【正文】 U 型管式換熱器：其結(jié)構(gòu)可參見圖 3。 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(zhì)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(jié)垢比較嚴(yán)重的場合；（ 5）可用于管程易腐蝕場合。但該換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄露情況。（也可設(shè)計成不可拆的）。 浮頭式換熱器 的一端管板與殼體固定，而另一端的管板可在殼體內(nèi) 自由浮動 ，殼體和管束對膨脹是自由的，故當(dāng)兩張介質(zhì)的溫差較大時，管束和殼體之間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。更主要的缺點是當(dāng)殼體與管子的壁溫或材料的線膨脹系 數(shù)相差較大時，在殼體與管中將產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，因此為了減少溫差應(yīng)力，通常需在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，利用膨脹節(jié)在外力作用下產(chǎn)生較大變形的能力來降低管束與殼體中的溫差應(yīng)力。由于不存在彎管部分，管內(nèi)不易積聚污垢，即使產(chǎn)生污垢也便于清洗。換熱器的管端以焊接或脹接的方法固定在兩塊管板上，而管板則以焊接的方法與殼體相連。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過 50℃時，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。 由于管內(nèi)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。多管程與多殼程可以配合使用。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程；同樣。 流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次就稱為一個殼程，而圖0 所示為最簡單的單殼程單管程換熱器。為了增加殼程流體的速度以改善傳熱，在殼體內(nèi)安裝了折流板。殼體多為圓筒形，內(nèi)部放置了由許多管子組成的管束，管子的兩端固定在管板上，管子的軸線與殼體的軸線 平行。 管殼式換熱器的分類及特點 由于設(shè)計題目是浮頭式換熱器的設(shè)計，而浮頭式又屬于管殼式換熱器，故特此介紹管殼式換熱器的主要類型以及結(jié)構(gòu)特點。冷、熱流體被一固體壁面隔開，通過壁面進(jìn)行傳熱。 蓄熱式換熱器結(jié)構(gòu)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。首先讓 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 熱流體通過，把熱量積蓄在蓄熱體中，然后再讓冷流體通過，把熱量帶走。這類換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，常做成塔狀，但僅適 用于工藝上允許兩種流體混合的場合。 換熱器的主要分類 在工業(yè)生產(chǎn)中，由于用途、工作條件和物料特性的不同，出現(xiàn)了不同形式和結(jié)構(gòu)的換熱器。 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(qiáng)。此外，換熱器也是回收余熱、廢熱特別是低位熱能的有效裝置。在三類 換熱器 中， 間壁式換熱器 應(yīng)用最多。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為 加熱器 、 冷卻器 、 冷凝器 、 蒸發(fā)器 和 再沸器 等，應(yīng)用更加廣泛。特此致謝！ 本科生畢業(yè)設(shè)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(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)的熱量交換設(shè)備，又稱熱交換器。在設(shè)計過程中，我們可以很好地將所學(xué)的知識加以應(yīng)用，在自己的腦海中鞏固，這是我選擇這個課題的初衷，而事實上我也達(dá)到了預(yù)期的目的。它不僅使我貫通幾年里所學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)理論知識，還培養(yǎng)和提高我們?nèi)后w合作、相互配合的工作能力。同時為了使本次設(shè)計能夠進(jìn)行順利，我在設(shè)計前參閱了許 多有關(guān)書籍和英文文獻(xiàn)，并做了一定的摘要。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(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)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(bǔ)強(qiáng)計算以及各種零部件的材料選擇等。浮頭式換熱器是 過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中的 典型設(shè)備，主要用于原油和油品等的換熱，并且設(shè)計的原始資料及數(shù)據(jù)均來源于工廠中正在運(yùn)行的設(shè)備。對換熱器的結(jié)構(gòu)組成、工作過程、制造及驗收等有明確認(rèn)識，掌握換熱器工藝設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容 ， 并能用 AutoCAD 軟件繪制裝配圖和零部件圖，提高查閱文獻(xiàn)和文獻(xiàn)檢索的能力。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過畢業(yè)設(shè)計受到一次綜合運(yùn)用所學(xué)理論和技能的訓(xùn)練。 關(guān)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(shè)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(shè)計（論文） III 目 錄 前言 ........................................................................................................................... 1 第 1 章 換熱器概述 ................................................................................................. 2 換熱器的應(yīng)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(jié)構(gòu) ........................................................................... 7 換熱管簡介 ............................................................................................... 8 第 2 章 工藝計算 ..................................................................................................... 9 設(shè)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。 按照 GB15098《鋼制壓力容器》、 GB515199《鋼制管殼式換熱器》對該容器進(jìn)行設(shè)計、制造、試驗和驗收，結(jié)果與實際運(yùn)行設(shè)備相符。設(shè)計的后半部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計，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（如接管、折流板、定距管、鉤圈、管箱等）的設(shè)計，包括：材料的選擇、具體尺寸確定、確定具體位置、管板厚度的計算、浮頭蓋和浮頭法蘭厚度的計算、開孔補(bǔ)強(qiáng)計算等。 本設(shè)計說明書是關(guān)于 浮頭式換熱器的設(shè)計，主要是進(jìn)行了換熱器的工藝計算、換熱器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計。 本科生畢業(yè)設(shè)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(shè)備。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。 設(shè)計的前半部分是工藝計算部分，主要是根據(jù)給定的設(shè)計條件估算換熱面積，從而進(jìn)行換熱器的選型，校核傳熱系數(shù)，計算出實際的換熱面積，最 后進(jìn)行壓力降和壁溫的計算。最后設(shè)計結(jié)果可通過 5 張圖表現(xiàn)出來。 關(guān)于浮頭式換熱器設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，設(shè)計說明書中都有詳細(xì)的說明。A ............................................................... 10 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 ................................................................................ 10 總傳熱系數(shù) K 的校驗 ................................................................... 11 校核平均溫差 ................................................................................ 13 校核換熱面積 ................................................................................ 14 壓力降的計算 ...............................................................................