课题的目的和意义

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课题的目的和意义

1. 课题的目的和意义新型浮头式换热器浮头端结构，它包括圆筒、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，其特征是：

在外头盖侧法兰内侧面设凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外侧钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，浮头处取消钩圈及相关零部件，浮头管板密封槽为原凹型槽并另在同一端面开一个以该管板中心为圆心，半径稍大于管束外径的梯型凹槽，且管板分程凹槽只与梯型凹槽相连通，而不与凹型槽相连通。

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，完全消除了温差应力。

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

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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。

2. 国内、外现状及发展趋势它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备。

在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%～20%；在炼油厂中，约占总投资的 35%～40%。

例如，如烟道气（约 200～300℃）、高炉炉气（约1500℃）、需要冷却的化学反应工艺气（300～1000℃）等的余热，通过余热锅炉可生产压力蒸汽，作为供热、供气、发电和动力的辅助能源，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。

由于制造工艺和科学水平的限制，早期的换热器只能采用简

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随着制造工艺的发展，逐步形成一种管壳式换热器，它不仅单位体积具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。

二十世纪 20 年代出现板式换热器，并应用于食品工业。

以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。

30 年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。

接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。

30 年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。

在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。

60 年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。

此外，自 60 年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。

近二三十年来，化工、石油、轻工等过程工业得到了迅猛

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发展。

能源紧缺已成为世界性重大问题之一，各工业部分都在大力发展大容量、高性能设备，以减少设备的投资和运转费用。

因此，要求提供尺寸小，重量轻、换热能力大的换热设备。

特别是 20 世纪 70 年代的世界能源危机，加速了当代先进换热技术和节能技术的发展。

世界各国十分重视传热强化和热能回收利用的研究和开发工作，开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备来提高工业生产经济效益，并取得了丰硕成果。

到目前为止，已研究和开发出多种新的强化传热技术和高效传热元件。

为了强化传在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。

3. 课题的主要工作

4. 完成课题所需的条件

5. 课题的进度安排（或课题的实施计划） 6．主要参考文献 [1] 李福宝，李勤主编. 压力容器及过程设备设计[M] . 北京：

化学工业出版社. 2010. [2] 吴金星. 高效换热器及其节能应用. 化学工业出版社， 2009. [3] 钱颂文, 朱冬生, 李庆领等. 管式换热器强化传热技术[M] . 北京：

化学工业出版社 2003. [4] 卢焕章. 石油化工基础数据手册[M] . 北京：

化学工业出版社. 1982. [5] 李世玉. 压力容器工程师设

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计指南[M] . 北京：

化学工业出版社. 1996. [6] 钱颂文. 换热器设计手册. 北京：

化学工业出版社， 2019 [7] 熊勇刚. 机械 CAD 参数化设计技术[J] . 机械科学与技术出版社. 1999, 18 (6) : 1025～ 1029 [8] 汪琪美 1A utoCAD 13 对话框与驱动程序设计[M ]1 北京: 海洋出版社, 1998 [9] 中华人民共和国国家标准 GB1512891 钢制管壳式换热器[S] 1 北京: 学苑出版社, 1989 [10] 贺小华. 化工设备常用结构的参数化 CAD 设计[J]. 南京化工大学学报, 1997 [11] 杨启明. 过程装备设计. 西南石油大学. 2004 [12] 许文. 新编换热器选型设计与制造工艺实用全书[M] . 北京：

北方工业出版社， 2006. [13] John F. Harvey, P. E. Theory and Design of Pressure Vessels[M]. New York：

Van Nostrand Reinhold Company, 1991. [14] Parker, A. P. . Troiano, E. Underwood, J. H. And Mossey, C. , Characterization of Steels Using a Revised Kinematic Harding Model Incorporating Bauschin Effect[J]. ASME J. Pressure Vessel Teaachnology, 2003, 125:277-281. [15] Spence. J. , Tooth. A. S. Pressure Vessels Design[M] ：

Concepts and Principles. Oxford：

Alden Press, UK, 1994. [16] 秦叔经，叶文邦. 换热

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