【正文】 油 設計壓力 （ Mpa） 進口溫度（ 176。國內已使用的新效的換熱管有以下幾種： 螺紋管：又稱低翅片管，用光管軋制而成，適用于管外熱阻為管內熱阻 倍以上的單相流及渣油、蠟油等粘度大、腐蝕易結垢物料的換熱。由于減少了殼體大蓋，它的結構較浮頭式換熱器簡單，造價也較低，但填料處容易泄漏，工作壓力與溫度受一定限制，直徑也不宜過大。 本科生畢業(yè)設計（論文） 6 雙重管式換熱器：將一組管子插入另一組相應的管子中而構成的換熱器，其結構可以參看圖 4。因此在安裝時要特別注意其密封。如果管子發(fā)生泄漏或損壞，也便于進行堵管或換管，但無法在管子的外表面進行機械清洗，且難以檢查，不適宜處理臟的或有腐蝕性的介質。 這種換熱器的結構不算復雜，造價不高，可選用多種結構材料，管內清洗方便，適應性強，處理量較大，高溫高壓條件下也能應用，但傳熱效率、結構的緊湊性、單位傳熱面的金屬消耗量等方面尚有待改善。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。由于兩種流體交變轉換輸入，因此不可避免地存在著一小部分流體相互摻和的現象，造成流體的“污染”。例如，高爐爐氣（約1500℃）的余熱，通過余熱鍋爐可生產壓力蒸汽，作為供汽、供熱等的輔助能源，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗，提高工業(yè)生產 經濟效益。 由于水平有限，在設計過程中一 定存在許多疏漏和不夠合理之處，懇請各位老師和同學批評指正。 這次設計中的主要內容為換熱器的工藝計算、換熱器的結構與強度設計。 關于浮頭式換熱器設計的各個環(huán)節(jié)，設計說明書中都有詳細的說明。 本科生畢業(yè)設計（論文） I 摘要 換熱器是將熱流體的部分 熱量傳遞 給冷流體的設備。 關鍵詞： 管 殼式換熱器 浮頭式換熱器 管板 浮頭蓋 浮頭法蘭 本科生畢業(yè)設計（論文） II Abstract Heat exchanger is parts of the thermal fluid heat transfer to the cold fluid equipment. The heat exchanger is chemical, petroleum, power, food and many other mon equipment in the industrial sector, plays an important role in production. The design manual is about the PN ， DN 1000 floating head heat exchanger, which included technology calculate of heat exchanger, the structure and intensity of heat exchanger. The first part of design is the technology calculation process. Mainly, the process of technology calculate is according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area, and then, select a suitable heat exchanger to check heat transfer coefficient ,just for the actual heat transfer area .Meanwhile the process above still include the pressure drop and wall temperature calculation . The second half of the design is about the structure and intensity of the design. This part is just on the selected type of heat exchanger to design the heat exchanger’s ponents and parts ,such as vesting ,baffled plates, the distance control tube, circle hook, tube boxes. This part of design mainly include： the choice of materials， identify specific size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the thickness calculation of floating head planting and floating head flange, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through five maps to display. After the design、 manufacture、 testing and checking according to the GB15098 and GB515199,We get the result, which corresponds with the practical each aspects of the floating head heat exchanger has detailed instructions in the design manual. Key words: ShellTube heat exchanger, floating head heat exchanger, tube sheet, floating head planting, floating head flange. 本科生畢業(yè)設計（論文） III 目 錄 前言 ........................................................................................................................... 1 第 1 章 換熱器概述 ................................................................................................. 2 換熱器的應用 ............................................................................................ 2 換熱器的主要分類 ................................................................................... 2 換熱器的分類及特點 ..................................................................... 2 管殼式換熱器的分類及特點 ......................................................... 3 管殼式換熱器特殊結構 ........................................................................... 7 換熱管簡介 ............................................................................................... 8 第 2 章 工藝計算 ..................................................................................................... 9 設計 條件 ..................................................................................................... 9 初算換熱器傳熱面積 ................................................................................. 9 流動空間的確定 .............................................................................. 9 估算換熱器傳熱面積 39。其中，工藝計算主要是確定換熱器的換熱面積、換熱器的選型、壓降計算、壁溫計算等；而結構與強度設計則主要包括：管板厚度計算、換熱管的分布、折流板的選型、浮頭蓋及浮頭法蘭的計算、開孔補強計算以及各種零部件的材料選擇等。特此致謝！ 本科生畢業(yè)設計（論文） 2 第 1 章 換熱器概述 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體，使流體溫度達到工藝流程規(guī)定的指標的熱量交換設備，又稱熱交換器。 隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。 蓄熱式換熱器結構緊湊、價格便宜，單位體積傳熱面比較大，故較適合用于氣 氣熱交換的場合。為了增加殼程流體的速度以改善傳熱，在殼體內安裝了折流板。 由于管內外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。更主要的缺點是當殼體與管子的壁溫或材料的線膨脹系 數相差較大時，在殼體與管中將產生較大的溫差應力，因此為了減少溫差應力，通常需在殼體上設置膨脹節(jié)，利用膨脹節(jié)在外力作用下產生較大變形的能力來降低管束與殼體中的溫差應力。 浮頭式換熱器的 優(yōu)點：（ 1）管束可以抽出，以方便清洗管、殼程；（ 2）介質間溫差不受限制；（ 3）可在高溫、高壓下工作，一般溫度小于等于 450 度，壓力小于等于 兆帕；（ 4）可用于結垢比較嚴重的場合；（ 5）可用于管程易腐蝕場合。管程流體（ B 流體）從管箱進口管流入，通過內插管到達外套管的底部，然后返回，通過內插管和外套管之間的環(huán)形空間，最后從管箱出口管流出。 管殼式換熱器特殊結構 包括有雙殼程結構、螺旋折流板、雙管板等特殊結構，這些結構將使換熱器擁有更高的工作 效率。 T 形翅片管：用于管外沸騰時，可有效降低物料泡核點，沸騰給熱系數提高～ 倍，是蒸發(fā)器、重沸器的理想用管。 C） 出口溫度（ 176。 S 熱阻（ 179。 cQ = 9 5 4 0 0 3 . 1 7 ( 1 0 1 6 9 ) 9 6 7 7 3 7 6k J / h = 2 6 8 8 k W? ? ?； hQ 2 3 1 8 4 2 . 8 9 ( 3 0 0 1 0 0 ) 1 3 4 0 0 3 5 2 k J / h 3 7 2 2 k W? ? ? ? ?； 故 Q 3722kW? 。 （碳鋼），取管內流速 ui=。 1000=250mm； 故取 h=250mm。iα 計算如下： 由于 iaμ2μ ，故原油為高黏度的流體，故應用 SiederTate 關聯式： 39。039。由于流動的復雜性，要準確地分析影響這種復雜流動的各種因 素，精確地計算壓力降是相當的困難。 bo2b i2l ρuΔ P = N (3 .5 )D2； 式中： F —— 管子排列方法對壓力降的修正系數，對三角形排列 F ? 。 熱流體側的壁溫： t h m d h mh31t = T Κ ( + r ) tα12 0 0 1 8 8 ( 0 . 5 2 1 0 ) 7 6 . 8 44651 6 1 . 4 o C??? ? ? ? ? ?? ； 冷流體側的壁溫： t c m dc mc31t =t + Κ ( +r ) Δ tα185 18 8 ( 0. 52 10 ) 76 .8 427814 4. 5?? ? ? ? ? ?? ℃ ； th tct t + t 16 1. 4 14 4. 5t = 15 322 ???℃。 焊接方式：選為雙面焊對接接頭， 100%無損探傷，故焊接系數 1?? 。 選用標準橢圓形封頭，故 Κ1? ，且同上 12C 0, C 2m m??，則計算厚度為： ? ?39。開孔 不但削弱了換熱器壁的強度，而且在殼體和接管的連接處 ， 因結構的連接性被破壞，會產生很高的局部應力，給換熱器的安全操作帶來隱患。 421A 2451δ = 1 0 .4 m mD D 6 2 0 3 8 5??? ； 圓整 到標準系列 ， 39。 前端管箱開孔補強設計 管 程出入口公稱直徑均為 250mm，按照無縫鋼管厚度系列，可選接管的規(guī)格為 273 11? ? mm，外伸高度為 200mm，接管為 20 號碳鋼管。 殼體開孔補強 設計 殼程出入口公稱直徑均為 350mm，按照 無縫鋼管 厚度系列，可選接管的規(guī)格為 37714? ? mm， 外伸高度為 200