • 内漏：换热管穿孔、管头焊缝裂纹、浮头
垫片 • 外漏的判断：从外观观察 • 内漏的判断：油品变质、采样化验
换热器的开停工顺序
• 开工顺序：换热器先进冷介质，再缓慢进 热介质。冷却器先进冷水，再缓慢进热介 质。
• 覆盖层保护的方法很多，可分为：金属覆盖层、 非金属覆盖层、化学或电化学覆盖层、暂时性覆 盖层。
• 金属覆盖层的方法：电镀、化学镀、喷镀、渗镀、 浸镀、包覆。
• 非金属覆盖层的方法：刷漆、防腐涂料等。 • 化学或电化学覆盖层的方法：发黑发蓝处理、阳
极氧化、金属磷化。 • 暂时性覆盖层的方法：油封、石蜡封。
浮头式换热器的各部名称
• 管箱、壳体（筒体）、管束、浮头、浮头 勾圈、头盖
• 管箱中有隔板、接管、管箱法兰 头盖上有排气孔、头盖法兰 壳体上有接管、鞍座、壳体法兰
管束上有管板、换热管、折流板、防冲板、拉杆和定距杆
• 管程、壳程、单管程、双管程
折流板
• 作用：改变介质的流 向分布，以提高传热 系数。
• 常见的有弓形（又叫 圆缺形）和决定 了壳程中介 质的流向和 分布，常见 的几种布置 图。
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串联换热器(重叠式换热器)
• 一般，管程有多管程， 但壳程没有多壳程。
• 如果工艺需要两壳程 时，把两台同型号直 径较小的换热器重叠 在一起（如图）。
• 外观的判断方法。
换热器的劣化和失效形式
• 一、腐蚀 1、含硫、含酸的介质引起的腐蚀 2、应力腐蚀开裂 3、冷却水引起的腐蚀
• 二、机械和热应力损伤 1、热应力造成管头胀接松动 2、热应力造成管头焊缝裂纹 3、化学清洗、机械清理引起的损伤 4、振动产生的疲劳损伤
• 三、密封垫片的失效 浮头式换热器的大垫片共有四个
浮头式换热器的泄漏形式
• 停工顺序：与开工顺序相反
冷却器如何控制水量
• 采用出口阀控制 • 采用入口阀控制水量弊多利少
入水量限死可引起冷却器内水流短路或流 速减慢，造成上热下凉，影响换热效果。 采用出口控制能保证流速和换热效果。
介绍金属的覆盖层保护
• 覆盖层保护：把容易腐蚀的金属遮盖一种致密的 屏障，以达到防腐蚀的目的。
防冲板、导流筒的作用
• 防冲板：防止壳程入口流体直接冲刷管束， 避免冲蚀管束和造成震动。
• 导流筒：避免流体的流动死角，提高传热 效率。
• 流动死角：流体不能流动的空间。
换热器两种流体的换热方式
• 逆流：两流体以相反的方向流动 • 顺流：两流体以相同的方向流动 • 错流：两流体互相垂直交叉流动 • 折流：一流体沿一方向流动，而另一流体反复来回流动。 • 复杂折流：两流体均作折流，或既有折流，又有错流。 • 采用逆流操作，可以节省传热面积，还可以节省加热介质
• 覆盖层保护的方法很多，可分为：金属覆盖层、 非金属覆盖层、化学或电化学覆盖层、暂时性覆 盖层。
• 金属覆盖层的方法：电镀、化学镀、喷镀、渗镀、 浸镀、包覆。
• 非金属覆盖层的方法：刷漆、理、阳
极氧化、金属磷化。 • 暂时性覆盖层的方法：油封、石蜡封。
简单介绍换热器的试压
• 介绍的原因 • 试压工具：假法兰、假帽子 • 试压方法：管程试压、壳程试压 • 管程试压的优缺点 • 壳程试压的优缺点
换热器设计或选型应考虑的问题
• 1、不洁净和易结垢的流体宜走管程 • 2、腐蚀性的流体宜走管程 • 3、压强高的流体宜走管程 • 4、饱和蒸汽宜走壳程 • 5、被冷却的流体宜走壳程 • 6、有毒流体宜走管程 • 7、粘度大的或流量小的流体宜走壳程 • 8、温差较大，对流传热系数大的流体宜走壳程。
• 常见的有弓形（又叫 圆缺形）和盘-环形。
折流板的布置
• 壳程折流板 的布置决定 了壳程中介 质的流向和 分布，常见 的几种布置 图。
折流板的布置要求
• 有了折流板，传热系数增大，但流动阻力随之增加。如果布置不合适，旁流增大，反而使传热系数 下降，效率降低。
• 折流板尺寸不当，管束安装困难 • 如下图，折流板缺口高度及板间距对流体流动的影响
介绍管束的防腐
• 在换热管的管内或管外遮盖一种致密的防 腐涂料，以达到防腐蚀的目的。
• 常见的防腐涂料分：耐水腐蚀（绿色）、 耐油耐温腐蚀（土黄色）。
• 防腐涂料的步骤 • 防腐的优点：成本低，效果好。 • 防腐的缺点：检修安装时更要细心。
如何保证换热器的长周期运行
• 设计选型：材料、结构、设计应考虑的问 题。
• 保证检修质量 • 开停工过程 • 操作过程
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世界触手可及
换热器的泄漏危害很大，甚至着火。 • 外漏：管箱法兰垫片、管板与壳体法兰垫
片、头盖垫片 • 内漏：换热管穿孔、管头焊缝裂纹、浮头
垫片 • 外漏的判断：从外观观察 • 内漏的判断：油品变质、采样化验
换热器的开停工顺序
• 开工顺序：换热器先进冷介质，再缓慢进 热介质。冷却器先进冷水，再缓慢进热介 质。
浮头式换热器的各部名称
• 管箱、壳体（筒体）、管束、浮头、浮头 勾圈、头盖
• 管箱中有隔板、接管、管箱法兰 头盖上有排气孔、头盖法兰 壳体上有接管、鞍座、壳体法兰
管束上有管板、换热管、折流板、防冲板、拉杆和定距杆
• 管程、壳程、单管程、双管程
折流板
• 作用：改变介质的流 向分布，以提高传热 系数。