【正文】 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第1章浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種，它的特點是兩端管板只有一端與外殼固定死，另一端可相對殼體滑移，稱為浮頭。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會因管束之間的差脹而產生溫差熱應力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點還在于拆卸方便，易清洗，在化工工業(yè)中應用非常廣泛。本文對浮頭式換熱器進行了整體的設計，按照設計要求，在結構的選取上，即殼側兩程，管側四程。首先，通過換熱計算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結構,然后按照設計的要求以及一系列國際標準進行結構設計，設計的前半部分是工藝計算部分，主要設根據(jù)設計傳熱系數(shù)、壓強校核、殼程壓降、管程壓降的計算；設計的后半部分則是關于結構和強度的設計。主要是根據(jù)已經選定的換熱器型式進行設備內各零部件（如殼體、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉桿、進出口管、浮頭箱、浮頭、支座、法蘭、補強圈）的設計。換熱器是國民經濟和工業(yè)生產領域中應用十分廣泛的熱量交換設備。隨著現(xiàn)代新工藝、新技術、新材料的不斷開發(fā)和能源問題的日趨嚴重，世界各國已普遍把石油化工深度加工和能源綜合利用擺到十分重要的位置。換熱器因而面臨著新的挑戰(zhàn)。換熱器的性能對產品質量、能量利用率以及系統(tǒng)運行的經濟性和可靠性起著重要的作用，有時甚至是決定性的作用。目前在發(fā)達的工業(yè)國家熱回收率已達96%。換熱設備在現(xiàn)代裝置中約占設備總重30%左右，其中管殼式換熱器仍然占絕對的優(yōu)勢，約70%。其余30%為各類高效緊湊式換熱器、新型熱管熱泵和蓄熱器等設備。其中板式、螺旋板式、板翅式以及各類高效傳熱元件的發(fā)展十分迅速。在繼續(xù)提高設備熱效率的同時，促進換熱設備的結構緊湊性，產品系列化、標準化和專業(yè)化，并朝大型化的方向發(fā)展。浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種。換熱管束包括換熱管、管板、折流板、支持板、拉桿、定距管等。換熱管可為普通光管，也可為帶翅片的翅片管，翅片管有單金屬整體軋制翅片管、雙金屬軋制翅片管、繞片式翅片管、疊片式翅片管等，材料有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅材、鋁材、鈦材等。殼體一般為圓筒形，也可為方形。管箱有橢圓封頭管箱、球形封頭管箱和平蓋管箱等。隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的加快，以及全球發(fā)展中國家經濟的增長，國內市場和出口市場對換熱器的需求量將會保持增長，客觀上為我國換熱器產業(yè)的快速發(fā)展提供了廣闊的市場空間。從市場需求來看，在國家大力投資的刺激下，我國國民經濟仍將保持較快發(fā)展。石油化工、能源電力、環(huán)境保護等行業(yè)仍然保持穩(wěn)定增長，大型乙烯項目、大規(guī)模的核電站建設、大型風力發(fā)電場的建設、太陽能光伏發(fā)電產業(yè)中多晶硅產量的迅速增長、大型環(huán)境保護工程的開工建設、海水淡化工程的日益成熟，都將對換熱器產業(yè)產生巨大的拉動。未來散熱器將會朝著更加節(jié)能環(huán)保和美觀實用的角度不斷創(chuàng)新與發(fā)展，短時期鋼制柱式散熱器和銅鋁復合散熱器任將會是市場主流產品與選擇。換熱器在工業(yè)生產和生活的各個領域都得到了廣泛的應用，而且其功作性能的優(yōu)劣直接影響著整個裝置和系統(tǒng)綜合性能的好壞，因此換熱器的合理設計極其重要，所以一個合理的換熱器應滿足一下的幾點要求：（1）在給定的工作條件（流體流量、進口溫度等）下，達到要求的傳熱量和流體出口溫度；（2）流體壓降要小，以減小運行的能量消耗；（3）滿足外形尺寸和重量要求；（4）安全可靠，滿足最高工作壓力，工作溫度以及防腐、防漏、工作壽命等方面要求；（5）制造工藝切實可行，選材合理且來源有保證，以減少初投資；（6）安裝、運輸以及維修方便等。按照設計要求，在結構的選取上，為了增大壓差校正系數(shù)，采用了殼側兩程管側四程。通過換熱計算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結構，然后按照設計的要求以及一系列國際標準進行結構設計。在結構設計時，要考慮許多因素，例如傳熱條件、材料、介質壓力、溫度、流體性質以及拆卸等等。之后對有些部件進行強度校核并進行對其優(yōu)化設計。換熱設備是化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設備。在化工廠中，換熱設備的投資約占總投資的10%20%，在煉油廠中，約占總投資的35%40%。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會因管束之間的差脹而產生溫差熱應力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點還在于拆卸方便，易清洗，在化工工業(yè)中應用非常廣泛。在工業(yè)生產中，換熱設備的主要作用是使熱量又溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到工藝過程規(guī)定的指標，以滿足工藝過程上的需要。此外，換熱設備也是回收余熱和廢熱，特別是低位熱能的有效裝置。 圖11浮頭式換熱器實物圖（1）直接接觸式換熱器直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器，是利用冷，熱流體直接接觸，彼此混合進行換熱的換熱器。為增加兩流體的接觸面積，以達到充分換熱，在設備中常放置填料和柵板，通常采用塔狀結構。如冷卻塔，冷卻冷凝器等。（2）蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器又稱回熱式換熱器，是借助于固體構成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體的換熱器。在換熱器內首先由熱流體通過，把熱量積蓄在蓄熱體中，然后由流體通過，由蓄熱體把熱量釋