【正文】 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(diǎn)是兩端管板只有一端與外殼固定死，另一端可相對(duì)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(huì)因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應(yīng)力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)還在于拆卸方便，易清洗，在化工工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。本文對(duì)浮頭式換熱器進(jìn)行了整體的設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)要求，在結(jié)構(gòu)的選取上，即殼側(cè)兩程，管側(cè)四程。首先，通過(guò)換熱計(jì)算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結(jié)構(gòu),然后按照設(shè)計(jì)的要求以及一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的前半部分是工藝計(jì)算部分，主要設(shè)根據(jù)設(shè)計(jì)傳熱系數(shù)、壓強(qiáng)校核、殼程壓降、管程壓降的計(jì)算；設(shè)計(jì)的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)。主要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進(jìn)行設(shè)備內(nèi)各零部件（如殼體、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉桿、進(jìn)出口管、浮頭箱、浮頭、支座、法蘭、補(bǔ)強(qiáng)圈）的設(shè)計(jì)。換熱器是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛的熱量交換設(shè)備。隨著現(xiàn)代新工藝、新技術(shù)、新材料的不斷開發(fā)和能源問(wèn)題的日趨嚴(yán)重，世界各國(guó)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、能量利用率以及系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性起著重要的作用，有時(shí)甚至是決定性的作用。目前在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家熱回收率已達(dá)96%。換熱設(shè)備在現(xiàn)代裝置中約占設(shè)備總重30%左右，其中管殼式換熱器仍然占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，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(shè)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(shè)備熱效率的同時(shí)，促進(jìn)換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊性，產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)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(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，以及全球發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和出口市場(chǎng)對(duì)換熱器的需求量將會(huì)保持增長(zhǎng)，客觀上為我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間。從市場(chǎng)需求來(lái)看，在國(guó)家大力投資的刺激下，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍將保持較快發(fā)展。石油化工、能源電力、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)仍然保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，大型乙烯項(xiàng)目、大規(guī)模的核電站建設(shè)、大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)、太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中多晶硅產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)、大型環(huán)境保護(hù)工程的開工建設(shè)、海水淡化工程的日益成熟，都將對(duì)換熱器產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的拉動(dòng)。未來(lái)散熱器將會(huì)朝著更加節(jié)能環(huán)保和美觀實(shí)用的角度不斷創(chuàng)新與發(fā)展，短時(shí)期鋼制柱式散熱器和銅鋁復(fù)合散熱器任將會(huì)是市場(chǎng)主流產(chǎn)品與選擇。換熱器在工業(yè)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，而且其功作性能的優(yōu)劣直接影響著整個(gè)裝置和系統(tǒng)綜合性能的好壞，因此換熱器的合理設(shè)計(jì)極其重要，所以一個(gè)合理的換熱器應(yīng)滿足一下的幾點(diǎn)要求：（1）在給定的工作條件（流體流量、進(jìn)口溫度等）下，達(dá)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(yùn)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(shí)可行，選材合理且來(lái)源有保證，以減少初投資；（6）安裝、運(yùn)輸以及維修方便等。按照設(shè)計(jì)要求，在結(jié)構(gòu)的選取上，為了增大壓差校正系數(shù)，采用了殼側(cè)兩程管側(cè)四程。通過(guò)換熱計(jì)算確定換熱面積與管子的根數(shù)初步選定結(jié)構(gòu)，然后按照設(shè)計(jì)的要求以及一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮許多因素，例如傳熱條件、材料、介質(zhì)壓力、溫度、流體性質(zhì)以及拆卸等等。之后對(duì)有些部件進(jìn)行強(qiáng)度校核并進(jìn)行對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì)。換熱設(shè)備是化工、煉油、動(dòng)力、食品、輕工、原子能、制藥、機(jī)械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。在化工廠中，換熱設(shè)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(huì)因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應(yīng)力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)還在于拆卸方便，易清洗，在化工工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)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(dá)到工藝過(guò)程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過(guò)程上的需要。此外，換熱設(shè)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(shí)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(jìn)行換熱的換熱器。為增加兩流體的接觸面積，以達(dá)到充分換熱，在設(shè)備中常放置填料和柵板，通常采用塔狀結(jié)構(gòu)。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?zé)崾綋Q熱器，是借助于固體構(gòu)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(nèi)首先由熱流體通過(guò)，把熱量積蓄在蓄熱體中，然后由流體通過(guò)，由蓄熱體把熱量釋