【正文】 nNs其中?PL——流體流經(jīng)直管因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，單位Pa： ?Pr——流體流經(jīng)回彎管因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，單位Pa： ?Pn——流體流經(jīng)管箱進(jìn)出口外力引起的壓強(qiáng)降，Pa： Ft——結(jié)構(gòu)校正系數(shù)，無(wú)因次，對(duì)?25，F(xiàn)t=： Np——管程數(shù)=2： Ns——串聯(lián)的殼程數(shù)=1：管程流通面積A0=管程流速ui=VsAi=1360293600994=雷諾數(shù)Rei=diuiρμi=103=18425由《化工原理》知2000≤R4000為層流，R≥4000為湍流。校核傳熱面積S計(jì)39?！?WRso=104m2由JB/T4715—92表1，P22選用?25，20鋼，P26選擇換熱器基本參數(shù)：型號(hào)說(shuō)明:表23換熱器基本參數(shù)筒體公稱直徑DN mm換熱管根數(shù)n中心排管數(shù)nc管程流通面積m280036615筒公稱壓力Mpa換熱管長(zhǎng)度L mm管程數(shù) N傳熱面積 m260002管中心距 mm換熱管尺寸規(guī)格折流板間距B mm排列方式32?25240正方形旋轉(zhuǎn)45○（1）管程對(duì)流傳熱系數(shù)αi管程流體的流速：uc=wρA=1360293600994=雷諾數(shù)：Rei=duρμ==18125（湍流）普蘭特準(zhǔn)數(shù)：Pri=Cpiu?i=103=聯(lián)立：αi===3419W/(m2℃)(2)殼程對(duì)流傳熱系數(shù)αo由《化工原理》式477a計(jì)算α0=(μμw)取換熱器列管中心距t=32mm。初算總傳熱面積So39。暫時(shí)按照單殼程，多管程進(jìn)行計(jì)算△t1=T2T1=4030=10℃△t2=T4T3=14040=100℃因△t1△t2=10100=2因此用對(duì)數(shù)平均溫度差來(lái)表示，逆流時(shí)平均溫度差為：?tm‘=△t2△t1ln△t2△t1=10010ln10010=39℃則R=△t2△t1=10010=10P=T3T1T4T1=10110=由P，R值查《化工原理》P233對(duì)數(shù)平均溫度差校正系數(shù)圖419得溫度校正系數(shù)φ?t=?tm=φ?t?tm‘=39=℃，取整得32℃根據(jù)冷卻器重介質(zhì)特性，查[25]《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》P105附錄2，可知總傳熱系數(shù)推薦值為279～709W/(m2?℃),初選總傳熱系數(shù)K選=300 W/(m2?℃)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮到設(shè)計(jì)壓力、各液體溫度、介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)同時(shí)兩流體均不發(fā)生相變，確定雜醇油走殼程。浮頭式換熱器不但其本身可以補(bǔ)償熱膨脹，而且由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修，因此其應(yīng)用較廣泛。③浮頭式換熱器：這種換熱器兩端管板之一不與外殼固定連接，浮動(dòng)的一端稱為浮頭。這種換熱器結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，重量較輕，適用于高溫高壓的工作場(chǎng)合。當(dāng)兩種流體溫差較大時(shí)應(yīng)考慮熱補(bǔ)償。①固定管板式換熱器：固定管板式即兩端管板與殼體連成一體，因此其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。管殼式換熱器中由于兩種流體的溫度不同，所以管程與殼程的溫度也不同，因此它們的膨脹程度也不同，若兩種流體溫差較大（50攝氏度以上）時(shí)，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備變形甚至破裂，因此必須考慮這種膨脹的影響?！?）水994103雜醇油825103大體選用管殼式換熱器。℃）粘度Pa第二章 工藝計(jì)算根據(jù)工藝計(jì)算，合理確定介質(zhì)流向與和換熱管的結(jié)構(gòu)尺寸，如管殼程數(shù)、殼體及進(jìn)出口接管直徑，換熱管規(guī)格尺寸及數(shù)量，折流板排列形式及間距，管板直徑及管子排列方式等；并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)包括筒體、管箱、法蘭、浮頭蓋、管板、開(kāi)口補(bǔ)強(qiáng)、支座等主要受壓部件與原件的選材，結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)，強(qiáng)度計(jì)算與校核。 圖11浮頭式換熱器我覺(jué)得十幾年的學(xué)習(xí)生涯讓我們變得失去了創(chuàng)造力與獨(dú)立完成任務(wù)的能力，我們更多的是只會(huì)紙上談兵，為了應(yīng)試教育而學(xué)習(xí)。主要包括它的方案選型，零部件的設(shè)計(jì)，附件的選擇和其制作等眾多內(nèi)容。在眾多類型的換熱器結(jié)構(gòu)中，管殼式換熱器是用得最為廣泛的一種換熱設(shè)備類型。換熱器的種類繁多，若按其形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類可分為管式，板式和其他型式換熱器。換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的設(shè)備，是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。在當(dāng)今這個(gè)能源匱乏的社會(huì)中能源是當(dāng)前人類面臨的重要問(wèn)題之一,能源的開(kāi)發(fā)、轉(zhuǎn)換及其能源的充分利用已成為各國(guó)的重要課題,而換熱器是能源利用過(guò)程中必不可少的設(shè)備,換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又可以稱為熱交換器。關(guān)鍵詞: 管殼式換熱器 浮頭式換熱器 管板 管箱 管束 校核 浮頭法蘭AbstractHeat exchanger is the transmission of heat fluid to the cold fluid equipment. Heat exchanger is a general equipment, and played an important role in manufacture, which usually used in Chemical, petroleum, power, food and many other industrial sectors, In the chemical production, it can be used as a heater, cooler, evaporator, condenser and reboiler. There are variety of heat exchangers, however, According to the thermal fluid heat, cold exchange principle and different modes, That basically can be divided into three categories: wall type, mixed type and regenerative type. The design consideration of the properties, temperature, pressure and other factors for a given medium, I select tubular heat exchanger and float head heat exchangers According to the standard of the literature GB1501998《Steel pressure vessel》，GB1511999《Shell and tube type heat exchanger》，《heat exchanger design handbook》, I design and check part of the structure and strength of the floating head heat exchanger, in which main ponents including cylinder, head, tube box, hook and loop type floating head and saddle. In this design, I carefully analyzed the stress of dangerous section with the calculation and check, which to ensure the safety in production. At the same time , Combined with the selected materials and the working environment to develop the corresponding welding technology.Key words: Tubular heat exchanger Float head heat exchangers Tube plate Tube box Pipe bundle check Floating head flange 目錄摘要 1Abstract 2第一章 緒論 5第二章 工藝計(jì)算 7 7 8 8 8 9 9 9 10 10 11 11 13?Pi的檢驗(yàn) 13?P0的檢驗(yàn) 14?Pc的檢驗(yàn) 15第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算 16 16 16 16 19 19 19 20 20 20 21 22 22 22 23 25 26 32 32 33 42 42 42 44 49 49 50 51 51 51 52 52 55 55參考文獻(xiàn) 62致謝 63第一章 緒論充實(shí)并快樂(lè)的時(shí)光總是稍縱即逝！轉(zhuǎn)眼我們已經(jīng)即將畢業(yè)，在此感謝辛勤教導(dǎo)我們的各位老師和領(lǐng)導(dǎo)，祝你們以后的日子里身體康健一切順利！大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)校對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)我們所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合的測(cè)試，是考驗(yàn)我們掌握理論與實(shí)際相結(jié)合設(shè)計(jì)制造的基本思路、方法與內(nèi)容，提高我們?cè)O(shè)計(jì)調(diào)研、文獻(xiàn)查閱、外文翻譯、方案論證、計(jì)算校核、手工繪圖、計(jì)算機(jī)繪圖及文件編制等基本技能。在本設(shè)計(jì)中我細(xì)心的分析了其危險(xiǎn)截面的應(yīng)力并進(jìn)行了計(jì)算與校核，保證其在實(shí)際生產(chǎn)中的安全。本設(shè)計(jì)綜合考慮了給定介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓強(qiáng)等因素，最終選定了管殼式換熱器中的浮頭式換熱器。在化工生產(chǎn)中其可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。 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，又稱熱交換器。換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有非常重要的地位。換熱器的種類很多，但是根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式上的不同基本可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。根據(jù)文獻(xiàn)資料GB1501998《鋼制壓力容器》、GB1511999《管殼式換熱器》和《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)浮頭式換熱器組成的各零部件結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，其中最主要的部件包括了筒體、封頭、管箱、鉤圈式浮頭以及鞍座等。同時(shí)結(jié)合所選定的材料和工作環(huán)境制定相應(yīng)的焊接工藝。我本次設(shè)計(jì)的題目是雜醇油冷卻器，所謂的冷卻器也就是一種換熱器。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。此外，換熱器廣泛應(yīng)用于各種工況條件，高溫高壓，低溫低壓均可。而管式換熱器又可分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、管殼式換熱器。我此次設(shè)計(jì)的冷卻器就是管殼式換熱器眾多種類中的一種，浮頭式換熱器，浮頭式換熱器的設(shè)計(jì)不僅包括化工原理中的工藝計(jì)算，還包括機(jī)械設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)計(jì)算，以及機(jī)械制造中制造工藝，公差與配合等方面的內(nèi)容，特別是工藝計(jì)算部分，多次應(yīng)用到試差法，既要滿足傳熱系數(shù)，傳熱面積方面要求，又要滿足允許阻力降要求，應(yīng)該說(shuō)對(duì)我們的計(jì)算能力是非常好的鍛煉。浮頭式換熱器如圖1所示，浮頭式換熱器對(duì)固定管板式換熱器的缺陷上做了改進(jìn)，這類換熱器和管束對(duì)熱膨脹是自由的，浮頭端設(shè)計(jì)成可拆卸式，方便檢修、清洗，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，浮頭端小蓋在操作時(shí)無(wú)法知道泄漏情況，所以在安裝時(shí)要特別注意其密封情況。大四的畢業(yè)設(shè)