浮头式换热器强度计算书

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浮头换热器计算说明书

沈阳化工大学本科毕业论文题目：流量为290t/h的浮头式加热器院系：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级：过控0605学生姓名：谢珏勋指导教师：金丹副教授论文提交日期： 2010年 06月 28日论文答辩日期：2010年06月29日毕业设计（论文）任务书过程装备与控制工程0605班学生：谢珏勋内容摘要换热器是化工生产中重要的设备之一，它是一种冷热流体间传递热量的设备，其中管壳式换热器应用最为广泛。

本设计为单壳程、两管程换热器，壳程介质为水，管程介质为水。

水的流量为290t/h，管程的入口温度为95℃，出口温度为60℃，壳程的入口温度为20℃，出口温度为70℃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，包括传热面积计算，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、压降及壁温的验算等问题。

在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、封头、管板厚度计算以及折流板、法兰、垫片和接管、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。

关键词：换热器；浮动管板；传热计算；强度校核AbstractHeat exchanger is one of the important equipment in chemical industry ，it transfer heat between cold and heat fluid. In this heat exchanger the tubular heat exchanger is most widely used. This design is one shell and two tube, water flow in tube and water flow in shell.This design is floating head heat exchanger, it is made up of tube box 、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.Keywords: heat exchanger; floating tube sheet; heat transfer calculation; strength check目录第一部分文献综述 (1)第二部分计算说明书 (5)1.传热工艺计算 (5)1.1. 原始数据 (5)1.2. 定性温度及物性参数 (5)1.3. 传热量和冷水流量 (6)1.4. 有效平均温度 (6)1.5. 管程传热面积计算 (6)1.6. 结构初步设计 (7)1.7. 壳程换热系数计算 (8)1.8. 总传热系数计算 (8)1.9. 核算管程压强降 (9)1.10. 核算壳程压强降 (9)2. 强度计算 (9)2.1. 换热管材料及规格的选择和根数的确定 (9)2.2. 确定筒体内径 (11)2.3. 确定筒体壁厚 (11)2.4. 管箱封头厚度计算 (12)2.5. 浮头侧封头厚度计算 (13)2.6. 设备法兰的选择 (15)2.7. 管板的设计 (17)2.8. 钩圈式浮头 (20)2.9. 浮动管板 (29)2.10. 钩圈的选择 (31)2.11. 折流板的选择 (31)2.12. 拉杆和定距管的确定 (32)2.13. 管箱短节壁厚的计算 (33)2.14. 筒体、管箱的耐压试验的校核计算 (33)2.15. 接管及开孔补强 (34)2.16. 择及应力校核 (37)致谢 (41)附录 (42)Abstract (42)Introduction (42)1) increasing the system performance (42)Background (43)Heat Exchanger Effectiveness (45)第一部分文献综述换热器：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。

特殊形式浮头换热器管板强度计算方法

特殊形式浮头换热器管板强度计算方法袁振邦;加万里【摘要】GB/T 15 1 is applicable to strength calculation on a-type tubesheet of floating-head heat ex-changer,while it is not applicable to b-type tubesheet.Tubesheets of this kind should be analyzed accord-ing to appendix Ⅰ of JB/T 4732.Yet this method is very complicated,for it involves a set of linear equa-tions of eleven unknowns.Mechanics theory of tubesheet has been studied,and a set of linear equations of only three unknowns has been established,which helps to simplify solving process.Furthermore,the coeffi-cient matrix have beensorted,simplified,and parameterized on this basis.This method can be not only used in b-type tubesheet,but is also applicable for a-type tubesheets whose parameters are beyond the scope of GB/T 15 1 curves.%我国现行的换热器标准GB／T 151仅适用于固定端为a型连接的浮头式换热器管板计算，对于b型管板，则需按JB／T 4732附录Ⅰ计算。

强度计算说明书-浮头式换热器

62
H 140
h 40
1
16
2
26
d 27
螺柱规格 M24
螺柱数量 44
由《压力容器法兰》选择相关垫片：非金属软垫片 1400-1.0JB/T4704-2000,其相关尺寸为： D=1455mm, d=1405mm, =3mm.
9.3 接管法兰的选择
9.3.1 接管法兰 a、b
选择相同型号的，由于液体的流速为 1.5m/s,即：
t
7.23 9.23 11 12 9.2
7 8 9 10 11
d
n
d C2 n C1 C2
GB151—1999 《管壳式换热器》
n e
e n C1 C2
t
t
Pc( Di e ) 2 e
75.8
12 13
75.8< [ ]t
沈阳化工大学学士学位毕业设计计算说明书
14 15
P< [ Pw] 所选封头尺寸公称直径：1400mm 直边高度：40mm
合格曲面高度：350mm
九、设备法兰的选择 9.1 管箱接管法兰的选择
按照其条件 DN=1300 mm，设计温度为 99 ℃ 设计压力为 1.76Pa ，由《压力容器法兰》选择带颈对焊法兰，相关参数如下：单位（mm） D 1495 D1 1400
=96.5
MPa
合格
[ Pw]
[ Pw]
2[ ]t e KDi 0.5 e
1.26
10
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浮头式换热器设计任务书

武汉工程大学2014年3月设计任务书一．设计条件二．设计任务与内容1．工艺设计计算①确定设计方案选择换热器类型，确定物料流程，确定物性参数②估算传热面积确定换热量、平均温差、传热面积、冷却水流量③工艺结构参数确定根据工艺计算，合理确定介质流向与换热管的结构尺寸，如管壳程数、壳体及进出口接管直径，换热管规格尺寸与数量，折流板排列形式与间距，管板直径及管子排列方式等。

④换热流量核算⑤换热器内流动的流体阻力核算2．结构设计①筒体、管箱、法兰、浮头盖、管板、开口补强、支座等主要受压部件与元件的选材，结构选型与设计，强度计算与校核；②编制法兰计算程序，并按指定要求进行探讨性计算；③管束的振动计算及防震设计部分3．绘制全部施工图，包括装配图、部件图、零件图等总计约1号图幅6张。

4．编制管箱、法兰、管束、管板、浮头盖、外头盖等主要零部件的加工制造工艺及其装配程序，并制订管、壳程的试压方案及程序。

5．主要受压元件的材料选择及其可焊性评价与焊接材料选择说明。

6．编写设计说明书。

三．设计说明书的基本内容与要求设计说明书的作用是对自己所作的设计作出书面计算与论证，其基本内容依次为：题目、目录、前言、设计条件及所依据的主要设计标准、设计计算、加工工艺及试验等的说明，以及专题论证、电算程序与结果、造价概算和主要参考资料等。

前言中应概述设计作品在工艺装配中的功用、操作、维护要求和结构特点，主要设计内容简介，设计中的结构改进或创新，设计所遵循的标准规范等。

设计条件是指自己具体设计设备的操作条件，如介质性质、操作温度和压力等。

计算与论证为说明书的主体，包括除前言和设计条件外的全部上述内容。

设计说明书要求格式规范统一，条理清楚，图文并茂，文理通顺，书写整洁。

参考资料书写格式为：序号作者书刊名称出版社年月设计指导书一. 毕业设计的目的1．运用所学基础与专业理论知识进行实际设备设计的全面训练，以掌握设备设计的基础思路、方法与内容。

2．综合训练和提高设计调研、文献查阅、方案论证、计（电）算、绘图及设计文件编制等基本技能。

换热器结构设计及强度计算说明书

摘要本次设计的题目为汽提塔冷凝器。

汽提塔冷凝器是换热器的一种应用，这里我设计成浮头式换热器。

浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。

浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗。

在化工工业中应用非常广泛。

本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，采用了1-2型，即壳侧一程，管侧两程。

首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构。

然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，之后对各部分进行校核。

本次毕业设计任务是流量为3500kg/h，浮头式换热器的机械设计，工作压力管程为0.43MPa、壳程为0.042MPa，工作温度管程为61℃、壳程为80℃。

通过本次毕业设计，我熟悉了浮头式换热器的工艺流程，掌握了浮头式换热器的结构及计算方法，了解了浮头式化热器的制造要求及安装过程。

但是，限于经验不足和水平有限，一定存在缺点甚至错误之处，敬请老师批评指正。

关键词：换热器；浮头式；管程；壳程AbstractThe topic of my study is the design of stripper condenser. stripper condenser is one of applications heat exchanger.In here, my design is the 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. As the tubes can expand without the restriction of the shell，it can avoid thermal stress. Another advantage is that it can be dismantled and clean easily . It is widely used in chemical industry. In this study an overall design of the floating head heat exchanger is carried out .According to the demand the type 1-2 is chosen to be the basic type，which has one segment in shell and two segment in tubes. First，heat transfer is calculated to determine the heat exchange surface area and the number of tubes that needed. Then，according to the request and standards，structural of system is well designed. After that，the finite element analysis of the shell is completed.The graduation design task is 3500kg/h flow of the floating head heat exchanger, the mechanical design, working pressure tube 0.4 3MP, shell, work process of 0.042MP for 61 ℃, the temperature tube for 80 ℃shell cheng. Through the graduation design, I am familiar with the floating head heat exchanger process, mastered the structure of floating head heat exchanger and calculation method of floating head, learned the heat exchanger is manufacturing requirements and installation process. But, due to lack of experience and limited ability, certain shortcomings and even mistakes, please the teacher criticism and corrections.KEY WORDS：HEAT EXCHANGER；FLOATING HEAD；TUBE-SIDE；SHELL-SIDE目录第一章换热器概述 (1)1.1 换热器的应用 (1)1.2 换热器的主要分类 (1)1.2.1 换热器的分类及特点 (1)1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 (2)1.3 管壳式换热器特殊结构 (5)1.4 换热管简介 (5)第二章工艺计算 (7)2.1 设计条件 (7)2.2换热器传热面积与换热器规格： (8)2.2.1 流动空间的确定 (8)2.2.2 初算换热器传热面积'A .......................................................................................... 8 2.2.3 传热管数及管程的确定 ........................................................................................... 9 2.2.4管心距的计算 (9)2.2.5换热器型号、参数的确定 (9)2.2.6壳体内径计算 (9)2.2.7折流板的计算 (10)2.3换热器核算 (10)2.3.1传热系数核算 (11)2.3.2换热器的流体阻力 (13)2.3.3换热器的选型 (14)第三章换热器的结构计算和强度计算 (15)3.1换热器的壳体设计 (15)3.2筒体材料及壁厚 (15)3.3封头的材料及壁厚 (16)3.4管箱材料的选择及壁厚的计算 (16)3.5开孔补强计算 (17)3.6水压试验及壳体强度的校核 (19)3.7 换热管 (20)3.7.1 换热管的排列方式 (20)3.7.2 布管限定圆L D (20)3.7.3 排管 (21)3.7.4 换热管束的分程 (21)3.8 管板设计 (22)3.8.1 管板与壳体的连接 (22)3.8.2 管板计算 (22)3.8.3 管板重量计算 (26)3.9折流板 (26)3.9.1 折流板的型式和尺寸 (27)3.9.2 折流板排列 (27)3.9.3 折流板的布置 (27)3.10拉杆与定距管 (27)3.10.1 拉杆的结构形式 (27)3.10.2 拉杆的直径、数量及布置 (28)3.10.3 定距管 (28)3.11法兰和垫片 (28)3.11.1固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片 (28)3.11.2外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片、浮头垫片 (30)3.11.3 接管法兰型式与尺寸 (31)3.12钩圈式浮头 (32)3.12.1 浮头盖的设计计算 (33)3.13分程隔板 (38)3.14鞍座 (38)3.14.1 支反力计算如下 (38)3.14.2 鞍座的型号及尺寸 (40)3.15接管的最小位置 (40)3.15.1壳程接管位置的最小尺寸 (40)3.15.2 管箱接管位置的最小尺寸 (41)附录外文翻译 (45)参考文献 (55)第一章换热器概述过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备，而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。

浮头式换热器PN1.6DN500

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。

浮头式换热器计算说明书

课程设计题目：浮头式换热器院系：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级：1003班学生姓名：尹以龙指导教师：***目录第一部分任务书 (1)第二部分计算说明书 (2)1.传热工艺计算 (2)1.1.原始数据 (2)1.2.定性温度及物性参数 (3)1.3.传热量和冷水流量 (3)1.4.有效平均温度 (3)1.5.管程传热面积计算 (4)1.6.结构初步设计 (4)1.7.壳程换热系数计算 (5)1.8.总传热系数计算 (6)1.9.结构初步设计 (7)1.10.壳程换热系数计算 (7)1.11.总传热系数计算 (8)1.12.核算管程压强降 (8)1.13.核算壳程压强降 (9)2.强度计算 (11)2.1.换热管材料及规格的选择和根数的确定 (11)2.2.确定筒体内径 (11)2.3.确定筒体壁厚 (12)2.3.1.筒体液压试验 (13)2.4.管箱封头厚度计算 (13)2.5.浮头侧封头厚度计算 (14)2.6.设备法兰的选择 (15)2.6.1.管箱侧法兰的选择 (15)2.6.2.浮头侧法兰的选择 (16)2.6.3.壳体上与浮头侧连接的法兰 (17)2.6.4.接管法兰的选择 (17)2.7.管板的设计 (18)2.8.钩圈式浮头 (22)2.8.1浮头法兰的计算 (24)2.8.2管程压力作用下浮头盖的设计 (28)2.9.浮动管板 (29)2.10.钩圈的选择 (30)2.11.折流板的选择 (31)2.12.拉杆和定距管的确定 (32)2.13.防冲板 (32)2.14.管箱短节壁厚的计算 (32)2.15.筒体、管箱的耐压试验的校核计算 (33)2.16.接管及开孔补强 (33)2.16.1 a,b孔的补强 (33)2.16.2 d,h孔的补强 (35)2.17. 支座择及应力校核 (37)2.17.1 支座的选择 (37)2.17.2 支座的应力校核 (38)2.18. 整体尺寸布局 (40)第一部分任务书一、设计题目设计题目：用水冷却煤油产品的浮头式换热器的设计二、设计条件(1)使煤油从180℃冷却到40℃，压力1.0MPa；(2)冷却剂为水，水压力为0.5MPa。

浮头式换热器计算

浮头式换热器筒体计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力 P c MPa 设计温度 t ︒ C 内径 D i mm 材料试验温度许用应力 [σ]MPa 设计温度许用应力 [σ]tMPa 试验温度下屈服点 σs MPa 钢板负偏差 C 1 mm 腐蚀裕量 C 2 mm焊接接头系数 φ厚度及重量计算计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- =mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= mm 名义厚度 δn =mm 重量Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 P T = 1.25P [][]σσt = (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs =MPa试验压力下圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D +=MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= MPa [σ]tφMPa校核条件 [σ]tφ ≥σt结论合格前端管箱筒体计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力 P c MPa 设计温度 t ︒ C 内径 D i mm 材料试验温度许用应力 [σ]MPa 设计温度许用应力 [σ]tMPa 试验温度下屈服点 σs MPa 钢板负偏差 C 1 mm 腐蚀裕量 C 2 mm焊接接头系数 φ厚度及重量计算计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- =mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= mm 名义厚度 δn =mm 重量Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 P T = 1.25P [][]σσt = (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs =MPa试验压力下圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D +=MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= MPa [σ]tφ 144.50 MPa校核条件 [σ]t φ ≥σt 结论合格前端管箱封头计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件椭圆封头简图计算压力P c MPa设计温度 t︒ C内径D i mm曲面高度h i mm材料设计温度许用应力[σ]t MPa试验温度许用应力[σ]MPa钢板负偏差C1mm腐蚀裕量C2mm焊接接头系数φ厚度及重量计算形状系数 K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii=计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ- =mm有效厚度δe =δn - C1- C2=mm最小厚度δmin = mm名义厚度δn =mm结论满足最小厚度要求重量 Kg压力计算最大允许工作压力[P w]=205[].σφδδtei eKD+=MPa结论合格后端管箱筒体计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力 P c MPa 设计温度 t ︒ C 内径 D i mm 材料试验温度许用应力 [σ]MPa 设计温度许用应力 [σ]tMPa 试验温度下屈服点 σs MPa 钢板负偏差 C 1 mm 腐蚀裕量 C 2 mm焊接接头系数 φ厚度及重量计算计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- =mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= mm 名义厚度 δn =mm 重量Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 P T = 1.25P [][]σσt = (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs =MPa试验压力下圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D +=MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= MPa [σ]tφMPa校核条件 [σ]tφ ≥σt结论合格后端管箱封头计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件椭圆封头简图计算压力P c MPa设计温度 t︒ C内径D i mm曲面高度h i mm材料设计温度许用应力[σ]t MPa试验温度许用应力[σ]MPa钢板负偏差C1mm腐蚀裕量C2mm焊接接头系数φ厚度及重量计算形状系数 K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii=计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ- =mm有效厚度δe =δn - C1- C2=mm最小厚度δmin = mm名义厚度δn =mm结论满足最小厚度要求重量 Kg压力计算最大允许工作压力[P w]=205[].σφδδtei eKD+=MPa结论合格浮头计算计算单位辽宁石油化工大学设计条件简图计算压力 p c MPa 结构 d: 设计温度 t︒ C 封名义厚度 mm腐蚀裕量 mm 头材料名称法法兰厚度 δfmm 材料名称许用 f []σ MPa 兰应力 f t []σ MPa材料名称螺许用 b []σ MPa 应力 b t []σ MPa栓公称直径 d bmm数量 nN y (MPa ) m外径内径垫材料类型金属垫片压紧面形状片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = (垫片内径 + 垫片外径)/2mm b 0 > 6.4mm b =2.530b b 0 > 6.4mm D G = 垫片外径-2bb =D G = 结构尺寸(mm) D b D fiD foR il封头壁厚计算A 值B 值 (MPa)许用内压或外压 (MPa) 结论封头计算合格螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 W a = 3.14b D G y = N 操作状态下需要的最小螺栓载荷 W p = F p + F = 5 N 所需螺栓总截面积 A m = A p 和A a 中大者 A m = mm 2 实际使用螺栓总截面积 A b =n d π42B =mm 2操作情况下法兰受力力臂力矩F D = 0.785i 2D p c= 354915.4 NL D = 0.5 ( D b - D i ) =mm M D = F D L D =N .mm F G = F p= 128931.4 NL G = 0.5 ( D b - D G )=mm M G = F G L G=N .mm F T = F -F D= 22332.5NL T = 0.5 ( L D + L G )=mm M T = F T L T=N .mm F r = F D ctg β1= 515291.0NlL 1nfr --=βδδcos22=mmM r = F r L r=N .mm作用点浮头计算计算单位辽宁石油化工大学设计条件简图计算压力 p c MPa 结构 d: 设计温度 t︒ C 封名义厚度 mm腐蚀裕量 mm 头材料名称法法兰厚度 δfmm 材料名称许用 f []σ MPa 兰应力 f t []σ MPa材料名称螺许用 b []σ MPa 应力 b t []σ MPa栓公称直径 d bmm数量 nNy (MPa )m外径内径垫材料类型压紧面形状片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = (垫片内径 + 垫片外径)/2 mmb 0 > 6.4mm b =2.530b b 0 > 6.4mm D G = 垫片外径-2bb =6D G = 结构尺寸(mm) D b D fi D foR il封头壁厚计算A 值B 值 (MPa)许用内压或外压 (MPa) 结论螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 W a = 3.14b D G y = N 操作状态下需要的最小螺栓载荷 W p = F p + F = N 所需螺栓总截面积 A m = A p 和A a 中大者 A m = mm 2 实际使用螺栓总截面积 A b =n d π42B =mm 2操作情况下法兰受力力臂力矩F D = 0.785i 2D p c= -380266.6 NL D = 0.5 ( D b - D i ) =mm M D = F D L D =N .mm F G = F p= -138140.8 NL G = 0.5 ( D b - D G )=mm M G = F G L G=N .mm F T = F -F D= -23927.6NL T = 0.5 ( L D + L G )=mm M T = F T L T=N .mm F r = F D ctg β1= -552097.5NlL 1nfr --=βδδcos22=mmM r = F r L r=N .mm作用点筒体法兰计算结果计算单位辽宁石油化工大学设计条件简图设计压力 p MPa 计算压力 p c MPa 设计温度 t ︒ C 轴向外载荷 F N 外力矩 M N .mm 壳材料名称体许用应力 nt []σMPa 法材料名称许用[σ]f MPa 兰应力 [σ]tf MPa 材料名称螺许用[σ]b MPa 应力[σ]t bMPa 栓公称直径 d Bmm 螺栓根径 d 1 mm 数量 n个D i D o垫结构尺寸 D bD 外 D 内 δ0 mm L eL A h δ1材料类型Nm y (MPa)压紧面形状bD G片 b 0≤6.4mm b = b 0 b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷W aW a = πbD G y = N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F =N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) =mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = mm 2力矩计算操 F D = 0.785i 2Dp c= N L D = L A + 0.5δ1 =mm M D = F D L D=N .mm 作F G = F p = NL G = 0.5 ( D b - D G ) = mmM G = F G L G= N .mm M pF T = F -F D =N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = mmM T = F T L T =N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p =N .mm 预紧M aW = NL G = mm M a =W L G =N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t /[σ]f 中大者 M o =N .mm后端筒体法兰计算结果计算单位辽宁石油化工大学设计条件简图设计压力 p MPa计算压力 p c MPa设计温度 t ︒ C 轴向外载荷 F N 外力矩 M N .mm 壳材料名称体许用应力 nt []σMPa 法材料名称许用[σ]f MPa 兰应力 [σ]tf MPa 材料名称螺许用[σ]b MPa 应力[σ]t bMPa 栓公称直径 d Bmm 螺栓根径 d 1 mm 数量 n个D i D o垫结构尺寸 D bD 外 D 内 δ0 mm L eL A h δ1材料类型Nm y (MPa)压紧面形状bD G片 b 0≤6.4mm b = b 0 b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷W aW a = πbD G y = N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F =N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) =mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = mm 2力矩计算操 F D = 0.785i 2D p c= N L D = L A + 0.5δ1 =mm M D = F D L D=N .mm 作F G = F p = NL G = 0.5 ( D b - D G ) = mmM G = F G L G= N .mm M pF T = F -F D =N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = mmM T = F T L T =N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p =N .mm 预紧M aW = NL G = mm M a =W L G =N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t /[σ]f 中大者 M o =N .mm。

浮头式换热器设计说明书

（4）缠绕管式换热器
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

浮头式换热器设计说明书

浮头式换热器设计说明书摘要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工艺计算、换热器的结构和强度设计。

设计的前半部分是工艺计算部分，主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行换热器的选型，校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。

设计的后半部分则是关于结构和强度的设计，主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等）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。

关于浮头式换热器设计的各个环节，设计说明书中都有详细的说明。

浮头式换热器：其结构如图2所示。

管子一端固定在一块固定管板上，管板夹持在壳体法兰与管箱法兰之间，用螺栓连接；管子另一端固定在浮头管板上，浮头管板夹持在用螺柱连接的浮头盖与钩圈之间，形成可在壳体内自由移动的浮头，故当管束与壳体受热伸长时，两者互不牵制，因而不会产生温差应力。

浮头部分是由浮头管板，钩圈与浮头端盖组成的可拆联接，因此可以容易抽出管束，故管内管外都能进行清洗，也便于检修。

由上述特点可知，浮头式换热器多用于温度波动和温差大的场合，尽管与固定管板式换热器相比其结构更复杂、造价更高。

1.1设计任务根据给定的工艺设计条件，此设计为无相变热、冷流体间换热的浮头式换热器设计任务。

1.2总体设计①确定结构形式。

由于介质换热温差较大，因此选用浮头式换热器。

②合理安排流程。

安排冷的污水走壳程，处理过的热清水走管程。

1.3热工计算①原始数据○2定性温度与物性参数○3物料与热量恒算○4有效平均温差○5初算传热面积○6换热器结构设计○7管程传热与压降○8壳程传热与压降结构设计与强度设计1)换热流程设计：采用壳程为单程、管程为单程的结构型式.2)换热管及其排列方式:采用的无缝钢管，材料为2520钢，热管排列方式为三角形排列，如图所示，共101根。

另外6根拉杆,共排列107根。

浮头式换热器计算说明书

设备设计说明书
目录
AES 浮头式换热器的设计............................................................................................................................ 1 第 1 章概述................................................................................................................................................. 1 第 1·1 节设备的简介................................................................................................................................1 第 1·2 节设备的基本结构......................................................................................................................3 第 2 章结构设计......................................................................................................................................... 4 第 2·1 节材料的选择................................................................................................................................4 第 2·2 节主要结构设计............................................................................................................................7 第 3 章设计计算......................................................................................................................................... 8 第 3·1 节筒体及封头壁厚计算................................................................................................................8 第 3·2 节管板计算..................................................................................................................................13 第 3·3 节浮头法兰计算..........................................................................................................................19 第 3·4 节钩圈计算..................................................................................................................................22 第 3·5 节球冠形封头计算......................................................................................................................22 第 3·6 节开孔补强计算..........................................................................................................................22 第 3·7 节鞍座支反力计算..................................................................................... 错误！未定义书签。第 4 章制造、安装与检验.....................................................................................................................28 第 5 章经济性分析................................................................................................................................. 33 结论............................................................................................................................................................. 34 参考文献..................................................................................................................................................... 35 符号说明..................................................................................................................................................... 36 致谢............................................................................................................................................................. 38

浮头式换热器设计说明书

1 绪论1．1 换热设备在工业中的应用在炼油、化工生产中，绝大多数的工艺过程都有加热、冷却和冷凝的过程，这些过程总称为换热过程。

传热过程的进行需要一定的设备来完成，这些使传热过程得以实现的设备就称之为换热设备。

据统计，在炼油厂中换热设备的投资占全部工艺设备总投资的35％～40％,因为绝大部分的化学反应或传质传热过程都与热量的变化密切相关，如反应过程中：有的要放热、有的要吸热、要维持反应的连续进行，就必须排除多余的热量或补充所需的热量。

工艺过程中某些废热或余热也需要加以回收利用，以降低成本。

综上所述，换热设备是炼油、化工生产中不可缺少的重要设备。

换热设备在动力、原子能、冶金及食品等其他工业部门也有着广泛的应用。

1．2 换热设备的分类1.2.1按作用原理或传热方式可分为：直接接触式、蓄热式、间壁式。

1.2.1.1直接接触式换热器，如下图所示热流体图1.1其传热的效果好，但不能用于发生反应或有影响的流体之间。

蓄热式换热器，如下图所示图1.2其适用于温度较高的场合，但有交叉污染，温度被动大。

1.2.1.3 间壁式换热器，又称表面式换热器利用间壁进行热交换。

冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。

1.2.2 按其工艺用途可分为：冷却器（cooler）、冷凝器（condenser）、加热器（一般不发生相变）（heater）、蒸发器（发生相变）（evaporator）、再沸器（reboiler）、废热锅炉（waste heat boiler）。

1.2.3 按材料分类：分为金属材料和非金属材料换热器。

1．3 国内外的研究现状上个世纪70年代初发生世界性能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。

为了节能降耗，提高工业生产的经济效益，要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备。

因此，几十年来，高效换热器的开发与研究始终是人们关注的课题，国内外先后推出了一系列新型高效换热器。

近年来，国内已经进行了大量的强化传热技术的研究，但在新型高效换热器的开发方面与国外差距仍然较大，并且新型高效换热器的实际推广和应用仍非常有限。

浮头式换热器的设计PNDN600

浮头式换热器的设计PNDN600摘要 (1)Abstract (2)前言 (3)第一章换热器概述 (4)1.1 换热器的应用 (4)1.2 换热器的要紧分类 (4)1.3 管壳式换热器专门结构 (10)1.4 换热管简介 (11)第二章工艺运算 (12)2.1 设计条件 (12)2.2 核算换热器传热面积 (12)2.3 压力降的运算 (18)2.4 换热器壁温运算 (20)第三章换热器结构设计与强度运算 (23)3.1 壳体与管箱厚度的确定 (23)3.2 开孔补强运算 (25)3.3 水压试验 (31)3.4 换热管 (32)3.5 管板设计 (34)3.6 折流板 (40)3.7 拉杆与定距管 (42)3.8 防冲板 (43)3.9 保温层 (43)3.10法兰与垫片 (44)3.11 钩圈式浮头 (47)3.12 分程隔板 (53)3.13 鞍座 (54)3.14 接管的最小位置 (55)第四章换热器的腐蚀、制造与检验 (57)4.1 换热器的腐蚀 (57)4.2 换热器的制造与检验 (58)第五章焊接工艺评定 (61)5.1 壳体焊接工艺 (61)5.2 换热管与管板的焊接 (62)5.3 法兰与筒体的焊接 (62)第六章换热器的安装、试车与爱护 (63)6.1 安装 (63)6.2 试车 (64)6.3 爱护 (64)总结 (65)致谢 ...................................... 错误!未定义书签。

参考文献 (67)附录Ⅰ浮头法兰厚度运算程序 (68)附录Ⅱ相关文献 (72)摘要本设计说明书是关于PN2.5DN600浮头式换热器的设计，要紧是进行了换热器的工艺运算、换热器的结构和强度设计。

设计的前半部分是工艺运算部分，要紧是依照给定的设计条件估算换热面积，从而进行换热器的选型，校核传热系数，运算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的运算。

设计的后半部分则是关于结构和强度的设计，要紧是依照差不多选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的运算、浮头盖和浮头法兰厚度的运算、开孔补强运算等。

浮头式换热器设计说明书

4746/168400 T JB MnR EHA -⨯装订线4. 管板与换热管的连接：管板与换热管采用胀接的形式，胀接长度mml37=，对于规格为5.225⨯φ换热管，由于管板壁厚2540>，为5.0322==+Kmml，，连接方式如下：5. 换热管中心距：由换热管外径mmd25=外，中心距mmt32=，根据GB151-1999标准，可查得分隔板槽两侧相邻管中心距mmSn44=6. 布管限定圆：根据GB151-1999标准，对于浮头式换热器，其布管限定圆直径为：)21(2bbbDDnL++-=b1=3b2=4b=11.52575.0min⋅≥δmm75.18=21075.18++≥δmm75.30=取标准设计值：mm40=δ装订线7. 管板管孔：根据GB151-1999标准，Ⅰ级管束（碳素钢管），当换热器mmd25=外时，其管孔直径mmd25.25=孔，允许偏差为：0~15.0+8. 管板连接：根据GB151-1999标准，管板与壳程圆筒、管板与法兰之间选择a型连接方式a型连接方式为：管板通过垫片于壳体法兰何管箱法兰连接管板与管箱用螺柱、垫片平面密封连接9. 壳体接管：由前已知壳体接管mmd1001=,管箱接管mmd802=，363=LD装订线16球冠形封头钩圈式浮头换热器外头盖推荐使用球冠形封头，根据《JB04746T.02钢制压力容器用封头》标准，取封头为DN500⨯8的PSH球冠形封头，总深度H=65mm，内表面积22033.0mA=，容积30063.0mV=，封头质量kgM9739.12=R=50017. 容器法兰1：根据JB-T4701-2000标准选取长颈对焊法兰，形式为突面密封面类型，则取MPaPN0.1=，mmDN400=，规格为：4559550054031====DHDD　23344524===dD　　δ，配合螺柱为：20M20个结构如图所示：mmA1383≤即可装订线2：根据JB-T4701-2000标准选取长颈对焊法兰，形式为凹凸面密封面类型，则取MPaPN0.1=，mmDN500=，规格为：55510060064031====DHDD　23385524===dD　　δ，配合螺柱为：20M20个结构如图所示：3：根据JB-T4721-92外头盖侧法兰，形式为凸面密封面类型，则取MPaPN0.1=，mmDN400=，规格为：5559060064031====DHDD　23325524===dD　　δ，配合螺柱为：20M20个结构如图所示：4钩圈式浮头法兰480800=+=i f D D372)104(2400)1(2=+-=++=bn b D D i fi426186290=+=b D3946400=-=c Dmm D G 384)53200(2=--=18钩圈选择A 型钩圈t t ][σ=113直径比K=1.29查GB150-1998第九章，得Y=7.77120)](5.0[5.0=+-=fi c b D D D La厚度δ=42mm19管板计算：对延长部分兼做法兰的固定管板根据GB151-1999，初始数据：垫片压紧力作用中心圆直径384mm管子：管子外径：mm d 25=外管子壁厚：mm5.2=δ管子根数：mm n68=浙江工业大学课题：浮头式换热器设计班级：过控0601学号：200602060120设计者：徐庆清。

浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)参考word

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。

浮头式换热器设计方案书原油_柴油,,,

1．设计任务书1.1 设计题目列管式换热器（原油预热器）的设计1.2 操作条件某炼油厂用柴油将原油预热。

柴油和原油的有关参数如下表, 两侧的污垢热阻均可取1.72 ×10-4m2.K/W，要求两侧的阻力损失均不超过0.3 105 Pa。

资料个人收集整理，勿做商业用途1.3 设计要求及内容1、查阅文献资料，了解换热设备的相关知识，熟悉换热器设计的方法和步骤；2、根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行换热器工艺设计及计算；3、根据换热器工艺设计及计算的结果，进行换热器结构设计；4、以换热器工艺设计及计算为基础，结合换热器结构设计的结果，绘制换热器装配图；5、编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结，设计说明书应当用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。

资料个人收集整理，勿做商业用途目录1.设计任务书 (3)2.概述 (5)3.设计标准 (7)4.方案设计和拟订 (8)5.设计计算 (12)6.参考文献 (22)7.附录 (23)8.设计小结 (29)9．CAD图 (32)2/ 241. 概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器, 简称为换热器。

在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高, 放出热量; 另一种流体则温度较低, 吸收热量。

资料个人收集整理，勿做商业用途在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器, 它们也是这些行业的通用设备, 并占有十分重要的地位。

资料个人收集整理，勿做商业用途随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器也各有优缺点，性能各异。

列管式换热器是最典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。

资料个人收集整理，勿做商业用途列管式换热器有以下几种：1）固定管板式固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。

浮头式换热器设计说明书

浮头式换热器设计说明书————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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。

化工设计竞赛E0503 强度校核书

椭圆封头简图压力试验时应力校核椭圆封头简图压力试验时应力校核浮头计算计算单位“有酯烯，无止息“团队”设计条件简图计算压力 p c 0.120 MPa 结构 d:设计温度 t 160.0 ︒ C封名义厚度 19.0 mm腐蚀裕量 2.0 mm 头材料名称 Q345R 法法兰厚度 δf 200.0 mm 材料名称 Q345R许用 f []σ 174.0 MPa 兰应力 f t []σ 151.0 MPa材料名称 S30408 螺许用 b []σ 128.0 MPa 应力 b t []σ95.6MPa 栓公称直径 d b 20.0 mm 数量 n 26N 50.0 y (MPa) 52.4 m 3.75外径 300.0 内径 200.0 垫材料类型不锈钢压紧面形状 1a,1b垫片厚度 (mm) 分程隔板垫片面积(mm 2) 0.00片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = (垫片内径 + 垫片外径)/2 b 0 > 6.4mm b =2.530b b 0 > 6.4mm D G = 垫片外径-2b b =12.65D G =274.7 结构尺寸(mm) D b 400.0 D fi 508.0 D fo 730.0 R i 508.0 l 2.0封头壁厚计算A 值B 值 (MPa)许用内压或外压 (MPa) 7.117结论封头计算合格螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 W a = 3.14b D G y =572044.8 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷 W p = F p + F = 16937.1 N 所需螺栓总截面积 A m = A p 和A a 中大者 A m = 4469.1mm 2 实际使用螺栓总截面积 A b =n d π42B = 6107.4mm 2操作情况下法兰受力力臂力矩F D = 0.785i 2D p c= 24309.6N L D = 0.5 ( D b - D i ) = -54.0mm M D = F D L D= -1312720.0N.mm F G = F p= 9820.2N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 62.6mm M G = F G L G= 615236.9 N.mm F T = F -F D= -17201.3N L T = 0.5 ( L D + L G ) = 4.3mmM T = F T L T= -74395.5N.mm F r = F D ctg β1= 43152.2 N lL 1nfr --=βδδcos22= 87.1mmM r = F r L r= 3758394.2N.mm浮头计算计算单位“有酯烯，无止息“团队”设计条件简图计算压力 p c -0.120 MPa 结构 d:设计温度 t 160.0 ︒ C封名义厚度 19.0 mm腐蚀裕量 2.0 mm 头材料名称 Q345R 法法兰厚度 δf 200.0 mm 材料名称 Q345R许用 f []σ 174.0 MPa 兰应力 f t []σ 151.0 MPa材料名称 S30408 螺许用 b []σ 128.0 MPa 应力 b t []σ95.6MPa 栓公称直径 d b 20.0 mm 数量 n 26N 50.0 y (MPa) 52.4 m 3.75外径 300.0 内径 200.0 垫材料类型不锈钢压紧面形状 1a,1b垫片厚度 (mm) 分程隔板垫片面积(mm 2) 0.00片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = (垫片内径 + 垫片外径)/2 b 0 > 6.4mm b =2.530b b 0 > 6.4mm D G = 垫片外径-2b b =12.65D G =274.7 结构尺寸(mm) D b 400.0 D fi 508.0 D fo 730.0 R i 508.0 l 2.0封头壁厚计算A 值 0.003961B 值 (MPa) 156.1许用内压或外压 (MPa) 4.946结论封头计算合格螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 W a = 3.14b D G y =572044.8 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷 W p = F p + F = 0.0 N 所需螺栓总截面积 A m = A p 和A a 中大者 A m = 4469.1mm 2 实际使用螺栓总截面积 A b =n d π42B = 6107.4mm 2操作情况下法兰受力力臂力矩F D = 0.785i 2D p c= -24309.6N L D = 0.5 ( D b - D i ) = -54.0mm M D = F D L D= 1312720.0N.mm F G = F p= -9820.2N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 62.6mm M G = F G L G= -615236.9 N.mm F T = F -F D= 17201.3N L T = 0.5 ( L D + L G ) = 4.3mmM T = F T L T = 74395.5N.mm F r = F D ctg β1= -43152.2 N lL 1nfr --=βδδcos22= 87.1mmM r = F r L r= -3758394.2N.mm设计条件简图设计压力 p 0.120 MPa计算压力 p c 0.120 MPa 设计温度 t 40.0 ︒ C 轴向外载荷 F 0.0 N 外力矩 M0.0 N .mm 壳材料名称Q345R 体许用应力 nt []σ189.0 MPa 法材料名称 Q345R许用 [σ]f 174.0 MPa 兰应力 [σ]tf171.2 MPa 螺栓材料名称 S30408 许用 [σ]b 128.0 MPa 应力 [σ]t b 122.8 MPa 公称直径 d B 20.0 mm 螺栓根径 d 1 17.3 mm 数量 n30个材料名称不锈钢D i 490.0 D o 550.0垫结构尺寸 D b 550.0 D 外 550.0 D 内 540.0 δ0 20.0 mm L e 0.0 L A10.0h 20.0 δ1 20.0 N (mm)5.0 m 3.75 y (MPa) 52.4 压紧面形状 1a,1b b2.50 D G545.0 垫片厚度 (mm)分程隔板垫片面积(mm 2)片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷W aW a = πbD G y = 224293.8 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F = 31846.3 N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) = 1752.3mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = 7047.0 mm 2力矩计算操 F D = 0.785i2D p c= 22617.4N L D = L A + 0.5δ1 = 20.0 mm M D = F D L D = 452348.4 N .mm 作 F G = F p = 3850.4N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 2.5 mm M G = F G L G= 9626.1 N .mm M p F T = F -F D = 5362.3N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = 16.2 mm M T = F T L T= 87137.9 N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p = 549112.4 N .mm 预紧M a W = 563152.2N L G = 2.5 mm M a =W L G = 1407880.6 N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t/[σ]f 中大者 M o = 1385629.6N .mm后端筒体法兰计算结果计算单位 “有酯烯，无止息“团队”设计条件简图设计压力 p 0.120 MPa计算压力 p c 0.120 MPa 设计温度 t 40.0 ︒ C 轴向外载荷 F 0.0 N 外力矩 M0.0 N .mm 壳材料名称Q345R 体许用应力 nt []σ189.0 MPa 法材料名称 Q345R许用 [σ]f 181.0 MPa 兰应力 [σ]tf181.0 MPa 螺栓材料名称 S30408 许用 [σ]b 128.0 MPa 应力 [σ]t b 122.8 MPa 公称直径 d B 20.0 mm 螺栓根径 d 1 17.3 mm 数量 n30个材料名称不锈钢D i 508.0 D o 700.0垫结构尺寸 D b 550.0 D 外 550.0 D 内 540.0 δ0 20.0 mm L e 75.0 L A1.0h 20.0 δ1 20.0 N (mm)5.0 m 3.75 y (MPa) 52.4 压紧面形状 1a,1b b2.50 D G545.0 垫片厚度 (mm)分程隔板垫片面积(mm 2)0.00片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷W aW a = πbD G y = 224293.8 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F = 31846.3 N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) = 1752.3mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = 7047.0 mm 2力矩计算操 F D = 0.785i2D p c= 24309.6N L D = L A + 0.5δ1 = 11.0 mm M D = F D L D = 267405.9 N .mm 作 F G = F p = 3850.4N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 2.5 mm M G = F G L G= 9626.1 N .mm M p F T = F -F D = 3670.1N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = 11.8 mm M T = F T L T= 43124.0 N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p = 320156.0 N .mm 预紧M a W = 563152.2N L G = 2.5 mm M a =W L G = 1407880.6 N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t/[σ]f 中大者 M o = 1407880.6N .mm前端管箱法兰计算结果计算单位 “有酯烯，无止息“团队”设计条件简图设计压力 p 0.120 MPa计算压力 p c 0.120 MPa 设计温度 t 160.0 ︒ C 轴向外载荷 F 0.0 N 外力矩 M0.0 N .mm 壳材料名称Q345R 体许用应力 nt []σ187.8 MPa 法材料名称 Q345R许用 [σ]f 174.0 MPa 兰应力 [σ]tf151.0 MPa 螺栓材料名称 S30408 许用 [σ]b 128.0 MPa 应力 [σ]t b 95.6 MPa 公称直径 d B 20.0 mm 螺栓根径 d 1 17.3 mm 数量 n30个材料名称不锈钢D i 719.0 D o 800.0垫结构尺寸 D b 550.0 D 外 550.0 D 内 540.0 δ0 20.0 mm L e 125.0 L A-104.5h 20.0 δ1 20.0 N (mm)5.0 m 3.75 y (MPa) 52.4 压紧面形状 1a,1b b2.50 D G545.0 垫片厚度 (mm)分程隔板垫片面积(mm 2)0.00片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷W aW a = πbD G y = 224293.8 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F = 31846.3 N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) = 1752.3mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = 7047.0 mm 2力矩计算操 F D = 0.785i2D p c= 48697.7N L D = L A + 0.5δ1 = -94.5 mm M D = F D L D = -4601935.0 N .mm 作 F G = F p = 3850.4N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 2.5 mm M G = F G L G= 9626.1 N .mm M p F T = F -F D = -20718.0N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = -41.0 mm M T = F T L T= 849436.9 N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p = 3742872.2 N .mm 预紧M a W = 563152.2N L G = 2.5 mm M a =W L G = 1407880.6 N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t/[σ]f 中大者 M o = 3742872.2N .mm后端管箱法兰计算结果计算单位 “有酯烯，无止息“团队”设计条件简图设计压力 p 0.120 MPa计算压力 p c 0.120 MPa 设计温度 t 40.0 ︒ C 轴向外载荷 F 0.0 N 外力矩 M0.0 N .mm 壳材料名称Q345R 体许用应力 nt []σ189.0 MPa 法材料名称 Q345R许用 [σ]f 174.0 MPa 兰应力 [σ]tf171.2 MPa 螺栓材料名称 S30408 许用 [σ]b 128.0 MPa 应力 [σ]t b 122.8 MPa 公称直径 d B 20.0 mm 螺栓根径 d 1 17.3 mm 数量 n30个材料名称不锈钢D i 665.0 D o 700.0垫结构尺寸 D b 550.0 D 外 550.0 D 内 540.0 δ0 20.0 mm L e 75.0 L A-77.5h 20.0 δ1 20.0 N (mm)5.0 m 3.75 y (MPa) 52.4 压紧面形状 1a,1b b2.50 D G545.0 垫片厚度 (mm)分程隔板垫片面积(mm 2)0.00片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷W aW a = πbD G y = 224293.8 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F = 31846.3 N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) = 1752.3mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = 7047.0 mm 2力矩计算操 F D = 0.785i2D p c= 41657.6N L D = L A + 0.5δ1 = -67.5 mm M D = F D L D = -2811887.5 N .mm 作 F G = F p = 3850.4N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 2.5 mm M G = F G L G= 9626.1 N .mm M p F T = F -F D = -13677.8N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = -27.5 mm M T = F T L T= 376140.6 N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p = 2426121.0 N .mm 预紧M a W = 563152.2N L G = 2.5 mm M a =W L G = 1407880.6 N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t/[σ]f 中大者 M o = 2426121.0N .mm换热管简图换热管简图厚度及重量计算换热管简图厚度及重量计算。

用水冷却煤油产品的浮头式换热器的设计说明

用水冷却煤油产品的浮头式换热器的设计说明用水冷却煤油产品的浮头式换热器的设计说明书1.传热工艺计算 (2)1.1 确定设计方案 (2)1.2 定流体的平均温度及物性数据 (2)1.3 估算传热面积 (3)1.3.1热流体的热量 (4)1.3.2 计算冷介质的流量 (4)1.4 工艺结构尺寸 (5)1.4.1 换热器壳径的确定 (6)1.4.2 换热器折流板的尺寸及数量的确定[7] (6)1.4.3 接管规格 (6)1.5 换热器核算 (7)α： (7)1.5.1 管程对流传热系数iα： (8)1.5.2 壳程对流传热系数01.5.3 总传热系数0k (9)1.5.4 计算流体阻力 (10)2.设计计算 (12)2.1 筒体的计算 (12)2.1.1 计算条件 (12)2.1.2 厚度的计算 (13)2.2 .管箱短节的计算 (13)2.2.1 计算条件 (13)2.2.2 厚度计算 (14)2.3 外头盖短节计算 (14)2.3.1 计算条件 (14)2.3.2 厚度计算 (15)2.4 管箱封头计算 (15)2.4.1 计算条件 (16)2.4.2 厚度计算 (16)2.5 外封头盖计算 (16)2.5.1 计算条件 (16)2.5.2 厚度计算 (17)2.6 管板的设计 (17)2.6.1 符号说明 (17)2.6.2 管板厚度的计算 (19)2.6.3 换热管的轴向应力 (22)2.6.4换热器与管板连接拉脱力 (23)2.7 浮头盖的设计计算 (23)2.7.1 管程压力P t作用下浮头盖的计算 (23)2.7.2壳程压力P s作用下浮头盖的计算 (28)2.8开孔补强 (31)2.9水压试验校核 (32)1.1设计条件（1）使煤油从200℃冷却到35℃，压力1.0MPa；（2）冷却剂为水，水压力为0.5MPa；（3）处理量为12t/h。

1.2流动空间及流速的测定由于循环冷却水较易结垢，为了便于水垢清洗，水走管程，煤油走壳程，换热管选φ25×2.5的碳钢无缝钢管管，管内流速取1m/s。

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