浮头式换热器设计任务书
浮头式换热器设计原油 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53.0 Pa。
101、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。
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)1.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。
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。
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。
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）。
当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。
特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。
2）U形管式U形管式换热器每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。
浮头式换热器设计（1）
浮头式换热器设计（1）目录一、引言1.1列管式换热器设计任务书 (2)1.2设计题目的目的、意义、内容、主要任务 (3)二、正文2.1确定设计方案 (4)2.2确定物性数据 (4)2.3估算传热面积 (5)2.4工艺结构尺寸 (6)2.4.1管径和管内流速 (6)2.4.2管程数和传热管数 (6)2.4.3 平均温差校正及壳程数 (6)2.4.4 传热管排列和分程方法 (7)2.4.5壳体直径 (7)2.4.6折流板 (7)2.4.7接管 (7)2.5换热器核算 (8)2.5.1.传热面积校核 (8)2.5.2换热器内压降的核算 (10)三、结论 (12)四、参考文献 (13)一、引言1.1 列管式换热器设计任务书1.1.1.设计题目：1，3-丁二烯气体换热器设计1.1.2.设计任务及操作条件1．设计任务：工作能力（进料量q=120000+51×1000=171000㎏/h）2．操作条件：1，3-丁二烯气体的压力：6.9MPa 进口110℃，出口60℃循环冷却水的压力：0.4MPa进口30℃，出口40℃1.1.3.设备型式：浮头式换热器1.1.4.物性参数1，3-丁二烯气体在定性温度（85℃）下的有关物性数据如下：密度ρ1=527㎏/m3定压比热容c p1=2.756kJ/（㎏·℃）热导率λ1=0.0999W/（m·℃）粘度μ1=9.108×10-5Pa·s循环水在定性温度（34℃）下的物性数据如下：密度ρ2=994.4kg/m3定压比热容c p2=4.08kJ/（kg·℃）热导率λ2=0.624W/（m·℃）粘度μ2=0.725×10-3Pa·s1.1.5.设计内容：1.设计方案的选择及流程说明2．工艺计算3．主要设备工艺尺寸（1）冷凝器结构尺寸的确定（2）传热面积，两侧流体压降校核（3）接管尺寸的确定4．换热器设备图和说明书1.2设计题目的目的、意义、内容、主要任务1.2.1. 课程设计的目的:(1) 使学生掌握化工设计的基本程序与方法；(2) 结合设计课题培养学生查阅有关技术资料及物性参数的能力；(3) 通过查阅技术资料，选用设计计算公式，搜集数据，分析工艺参数与结构尺寸间的相互影响，增强学生分析问题、解决问题的能力；(4) 对学生进行化工工程设计的基本训练，使学生了解一般化工工程设计的基本内容与要求；(5) 通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；(6) 了解一般化工设备图基本要求，对学生进行绘图基本技能训练1.2.2. 课程设计内容:(1) 设计方案简介：对给定或选定的工艺流程，主要设备的型式进行简要的论述。
浮头式换热器
大学《化工原理》课程设计学院：河南城建学院班级：1024091学号：姓名：程少龙指导教师：李鹰时间：2011 年 12月28 日1.设计任务书2.概述与设计方案简介换热器的类型列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。
一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。
管束的壁面即为传热面。
其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。
为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。
折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。
列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。
若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。
2.1换热器换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。
按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。
间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。
在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。
该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。
间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。
将在后面做重点介绍。
直接接触式换热器又称混合式换热器。
在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互混合传递热量。
该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许直接接触和混合的场合。
常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。
浮头式换热器
圆整可取 D=400mm
5.折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的 25％， 则切去的圆缺高度为 h ＝0.25×400 ＝100(mm) ，故可取 h＝ 110 mm。
取折流板间距 B＝0.3D，则 B＝0.3×400＝120(mm)，可取 B 为 150。
折流板数 NB =
传热管长
由于 82mm 不是标准管径，因此确定 ������ =75mm ������ 经计算 符合经济流速范围 u=
qm1
ρ A
=
18850/3600 999.8× 0.785× 0.0752
=1.2m/s
故确定 ������ =75mm,u=1.2m/s ������ ②压头 在水槽液面及压力表 2 处列伯努利方程，
5.计算传热面积：
=
219917
604.3×20.38
=17.86m2
=20.54m2
四.工艺结构尺寸
1.管径和管内流速
选用ф 25×2.5 传热管(碳钢)，取管内流速 ui=1.0m/s。 2.管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数
=
18850 /(999.8×3600 ) 0.785×0.02 2 ×1
折流板间距
-1=
4500 150
-1=29(块)
折流板厚度取 6mm.
折流板圆缺面水平装配。
6.接管
壳程流体进出口接管：取接管内牛奶流速为 u＝2.0m/s，则接 管内径为
4V πu 4×4200 /(3600 ×1030 ) 3.14×2
d=
=
=26.8mm
取标准管径为 30 mm。
管程流体进出口接管：取接管内冷盐水流速 u＝1.5 m/s，则接管内 径为
浮头换热器的课程设计说明书
化工原理课程设计设计题目：浮头式换热器的设计指导教师李毅学生姓名凌风2010 年 10 月 20 日浮头式换热器设计任务书一、设计题目：浮头式换热器的设计二、设计原始数据操作条件：①大豆油：入口温度133℃，出口温度40℃②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃③大豆油处理量：5000kg/h④允许压降：不大于1×105Pa⑤大豆油定性温度下的物性数据：根据液体相对密度共线图查得86.5℃下大豆油的密度为： =925 kg/m3根据液体粘度共线图得86.5℃下大豆油的粘度为：μ=0.000850 Pa/s根据液体比热容共线图得86.5℃下大豆油的定压比热容为：2.052 kJ/(kg·℃)CP0 =查表得86.5℃下大豆油的导热系数为λ=0.1559 W/(m·℃)⑥循环冷却水在定性温度下的物性数据如下：ρ=994 kg/m3密度：i=4.08 kJ/(kg·℃)定压比热容：CPiλ=0.626 W/(m·℃)导热系数：iμ=0.000725 Pa/s粘度：i⑦每年按330天计算，每天24小时连续运行。
三、设备型式浮头式换热器四、设计任务1.编写课程设计说明书2.设计计算列管式换热器的管径尺寸、管内流速、热负荷、传热面积、管程数、管数、壳程数和接管尺寸等3.工艺流程图及换热器工艺条件图4.设计评述目录一、设计方案 (3)1.1选择换热器的类型 (3)1.2流动空间及流速的确定 (3)二、物性数据 (4)三、计算总传热系数 (4)3.1热流量 (4)3.2平均传热温差(逆流) (4)3.3冷却水用量 (4)3.4总传热系数K (4)四、计算传热面积 (5)五、工艺结构尺寸 (5)5.1管径和管内流速 (5)5.2管程数和传热管数 (5)5.3平均传热温差校正系数 (6)5.4传热管排列和分程方法 (6)5.5壳体内径 (6)5.6折流板 (6)5.7接管 (7)六、换热器核算 (7)6.1热量核算 (7)6.2换热器内流体的流动阻力 (9)6.3换热器主要结构尺寸和计算结果 (10)七、主体设备图 (11)八、参考文献 (11)九、主要符号说明 (11)十、总结 (12)一、设计方案1.1选择换热器的类型两流体温度变化情况：入口温度133℃，出口温度40℃循环水，入口温度30℃，出口温度40℃本设计任务为煤油冷却器的设计，两流体在传热过程中无相的变化，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器；固定管板式换热器结构比较简单，制造简单，制造成本低，管程可用多种结构，规格范围广，在生产中广泛应用。
浮头式换热器课程设计
目录一 设计任务书某生产过程中，需将6000kg/h 的原油从175℃冷却至130℃，压力为0.4MPa ；冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.3MPa ，循环水进口温度25℃，出口温度为55℃。
试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
二 设计计算2.1确定设计方案2.11 选择换热器类型 两流体的温度变化情况:原油进口温度175℃，出口温度130℃； 循环冷却水进口温度25℃，出口温度55℃。
考虑到换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。
2.12 管程安排由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加速污垢增长速度，使换热器的热流量下降，故总体考虑，应使循环冷却水走管程，原油走壳程。
2.2 确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故 壳程原油的定性温度为：5.1522)130175(=+=T ℃ 管程循环冷却水的定性温度为：402)5525(=+=t ℃ 已知原油在定性温度下的有关物性数据如下： 密度 0ρ＝820kg/m 3 导热系数 0λ＝0.128W/m ℃ 定压比热容 0p C ＝2.20kJ/kg ℃ 粘度 0μ＝0.665mPa ﹒s 循环冷却水在40℃下的物性数据如下：密度 i ρ＝992.2kg/m 3 导热系数 0λ＝0.634W/m ℃ 定压比热容 0p C ＝4.1744KJ/kg ℃ 粘度 0μ＝0.656mPa ﹒s2.3 估计传热面积2.31 热流量 （忽略热损失）h kj t C m Q p /452.260000000⨯⨯==2.32 冷却水的用量h kg t C Q m p i /2.4773301744.459400000=⨯==2.33 平均传热温差 先按照纯逆流计算得：36.112105120ln )105120('=-=mt ℃ 2.34 初算传热面积由总传热系数的选择表可得：K 的取值范围为290 ~698)/(02C m W ，在K 的取值范围内，取K=320)/(02C m W 。
浮头式换热器课程设计说明书
浮头式换热器课程设计说明书(共25页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1.方案确定选择换热器的类型浮头式换热器：主要特点是可以从壳体中抽出便于清洗管间和管内。
管束可以在管内自由伸缩不会产生热应力。
换热面积的确定根据《化工设备设计手册》选择传热面积为 400m 2换热管数N 的确定我国管壳式换热器常用碳素钢、低合金钢钢管，其规格为φ19× 2、φ25× 、φ32× 3、φ38 × 3、φ57 × 等，不锈钢钢管规格为φ19 × 2、φ25 × 2、φ32 × 2、φ38 × 、φ57 × 。
换热管长度规格为、、、、、、、、等。
换热器换热管长度与公称直径之比，一般在 4～25 之间，常用的为 6～10。
管子的材料选择应根 据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。
选用32×3mm 的无缝钢管，材质为 0Cr18Ni9，管长为 6000mmn=A/πd 0L 3-5式 3-5：n —换热管数 A —换热面积m 2 d0—换热管外径mm L —换热管长度mm故 -3-3400n==6133.1432600010⨯⨯10⨯⨯根表拉杆直径 /mm表拉杆数量换热器公称直径DN/mm400＜d400≤d＜700700≤d＜900900≤d＜2600 44810拉杆需 10根。
换热管的排布与连接方式的确定换热管排列形式如图所示。
换热管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和转正三角形、转三角形。
正三角形排列形式可以在同样的管板面积上排列最多的管数，故用的最为广泛，但管外不易清洗。
为便于管外便于清洗可以采用正方形或转正方形的管束。
换热管中心距要保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和宽度。
管间需要清洗时还要留有进行清洗的通道。
换热管中心距宜不小于倍的换热管的外径。
浮头式换热器的机械设计
Hefei University《化工机械与设备》课程设计题目：浮头式换热器的机械设计系别：化学材料与工程系班级：姓名：学号：组别：组员：教师：日期：2017年1月化工设备机械课程设计任务书一、设计题目浮头式换热器的设计二、设计目的在给定工艺条件与化工原理设计的基础上,把所学相关专业知识综合运用,巩固和强化有关机械课程的基本理论和基础知识。
三、设计任务参数名称壳程管程设计压力（MPa） 1.8 1.0操作压力（MPa）0.25 0.2设计温度（℃）170 90操作温度（℃）125/70（进口/出口）25/40（进口/出口）流量（Kg/h）25000 -物料（-）间二甲苯溶液水程数（个） 1 自定四、设计内容1.根据传热参数进行换热器的选型和校核；2.对换热器主要原件进行结构设计和强度和强度校核，包括筒体、前端封头管箱、外头盖、封头、法兰、管板、支座；3.设计结果汇总；4.设计装配图和重要的零件图5.设计评述五、人员安排2-3人一组六、进度安排第1-2天内查找资料，完成概述等相关撰写，第3-4天完成主体设计计算，第5-6天提交文字说明并绘制。
目录第1章 概述 ....................................................................................................................... 0 第2章 工艺计算 (2)2.1 设计条件 ....................................................................................................................... 2 2.2核算换热器传热面积 ................................................................................................... 2 2.2.1 初算换热器传热面积 ....................................................................................... 2 2.2.2 校核平均温差 ................................................................................................... 5 2.2.3 校核换热面积 ................................................................................................... 6 2.3 压力降的计算 (6)2.3.1 管程压力降 ....................................................................................................... 6 2.3.2 壳程的压力降 ................................................................................................... 7 2.4 换热器壁温计算 .. (8)2.4.1 换热管壁温计算 ............................................................................................... 8 2.4.2 圆筒壁温的计算 ............................................................................................... 9 2.5 本章小结 ....................................................................................................................... 9 第3章 换热器结构设计与强度计算 .. (10)3.1壳体与管箱厚度的确定 (10)3.1.1 壳体和管箱材料的选择 ................................................................................. 10 3.1.2 圆筒壳体厚度的计算 ..................................................................................... 10 3.1.3 管箱厚度计算 ................................................................................................. 10 3.2 开孔补强计算 . (12)3.2.1 壳体上开孔补强计算 ..................................................................................... 12 3.2.2 外头盖开孔补强计算 ..................................................................................... 13 3.3 换热管 . (15)3.3.1 换热管的排列方式 (15)3.3.2布管限定圆L D .................................................................错误!未定义书签。
浮头式换热器
×322+5212.16=97437.696mm2 b）Dt—管板布管区当量直径 Dt= 4At/π=352.22 DG—垫片压紧力作用中心圆直径 管板外圆直径取 437mm（按 JB4701—2000，B400 —1.0 中 D4 选取） 按 GB150—1998 的 9.5 计算 b0= 2 =0.5×[0.5×(437-422)]=3.75mm<6.4mm b=b0=3.75mm DG=垫片解除的平均直径=
437+422 2 N
=429.5mm
c）ρ t=Dt/DG=352.22/427.2=0.8245 d）A1—管板布管区内开孔后的面积 A1=At-n
πd2 4
A1=46386.82mm2 =46386.82mm2
11
=97437.696-104×
π ×25 2 4
n.a 为换热管金属横截面 a 从 GB151—200 附录 J 查得 a=176.71mm2 n·a=104×176.71=18377.84mm2 e）系数 β =A = 46386 .82 =0.3962
管数 正三角形nc = 1.1 NT = 1.1 82 = 10 ΔPs = ΔPs1 + ΔPs2 Fs Ns = 1.15 × 0.5 × 0.637 × 10 × 29 + 1 ×
0.328 2 2
ΔPs = 8046Pa
× 774 + 29 × 3.5 −
2×0.2 0.4
×
0.328 2 2
80 29 + 4944 .3 632 w 1 1 + 4944 .3 632
= 34.78℃
壳体壁温为 80℃ 温差=80-34.78=45.22℃ 需补偿装置
浮头式换热器课程设计
化工原理课程设计题目：列管换热器的设计教学院：专业：学生姓名：学号:指导教师：2013年6月16日《化工原理课程设计》任务书2012～2013学年第2学期学生姓名：专业班级：化学工程与工艺(精细化工)2010(1)指导教师：工作部门：化工教研室一、课程设计题目：列管换热器的设计二、课程设计内容（含技术指标）1. 工艺条件与数据要求将某种物性和空气相近的加压气体由90℃冷却到40℃；气体的流率为3kg/s，以进口温度为20℃的冷却水作为冷却介质；2. 操作条件冷却水走壳程，壳程装有弓形折流板；气体走管程，气体压力取为106Pa；管外径d0=25mm,内径d i=20mm,管子中心距t=32mm,等边三角形排列；气侧污垢热阻R si=0.3m2·℃/kW, 水侧污垢热阻R s0=0.58m2·℃/kW, 管壁导热系数λW=0.045 kW/（m·℃）3．经济参数拟用浮头式换热器，换热器的回归系数分别为a=276、b=0.8，换热器的压力校正系数ƒ1=1、材质校正系数ƒ2=6.5；换热器的使用年限为8年，相应的年折旧率F c=1/8 ；冷却水费用（不包括动力费）为3×10-3元/kg，电费为2元/（kW﹒h）；换热器年工作时间为7200h/a。
4．流体的物性数据（1）根据气体的定性温度T m=(90+40)/2=65 ℃，查得空气（因为该气体物性与空气相近）的λi=2.935×10-5kW/（m·℃），C pi=1.009 kJ/(kg·℃),μi=2.035×10-5Pa·s，根据气体的定性温度和压力可确定ρi=10.31 kg/m3；（2）水的出口温度在优化计算过程是变化的，因而水的定性温度t m也是不断变化的。
可根据水的定性温度按以下各式求水的物性：ρ0=1005.34-0.32733t mC p0=4.178+1.7603×10-4 t mλ0=5.9354×10-4+9.287×10-7 t mμ0=1.0×10-3×1065825[1/(273.15+t m)-1/283.16]式中t m—水的定性温度，t m=(t1+t2)/2,℃；ρ0—水的密度，kg/m3；C p0—水的比热，kJ/(kg·℃)；λ0—水的导热系数，kW/（m·℃）；μ0—水的粘度，Pa·s。
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。
化工机械与设备课程设计浮头式换热器的机械设计.doc
化工机械与设备课程设计浮头式换热器的机械设计化工机械与设备课程设计题目浮头式换热器的机械设计系别化学材料与工程系班级姓名学号组别组员教师日期化工设备机械课程设计任务书1、设计题目浮头式换热器的设计2、设计目的在给定工艺条件与化工原理设计的基础上,把所学相关专业知识综合运用,巩固和强化有关机械课程的基本理论和基础知识。
3、设计任务参数名称壳程管程设计压力（MPa）1.8 1.0 操作压力（MPa）0.25 0.2 设计温度（℃）170 90 操作温度（℃）125/70（进口/出口）25/40（进口/出口）流量（Kg/h）25000 - 物料（-）间二甲苯溶液水程数（个）1 自定4、设计内容1.根据传热参数进行换热器的选型和校核； 2.对换热器主要原件进行结构设计和强度和强度校核，包括筒体、前端封头管箱、外头盖、封头、法兰、管板、支座； 3.设计结果汇总； 4.设计装配图和重要的零件图 5.设计评述5、人员安排2-3人一组6、进度安排第1-2天内查找资料，完成概述等相关撰写，第3-4天完成主体设计计算，第5-6天提交文字说明并绘制。
目录第1章概述1 第2章工艺计算3 2.1设计条件3 2.2核算换热器传热面积3 2.2.1初算换热器传热面积3 2.2.2校核平均温差6 2.2.3校核换热面积7 2.3压力降的计算7 2.3.1管程压力降7 2.3.2壳程的压力降8 2.4换热器壁温计算9 2.4.1换热管壁温计算9 2.4.2圆筒壁温的计算10 2.5本章小结10 第3章换热器结构设计与强度计算11 3.1壳体与管箱厚度的确定11 3.1.1壳体和管箱材料的选择11 3.1.2圆筒壳体厚度的计算11 3.1.3管箱厚度计算11 3.2开孔补强计算13 3.2.1壳体上开孔补强计算13 3.2.2外头盖开孔补强计算14 3.3换热管16 3.3.1换热管的排列方式16 3.3.2布管限定圆16 3.3.3排管16 3.3.4换热管束的分程17 3.3.5换热管与管板的连接17 3.4管板设计18 3.4.1管板与壳体的连接18 3.4.2管板计算18 3.4.3管板重量计算23 3.5折流板24 3.5.1折流板的型式和尺寸24 3.5.2折流板排列24 3.5.3折流板的布置24 3.5.4折流板重量计算25 3.6法兰与垫片25 3.6.1固定端法兰与垫片26 3.6.2外头盖法兰与浮头垫片27 3.6.3接管法兰型式与尺寸28 第4章换热器的安装、试车与维修29 4.1安装29 4.1.1场地和基础29 4.1.2安装前的准备29 4.1.3地脚螺栓和垫铁29 4.1.4其他要求29 4.2试车29 4.3维护29 总结30 参考文献31 第1章概述换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。
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。
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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。
3．树立生产和经济观点，培养工程设计的责任感和严肃认真的设计作风。
二. 设计要求与注意事项
1．全部设计内容必须独立按时完成。
2．在满足工艺与强度前提下，结构力求简单合理，操作维修方便，安全可靠。
3．选材可靠合理，价廉易得。
4．严格遵守现行国家或部颁标准，尽量采用标准部件。
5．图纸应符合施工图的内容要求，力求图面布局合理，图样正确清晰，标题栏、明细表齐全正确，装配图、部件图、零件图及说明书中的相应结构尺寸必须一致。
6．图纸应先请教师审查后在进行加粗，全套图纸完成后交指导教师审阅后签字，并将所指错误修改后按图幅样叠好，与说明书装入设计资料袋，资料袋封面应注明班级、姓名、日期及设计题目。
三. 主要设计资料索引
1．工艺计算及结构设计：[1]、[2]、[3]
2．结构尺寸与强度计算：[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]
3．焊接结构：[4]、[11]
4．零件材料及焊接材料：[10]
5．容器锻件技术条件：[16]
6．图幅、图样比例、标题栏、明细表规格：[12]
7．装配图及主要零部件技术要求：[13]、[3]、[4]
四. 主要设计参考资料
1．换热器设计，化工设备全书编委会，上海科技出版社，1989
2．JB/T47-92，列管式换热器基本型式及参数
3．GB151-99，钢制列管式换热器
4．GB150-2012，压力容器
5．JB4700～4707-92，压力容器法兰
6．JB/T××××-92，外头盖侧法兰等十项标准
7．HG20592-2009，钢制管法兰、垫片、紧固件
8．JB/T××××-92，容器支座
9． JB／T 4736-2002 补强圈
10．HG20583-2011，钢制化工容器材料选用规定
11．HG20584-89，钢制化工容器结构选用规定
12．化工设备设计文件编制规定
13．化工设备技术图样要求
14．GB4457～4460-84，GB131-83，机械制图
15．压力容器锻件技术条件
五．设计参考进度
第 9～10周：工艺计算
第11～12周：结构及强度设计
第13～14周：绘制施工图
第15～16周：电算及编制说明书
第16～17周：整理设计文件、准备答辩
六. 设计答辩复习思考题
1．影响传热效率和流体阻力的结构参数各有哪些？各起什么影响？
2．壳体直径、进出口接管直径、换热管根数各如何确定？
3．减小或消除轴向应力可采用哪些措施，其效果有何区别？
4．介质流向如何确定？为什么原油走壳程，可否改为原油走管程？
5．传热面积系指什么？以何者为准确定？三角形和正方形布管各有何优缺点？
6．设计中主要采用了什么标准？其主要内容是什么？
7．设计压力与操作压力是否相同？如何确定设计压力、设计温度、腐蚀余量和焊缝隙数？8．最大操作压力、设计压力、许用压力、液压试验压力、公称压力、气压试验压力、气密性试验压力的概念及其大小排列顺序？
9．许用压力的概念及其影响因素？
10. 液压试验、气压试验、气密性试验的目的、应用和校核条件有何异同？其试验程序各有何要求？为什么？
11. 最小厚度、计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度的区别与关系？
12. 16Mn与16MnR，20R与16MnR与在成分、性能和应用方面有何异同？可否互相代用？焊接时各采用什么焊条？
13. Q235-A、Q235-B、Q235-C及Q235-A与Q235-AF有何区别？
14. J22与J427, J427与J507有何异同?
15. 20R和16MnR对接焊时，其焊条和预热温度各如何确定？
16. 浮头法兰锻后热处理和组焊后热处理的目的有何区别？各进行什么热处理？其加热强度和冷却方式有何区别？
17. 射线、超声、磁粉和渗透探伤方法各适用于什么材料和缺陷的探伤？其灵敏度有何区别？
18. 容器上的A、B、C、D类焊缝如何划分？A、B和C、D类焊缝通常各要求进行什么探伤？
C、D类焊缝何时要求进行表面探伤？A、B类焊缝的探伤率由哪些因素确定？
19. 焊缝余高保留好还是磨平好？为什么？
20. GB151中规定的D N和P N的适用范围是多少？Ⅰ、Ⅱ级换热器有何区别？
21. 标准压力容器法兰和管法兰各自的设计条件是什么（指材料、强度、垫片等）？如何按工艺要求进行选定。
22. JB标准中的压力容器法兰有哪种型式？其结构和应用有何区别？若法兰强度不足，应调整哪个尺寸最有效？为什么？
23. 法兰用螺栓、螺母的材料硬度有何不同要求？为什么？如何满足？
24. 在材料和温度相同时，螺栓与壳体的许用应力是否相同？为什么？
25. 压力容器法兰用螺栓与螺母，其A、B级是根据什么确定？
26. 管法兰用用螺栓与螺母，其A、B、C级是根据什么确定？六角头螺栓、等长双头螺柱和全螺纹栓各适用什么条件？
27. 换热器接管何时必须采用整体法兰？介质为油品时，对法兰公称压力及密封面有何特殊要求？按管法兰为凹凸面时，其上、下、侧方位的法兰应为凹面还是凸面？
28. 管程和壳程上何时需设排气孔和排液孔？应设于何处？
29. 拉杆与管板和折流板的连接有哪几种形式？各适用于什么条件？拉杆的直径和数量根据什么确定？有何限定规定？
30. 折流板的功用、形式和配置原则？何时需开通气口和排液口？其间距的最大和最小限定值各为多少？
31. 管束上何时需设置支持板？其作用是什么？如何设置？
32. 管束上何时需设防冲板或导流筒？防冲板的直径或边长，最小厚度及其表面至圆筒内壁的距离各为多少？
33. 管束上的防短路措施有哪几种？各设于何处？
34. 换热管与管板有哪几种连接方法？各适用于什么条件？
35. 浮头钩圈有哪几种结构？有何区别？
36. 鞍座有哪几种结构？有何区别？
37. 哪些零部件需考虑设置吊耳？何时必设？何处需设置抽拉管束用的环手螺钉？
38. 安装时对活动支座的地脚螺母有何要求？在热胀和冷缩条件下，活动支座的地脚螺钉位置是否相同？为什么？
39. 拼焊管板和法兰，在制造中有何特殊要求？焊接和胀接连接管孔表面粗糙度各为多少？换热管装配前，对管端应作何处理？
40. 管箱及浮头是否进行热处理？其目的是什么？
41. 补强圈和鞍座侧面筋板上分别开设的M10和φ11孔是作什么用的？
42. 什么是螺栓的跨中装配？为什么要跨中？
43. 压力容器锻件分几级？有何区别？
四．设计进度。