浮头式换热器PN1.6DN500讲解
浮头式换热器设计简介
浮头式换热器设计（PN1.3/0.9; W=41T/h）过程装备与控制工程姓名学号指导老师 XX 工程师摘要管壳式换热器是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其它一些行业中广泛使用的热交换设备。
它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是化工单元的重要附属设备，因此在化工生产中占有重要地位。
浮头式换热器是釜壳式换热器的一种，其优点是：管束可以从壳体里面抽出来，便于清洗；管壳的变形不会受到壳体的约束，消除热应力。
浮头式的设计内容有：换热器的热力学计算；换热器的零部件材料选定；换热器的结构设计；换热器的强度校核。
关键字：管壳式换热器浮头式换热器设计内容AbstractShell and tube heat exchange is widely used in the heat exchanger of chemical. It can’t only used for heater and cooler individually etc. But also for some important accessory equipment of the chemical units. So it occupies an place in chemical production.The floating head exchange is one of the shell and tude heat exchange.Tube bundle can be pumping out from the inside of the shell for easy to cheaning;The themcal deformation of the tube bundle will not be constraint of the shell by elimination of heat stress.The design of a floating head exchanger typically includes:The thermodynatic cacnlationof the heat exchanger;The components’ materials selection of the heat exchanger;Structural design of the heat exchanger;The components thickness colcnlation and strength checking of the heat exchange.Keywords:shell and tube exchanger; Floating head heat exchanger; Components of the design一、前言换热器是将热流体的部分能量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
浮头式换热器设计说明书
浮头式换热器设计说明书设计者：徐凯指导教师：张玲张亚男秦敏系别：机械工程系专业：热能与动力工程日期：2009.11宁夏理工学院前言换热器是非常重要的换热设备。
在国民生产的各个领域得到了广泛的应用。
本设计说明书主要介绍浮头式换热器的原理和设计思路及整个设计过程。
在浮头式换热器中，浮头式换热器的两端的管板，一端不与壳体相连，该端亦称浮头。
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。
浮头式换热器主要有如下特点：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，这个特点在现场就能清楚地看出来。
这种换热器的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，一般比固定管板高20%左右，在运行中浮头处发生泄漏不易检查处理。
浮头式换热器适应于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的工作条件下。
本书内容系统、完整，理论与实际并重。
书中对浮头式换热器设计中所需的各学科知识均有简要的介绍和解释。
同时该书对换热器在编写时注重介绍的方法简明扼要，条理清楚，深入浅出，紧密结合工程实际。
期间得秦敏、张春兰、张亚男、张玲等老师的悉心指导。
在此表示真挚的感谢！由于编者水平有限，其中难免不妥之处，恳请各位读者批评指正。
编者：徐凯2009-11-26目录第一章绪论第二章设计任务和设计条件 (1)第三章确定设计方案 (3)3.1 换热器类型的确定 (3)3.2 管程及壳程的流体安排 (3)第四章确定物性数据 (4)4.1定性温度的确定 (4)4.2列表 (6)第五章传热面积的估算 (7)第六章工艺结构尺寸的确定 (9)6.1 管径和管内流速的确定 (9)6.2 管程数和传热管数的确定 (9)6.3 平均传热温差的校正 (10)6.4 传热管排列和分程方法确定 (10)6.5 壳体内径的确定 (11)6.6 折流板的确定 (11)6.7 其它附件的确定 (12)第七章所设计换热器的校核算 (13)7.1 传热热流量的核算 (13)7.2 壁温的校核计算 (15)7.3 换热器内流体的流动阻力的核算 (17)参考文献 (19)换热器原理课程设计心得体会 (21)第一章绪论1.1换热器课程设计的目的和要求课程设计是《换热器原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
浮头式换热器工艺说明书
化工原理课程设计原油加热器——浮头式换热器工艺说明书学院：材料科学与工程专业：高分子材料与工程班级：高分子112班姓名：***学号：**********指导教师：佟白目录第1章绪论 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。
设计任务和设计条件 (3)第2章工艺设计与计算 (3)2. 1浮头式换热器的选用 (3)2.1.1 流动途径 (3)2.1.2 物性参数的确定...................................................................... 错误!未定义书签。
2.1.3 热负荷的计算 (3)2.1.4 估算传热面积A (4)2.2 工艺结构尺寸 (4)2.2.1 管径和管内流速 (4)2.2.2 管程数和传热管数 (4)2.2.3 平均传热温差校正及壳程数 (5)2.2.4 传热管排列和分程方法 (5)2.2.5 壳体内径 (6)2.2.6 折流板 (6)2.2.7 接管 (6)2.2.8 法兰 (14)2.2.9 其他附件.................................................................................. 错误!未定义书签。
2.3换热器核算 (7)2.3.1 传热能力核算 (7)2.3.2壳程流体传热膜系数 (7)2.3.3管程传热膜系数 (8)2.3.4总传热系数 (8)2.3.5传热面积裕度2.3.6壁温核算2.3.7换热器内流体的流动阻力 (9)2.3.8管程流体阻力 (9)2.3.9壳程流体阻力 (11)第3章3.1设备参数计算3. 2设计结果一览表错误!未定义书签。
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
浮头式换热器设计
第1章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，即壳侧两程，管侧四程。
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，设计的前半部分是工艺计算部分，主要设根据设计传热系数、压强校核、壳程压降、管程压降的计算；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（如壳体、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈）的设计。
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。
随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。
换热器因而面临着新的挑战。
换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。
目前在发达的工业国家热回收率已达96%。
换热设备在现代装置中约占设备总重30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约70%。
其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备。
其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。
在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。
浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种。
换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。
换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。
浮头式换热器结构设计及应力分析
1绪论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。
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。
在化工生产中应用更加广泛，可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等使用为[1] 。
1.1换热器的发展历史二十世纪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。
70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。
近年来，随着科学技术的发展和社会生产力发展的需要，新型高效的换热器如雨后春笋般的发展。
如螺旋折流板换热器，此外，还有折流杆式换热器、空心环管壳式换热器、管子自支承式换热器、纵流管束换热器、块式换热器、整体翅片式换热器、毛细板式换热器等等。
但传统的板片式及管壳式换热器在化工生产中仍有广泛应用。
1.2换热器在化工及石油化工生产中的作用目前在大型化工及石油化工装置中，采用各种换热器的组合，就能充分合理地利用各种等级的能量，使产品的单位能耗降低，从而降低产品的成本以获得好的经济效益。
因而，在大型化工及石油化工生产过程中，换热器得到越来1越广泛的应用。
在工厂建设投资中，换热器所占比例也有明显提高，成为最重要的单元设备之一[2]。
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。
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。
浮头式换热器结构动画演示+结构详解
作者：一气贯长空
浮头式换热器结构动画演示+结构详解
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。
浮头式换热器的详细结构
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。
浮头式换热器结构示意图
钩圈式浮头的结构
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。
钩圈式浮头的详细结构
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。
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。
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。
浮头式列管换热器讲解
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)1.2.1.4U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)1.3.3材质的选择 (7)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K0 (10)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)3.3.1 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)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1.设计⽅案简介1.1换热器的概述换热器（英语翻译：heat exchanger），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。
根据冷、热流体热量交换的原理和⽅式可分为三⼤类：间壁式换热器、直接接触式换热器、蓄热式换热器。
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。
浮头式换热器（过程设备设计课程设计说明书）参考word
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。
浮头换热器介绍.doc
浮头换热器试压浮头换热器试压分三程第一程试验管束固定管板、浮动管板与管子连接口（壳程装水），具体做法如下：A、将管束与壳体之间的垫片放入法兰密封面处。
B、用抽心机将管束顶入壳体中。
C、浮头侧装上试验胎具固定管板侧装上换热器试压环。
D试验压力：根据设备状况，试验压力为最高工作压力的1.1-1.25倍。
第二程管箱及浮头试压（管程装水）A、回装管箱和浮头封头。
B、从管箱装水。
C、试验压力为工作压力的1.25倍，稳压30分钟，降至最高工作压力，稳压10分钟，无泄漏为合格。
第三程壳体和外头盖试压，目的是试验壳体、固定管板与壳体法兰密封面、外头盖法兰与壳体法兰具体做法如下：A、回装外头盖。
B、壳体法兰装水。
C、试验压力为工作压力的1.25倍，稳压30分钟，降至最高工作压力，稳压10分钟，无泄漏为合格。
此程试压最好保留二程试压管箱压力为工作压力，以保护固定管板与管子连接，防止管板出现新的泄漏点。
浮头式换热器的试漏方法，有以下几种，1.如果是壳程压力大于或者定于管程压力，首先将管箱和浮头侧的头盖和浮头取下，装试压工装，对壳程进行液压试验。
第二步将浮头回装，管箱回装，再对管程进行试压。
第三部将浮头侧的头盖回装对壳程再进行一次试压。
2.如果是管程压力大于壳程压力，第一步将管束抽出加上管箱，浮头进行对管程试压。
第二步将管束回装加管箱，加浮头，对管程继续试压。
第三步是将浮头侧头盖加装对壳程进行试压。
总体来说那个程的压力高就对那个程试压两次。
壳程压力大于等于管程压力试压顺序是壳、管、壳。
管程压力大于壳程压力则是管、管、壳浮头式换热器泄露，首先须根据工作经验判断出是管壁被腐蚀破裂泄露，还是浮头垫片泄露，如果是管壁泄露，基本上没有省事的办法，只能按照上面海友讲的，按照步骤操作，但想省事的话，还有办法就是打开两头，本着“宁可错杀一百，也不放过一个”的原则，将有可能泄露的管子两头封掉，但这种方法通常情况下是不可取的，只有在生产不允许长时间拖延的情况下实施。
浮头式换热器说明书
第一章绪论1．1 换热器技术概况近年来,由于新科学技术和节约能源的发展,对被广泛应用的换热器,提高换热器的传热性能和开发新的节能型换热器,已成为换热器设计、制造方面的重要课题，我国石化行业的换热设备以管壳式换热器为主，而且传统弓形折流板换热器占到总量的70％～80％。
弓形折流板换热器固然有其优点，并在产业节能方面做出了巨大贡献，但在新的节能减排形势下，其缺点(压降大、存在大量流动死区、振动大、传热效率低等)严重限制了自身的生存和发展空间，同时也推进了强化传热理论和换热器的发展。
强化传热理论的工程应用根据强化传热理论…，在管的两侧范围内，需要增大传热系数较小的一侧才能有效改进总传热系数。
由于无法确定所有工况下，需要增大管内或管外的传热系数以得到最高的总传热系数，因此，强化传热理论在工程中的应用不是单一的模式，而是呈现出 3种趋势，即对管内、管外、管束整体的强化传热。
无论是那种类型的强化传热结构，都已经细化出许多更新类型，且其适用的工作环境和强化效果各异。
因此，几十年来，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。
比如：气动喷涂翅片管换热器，焊接式板式换热器，螺旋折流板换热器，新型麻花管换热器和Titan绕丝花环换热器等。
而管壳式换热器由于应用广泛，发展也较迅速。
管壳式换热器又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。
虽然它在换热效率、结构紧凑性和金属材料消耗等方面，不如其它新型换热设备，但它具有结构坚固、操作弹性大、适应性强、可靠程度高、选材范围广、处理能力大、能承受高温和高压等特点，在换热设备中始终占有约70％的主导地位。
管壳式换热器是当前应用最广、理论研究和设计技术完善，运用可靠性良好的一类换热器，目前各国为改善该换热器的性能对其强化传热技术开展了大量的研究。
111管壳式换热器的研究和发展主要表现在两方面：一是新型高效传热管(如螺纹管、横纹管、波纹螺旋管、缩放管、绕丝花环管、异形翅片管)等的开发和应用，以强化管程传热。
列管式换热器的设计---浮头式换热器讲解
化工原理课程设计设计题目：列管式换热器的设计选型班级：生物工程专业2010级本科班指导教师：蒋玉梅李霁晰学生：贾滔设计时间：2012.05.25~2012.06.02甘肃农业大学食品科学与工程学院二O一二年五月化工原理课程设计任务书1.1.化工原理课程设计的重要性化工原理课程设计是学生学完基础课程以及化工原理课程以后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用化工原理和相关选修课程的知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。
通过这一环节，使学生掌握单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选用公式和数据，运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果；并在此过程中使学生养成尊重实际问题向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的工作作风，提高学生综合运用所学的知识，独立解决实际问题的能力。
1.2.课程设计的基本内容和程序化工原理课程设计的基本内容有：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。
2、主要设备的工艺计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。
3、辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。
4、工艺流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、主要测量点。
5、主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。
6、编写设计说明书：可按照以下几步进行：⒈课程设计准备工作①有关生产过程的资料；②设计所涉及物料的物性参数；③在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法；④设备设计的规范及实际参考图等。
⒉确定设计方案⒊工艺设计计算⒋结构设计⒌工艺设计说明书⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。
⑵目录⑶设计任务书⑷概述与设计方案的简介⑸设计条件及主要物性参数表⑹工艺设计计算⑺辅助设备的计算及选型⑻设计结果汇总表⑼设计评述⑽工艺流程图及设备工艺条件图⑾参考资料⑿主要符号说明以上即为我们在课程设计中所涉及的主要内容。
浮头式换热器教学规划使用说明
浮头式换热器教学规划使⽤说明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。
1.1 换热⾯积的确定根据《化⼯设备设计⼿册》选择传热⾯积为400m21.2 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、φ25×2.5、φ32×3、φ38 ×3、φ57 ×3.5 等，不锈钢钢管规格为φ19 ×2、φ25 ×2、φ32 ×2、φ38 ×2.5、φ57 ×2.5。
换热管长度规格为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0m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/πd0L 3-5式3-5：n—换热管数A—换热⾯积m2d0—换热管外径mm L—换热管长度mm故 -3-3400n==6133.143260001010根表1.1 拉杆直径/mm表1.2 拉杆数量换热器公称直径DN/mm400＜d 400≤d＜700 700≤d＜900 900≤d＜26004 4 8 10拉杆需10根。
1.3 换热管的排布与连接⽅式的确定换热管排列形式如图3.1 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1.25 倍的换热管的外径。
换热管排列形式如图1.1 所⽰：正三⾓形转⾓三⾓形正⽅形转⾓正⽅形图1.1 换热管排列形式图1.2 管⼦成三⾓形排列本换热器采⽤正三⾓形排列,由表1.3,取管间距a=40mm。
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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。
它不仅关系到人类的生活和生产，而且直接创造着社会财富，对一个国家的经济起着至关重要的作用。
在过程工业中，绝大多数化学反应或传质过程都伴随有热量的变化；同时，几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝的过程，无论是排除多余的热量以便工艺顺利进行，还是进行热量的传递和交换，都必须通过换热设备才能得以进行。
因此，换热器不仅是保证工艺流程顺利进行所广泛使用的通用设备，也是开发利用工业二次能源、实现热回收和节约能源的重要设备。
目前，研究的重点主要是传热机理、传热强化、两相流、模拟及测试技术、计算机应用、振动、污垢以及与能源利用和环境保护有关的新型高效换热器。
但随着能源综合利用和经济效益快速提高的日趋重要，换热器结构性能的设计面临着新的挑战。
在提高设备热效率的同时，换热器也正在继续朝着结构紧凑、产品系列化、标准化、专业化和大型化的方向发展。
目前在过程工业中，应用最广泛的的换热设备是管壳式换热器，尤其是在石油化工、能源等部门。
一般来说，管壳式换热器具有结构坚固、制造容易、生产成本低、适应性大、选材广泛、清洗方便、处理能力强且能适应高温高压等优点。
虽然它在结构紧凑性，传热强度和单位传热面积金属消耗量方面无法与紧凑式换热器相比，但它的经济性和可靠性，特别是在高参数的工况条件下，更显示出其独有的长处，仍然是当今应用最为广泛的换热设备，约占换热设备总重的70%。
其按结构特点，常见型式可分为：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器、方形壳体翅片管换热器等。
（1）固定管板式换热器固定管板式换热器是管壳式换热器中最基本的一种，其是不同温度的两种流体分别从管外、管内流过，通过间壁进行热交换。
这类换热器的结构较简单，制造较方便，造价较低、管侧清洗方便，从而应用相当广泛。
在传热面大的情况下，管外管间的截面很大，当流体流量较小时，为了提高载热体的流速及搅动性以改善给热条件，可在壳程中装折流挡板。
同时，为提高管内流体的流速，也可将管程分成任一偶数程，并在流体进口管箱的封头中装一块隔板，流体每次只流经一半管子，这样管程就分成了双程；若两个室中都装置隔板，可以把管程分成4程、6程等。
其结构缺点是由于管板焊在壳体上，因此在冷、热流体温差较大时，管束与壳体热膨胀伸长量不同，易造成管子与管板连接处因温差应力而产生裂纹，甚至被拉脱，使换热器发生泄漏。
另外，由于管束与壳体焊死，管子外表无法用机械方法清洗，因此要求壳程流体干净，不易结垢、结焦和沉淀。
但在壳体上增加膨胀节，可以解决换热器管束与壳体热膨胀伸长量不同的问题，从而使其结构能够在冷、热流体平均温差较大或高压的场合下使用，因为可将接头拆下来进行清洗，所以可处理易结垢流体，而对低压气体则不适宜,但其缺点就是制造复杂，仅适用于壳程流体压强小于0.6MPa,管壳温差小于700C且管间只能通过清洁流体的场合。
图0.1 固定管板式换热器结构示意图1—管板；2—换热管；3—折流板（或支承板)；4—简体；5—封头图0.2 双程固定管板换热器结构示意图1—封头；2—法兰；3—排气口；4—筒体；5—换热管；6—波形膨胀节；7—折流板(或支承板)；8—防冲板；9—壳程接管；10—管板；11—管程接管；12—隔板；13—封头；14—管箱；15—排液口；16—定距管；17—拉杆；18—支座；19—垫片；20、21—螺栓、螺母（2） U形管式换热器Ｕ型管壳式换热器为克服固定管板式换热器的不足，将管子作成“Ｕ”型，且只有一块管板，弯成U形的管子两端都固定在此管板上；这样，一端固定另一端活动,使得换热器不受膨胀的影响。
其管程至少有两程，板上管束可因冷热变化而自由伸缩，而不会造成温差应力。
其优点是结构较简单,重量轻，能承受较高的温度和压力，管束可以抽出，管外壁清洗方便；其缺点是不能机械清洗、管子不便拆换、单位容量及单位质量的传热量低，其造价比固定管板式高10%左右，适用于温差大、管内流体介质比较干净或不需要机械方法清洗及高温、高压、腐蚀性强的场合。