浮头式换热器

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 design

Summary

The 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 design

1.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。小到平时生活日用品，大到国民的经济发展，人类早已习惯了这种便利、快捷的生活。在石油化工生产中，各类过程设备的品质直接决定了产品的生产效率及其性能。在各种原料及半成品不断地调和中，温度让这个过程更平稳高效地进行着，然而，对于热量交换，换热器发挥了其平凡而伟大的作用。因此，我选择了管壳式换热器中的浮头式换热器作为毕业设计的课题。

该设计的题目为浮头式冷却器E-1401设计。在设计初期，我先根据设计条件[设计压力：2.5MPa(管程)/3.0MPa(壳程)；设计温度：80℃(管程)/250℃(壳程)；4管程/1壳程；155㎡的换热面积]和参考案例了解并选定了浮头式换热器的基本结构和各零部件的材料。在设计前期，先进行了壁厚的计算和校核，之后又进行了开孔补强、法兰、管板及浮头钩圈的计算校核。在设计中期，我便开始进行了图纸的绘制。最后进行的是计算说明书、外文文献以及论文其他部分的整理工作。在整个设计过程中，我发现了许多以前不是十分了解的问题，比如浮头处的结构，折流板形式的选择与排布等。