浮头式换热器设计

cad浮头式换热器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解浮头式换热器的基本结构及其在工业中的应用；2. 学生能掌握CAD软件在浮头式换热器设计中的应用，包括零件绘制、装配和细节处理；3. 学生能了解浮头式换热器的设计原理和计算方法。

技能目标：1. 学生能够运用CAD软件完成浮头式换热器的主要零件的绘制和装配；2. 学生能够运用所学知识对浮头式换热器进行简单的设计计算；3. 学生能够通过CAD软件对浮头式换热器进行仿真模拟，分析其性能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对换热器设计及其在工业中应用的兴趣，增强学生的工程意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神；3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力和创新思维。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在使学生在掌握CAD浮头式换热器设计相关知识的基础上，提高实际操作能力和工程设计能力，培养学生在实际工程问题中运用所学知识解决问题的能力。

课程目标具体、可衡量，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 浮头式换热器基本结构及工作原理：包括壳体、管束、浮头、支撑等主要部件的结构与功能，以及换热器的工作原理和分类。

教材章节：第一章 换热器概述2. CAD软件在浮头式换热器设计中的应用：介绍CAD软件的基本操作，重点讲解零件绘制、装配和细节处理技巧。

教材章节：第二章 CAD软件操作基础3. 浮头式换热器设计计算：讲解设计过程中所需的热力学、流体力学基础知识，以及换热器的设计计算方法。

教材章节：第三章 换热器设计计算4. CAD软件绘制浮头式换热器零件图和装配图：通过实际操作，指导学生完成浮头式换热器主要零件的绘制和装配。

教材章节：第四章 换热器CAD绘图5. 浮头式换热器仿真模拟与分析：运用CAD软件进行仿真模拟，分析换热器的性能，并提出优化方案。

教材章节：第五章 换热器性能分析与优化教学内容安排和进度：共5个学时，分配如下：1. 第1学时：浮头式换热器基本结构及工作原理；2. 第2学时：CAD软件在浮头式换热器设计中的应用；3. 第3学时：浮头式换热器设计计算；4. 第4学时：CAD软件绘制浮头式换热器零件图和装配图；5. 第5学时：浮头式换热器仿真模拟与分析。

浮头式换热器设计（PN1.3/0.9; W=41T/h）过程装备与控制工程姓名学号指导老师 XX 工程师摘要管壳式换热器是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其它一些行业中广泛使用的热交换设备。

它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是化工单元的重要附属设备，因此在化工生产中占有重要地位。

浮头式换热器是釜壳式换热器的一种，其优点是：管束可以从壳体里面抽出来，便于清洗；管壳的变形不会受到壳体的约束，消除热应力。

浮头式的设计内容有：换热器的热力学计算；换热器的零部件材料选定；换热器的结构设计；换热器的强度校核。

关键字：管壳式换热器浮头式换热器设计内容AbstractShell and tube heat exchange is widely used in the heat exchanger of chemical. It can’t only used for heater and cooler individually etc. But also for some important accessory equipment of the chemical units. So it occupies an place in chemical production.The floating head exchange is one of the shell and tude heat exchange.Tube bundle can be pumping out from the inside of the shell for easy to cheaning;The themcal deformation of the tube bundle will not be constraint of the shell by elimination of heat stress.The design of a floating head exchanger typically includes:The thermodynatic cacnlationof the heat exchanger;The components’ materials selection of the heat exchanger;Structural design of the heat exchanger;The components thickness colcnlation and strength checking of the heat exchange.Keywords:shell and tube exchanger; Floating head heat exchanger; Components of the design一、前言换热器是将热流体的部分能量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

浮头式换热器的设计一、结构设计1.管束：由多根管子组成，一般采用导热性能好、抗腐蚀性强的材料，如不锈钢、铜合金等。

2.壳体：壳体通常由圆筒形成，材料通常选用碳钢、不锈钢等。

3.浮头：浮头可以移动，其作用是分离进出口两种介质，便于维修和清洗。

浮头由盖板、支撑节、密封垫片等部分组成，密封垫片既保证了浮头与壳体之间的密封性，又使浮头能够自由上下移动。

4.支撑件：支撑件用于支撑管束，保证其在壳体内的稳定性和均衡分布。

5.端面密封件：端面密封件用于保证管束与壳体之间的密封，常见的有O形圈、金属防喷卡环等。

6.进出口管道：进出口管道用于引入和排出介质，尺寸和位置需根据实际需要进行设计。

二、工作原理具体过程如下：1.高温介质进入换热器的壳体，通过管堂进入管束内部，经过管束与壳体之间的热量传递，从而使介质温度降低。

2.低温介质进入壳体，在管束外部流动，通过壳体与管束之间的传热，使介质温度升高。

3.热量通过管束和壳体之间的传导、对流和辐射传给低温介质，完成热量传递过程。

三、选型在设计浮头式换热器时，需要根据实际工艺条件和要求进行选型。

首先，确定所需换热功率和介质的工艺参数，如温度、流量等。

然后，根据换热器的结构和材料要求，选择合适的规格和型号。

关键的选型参数包括管子的直径、管程壳程的流通方式、壳程与管程之间的布置方式和导热面积。

此外，还要考虑换热器的可靠性、耐腐蚀性和维修便利性等因素，以确保换热器在运行期间的稳定性和长期效益。

四、运行维护1.定期清洗：定期清洗管束和壳体的内表面，清除污垢和沉积物，以保证换热效果。

2.定期检查：定期检查管束和壳体的密封状况，确保密封件的完整性和可靠性。

3.检修：在必要时，对浮头、支撑件和端面密封件进行检修或更换，以保证其正常运行。

4.防腐保温：根据介质的特性和工艺要求，对换热器进行防腐处理和保温处理，延长使用寿命。

总结：浮头式换热器是一种常见的热交换设备，其结构设计合理、工作原理清晰。

目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目：浮头式换热器工艺参数：管口表：符号公称直径（mm）管口名称a 130 变换气进口b 130 软水出口c 130 变换气出口d 130 软水进口e 50 排尽口设备选择原理及原因：浮头式换热器的结构较复杂，金属材料耗量较大，浮头端出现内泄露不易检查出来，由于管束与壳体间隙较大，影响传热效果。

精品文档1.方案确定选择换热器的类型浮头式换热器：主要特点是可以从壳体中抽出便于清洗管间和管内。

管束可以在管内自由伸缩不会产生热应力。

1.1 换热面积的确定根据《化工设备设计手册》选择传热面积为 400m 21.2 换热管数N 的确定我国管壳式换热器常用碳素钢、低合金钢钢管，其规格为φ19× 2、φ25× 2.5、φ32× 3、φ38 × 3、φ57 × 3.5 等，不锈钢钢管规格为φ19 × 2、φ25 × 2、φ32 × 2、φ38 × 2.5、φ57 × 2.5。

换热管长度规格为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0m 等。

换热器换热管长度与公称直径之比，一般在 4～25 之间，常用的为 6～10。

管子的材料选择应根 据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。

选用32×3mm 的无缝钢管，材质为 0Cr18Ni9，管长为 6000mmn=A/πd 0L 3-5式 3-5：n —换热管数 A —换热面积m 2d0—换热管外径mm L —换热管长度mm故 -3-3400n==6133.1432600010⨯⨯10⨯⨯根表1.1 拉杆直径 /mm表1.2 拉杆数量换热器公称直径DN/mm400＜d400≤d＜700700≤d＜900900≤d＜2600 44810拉杆需 10根。

1.3 换热管的排布与连接方式的确定换热管排列形式如图 3.1 所示。

换热管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和转正三角形、转三角形。

正三角形排列形式可以在同样的管板面积上排列最多的管数，故用的最为广泛，但管外不易清洗。

为便于管外便于清洗可以采用正方形或转正方形的管束。

换热管中心距要保证管子与管板连接时，管桥有足够的强度和宽度。

管间需要清洗时还要留有进行清洗的通道。

换热管中心距宜不小于 1.25 倍的换热管的外径。

浮头式换热器浮头式换热器是一种常见的热交换设备，被广泛应用于化工、石油、电力、制药等工业领域。

它具有结构简单、换热效果好、运行稳定等特点，在工业生产中发挥着重要的作用。

浮头式换热器的设计原理是利用两种不同介质之间的传热，以实现能量的转移。

它由壳体、束管板、浮头和传热管等组成。

其中，壳体是外部的固定壳体，束管板分隔开了两种介质，传热管是主要传热介质，而浮头则可以随着流体的膨胀和收缩而自由移动。

浮头式换热器的工作过程如下：首先，将需要传热的介质注入传热管中，同时通过固定壳体的入口和出口进行连通。

然后，热能从传热管中传到固定壳体中的冷介质上，由冷介质通过出口流出，实现了热量的传递。

在整个过程中，浮头会根据传热管内外温度的差异而产生膨胀和收缩，以保持壳体内部的良好密封性能。

浮头式换热器的设计和选型，需要考虑多个因素。

首先是流体的性质和流量。

不同的流体有不同的传热特性，所以在选择传热器时需要考虑流体的温度、压力、粘度等参数。

其次是传热器的传热效率。

传热效率是评价换热器性能的重要指标，因此在设计过程中需要合理选择传热面积、传热管的材质和数量等。

最后是换热器的安装和维护。

浮头式换热器通常较大，所以在安装时需要考虑到空间和结构的限制。

而维护方面，需要定期检查传热管内壁的结垢情况，及时清洗和维修。

浮头式换热器在工业生产中具有广泛的应用。

它能够实现不同介质之间的热量传递，有效利用能源，提高生产效率。

同时，由于浮头的作用，它还能够适应介质的膨胀和收缩，减少了由于温度变化引起的应力和振动，保证了设备的安全稳定运行。

总的来说，浮头式换热器是一种重要的热交换设备，在工业生产中起着关键的作用。

它采用简单的结构设计，具有良好的传热效果和稳定的运行性能，能够满足不同介质之间的热量传递需求。

随着工业技术的发展，浮头式换热器的设计和制造技术也在不断改进和创新，为工业生产提供更加可靠和高效的换热解决方案。

一．设计内容（1）设计计算列管式换热器的热负荷，传热面积，换热管，壳体，管板，隔板及等。

（2）绘制列管式换热器的装配图。

（3）编写课程设计说明书确定设计方案1.选择换热器类型两流体温度变化情况：热流体(混合物料）进口温度170.25℃，出口温度85℃；冷流体（冷水）进口温度35℃，出口温度43℃，该换热器用循环冷却水冷却，因两流体的温度之差较大，（>50℃）因此初步确定选用浮头式换热器。

2.流程的安排为使混合物料通过壳壁面向空气散热，提高冷却效果，应使冷却水走管程，混合物料走壳程。

确定物性数据定性温度：对于水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

故管程冷水的定性温度为T=(T1+T2)/2=(35+43）/2=39(℃)混合物料的定性温度T=(T1+T2)/2=(85.00+170.35）/2=127.68(℃)壳程混合物料在127.68℃下的有关物性数据如下密度ρo=847.25㎏/m3定压比热容c po=2.13K J/(㎏·℃)热导率 k o=0.108W/(m·℃）黏度μo=0.301×10-3Pa·s估算换热面积1.热流量依据公式Q=Wh*Cph(T1-T2)计算可得：Wh=23.3943*(92.14*0.0457+106.17*0.0256+0.380+0.157+0.256)+1 04.14*0.106)=2390㎏/hQ=2390/3600*2.13*1000*(170.35-85.00)=1.207*10^5W2.平均传热温差先按纯逆流计算，依据下式得：△t m’=△t1-△t2ln(△t1/△t2)=(127.35-50)/ln(127.35/50)=82.73℃3.计算R与PR=（T1-T2）/(t2-t1)=(170.35-85)/(43-35)=10.67P=(t2-t1)/(T1-t1)=(43-35)/(170.35-35)=0.059查表￠△t=0.83△t m=￠△t△t m’=0.83×82.73=68.67（℃）由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。

目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目：浮头式换热器工艺参数：管口表：符号公称直径（mm）管口名称a 130 变换气进口b 130 软水出口c 130 变换气出口d 130 软水进口e 50 排尽口设备选择原理及原因：浮头式换热器的结构较复杂，金属材料耗量较大，浮头端出现内泄露不易检查出来，由于管束与壳体间隙较大，影响传热效果。

1.1设计题目列管式换热器(原油预热器)的设计1.2操作条件1.查阅文献资料, 了解换热设备的相关知识, 熟悉换热器设计的方法和环节；2.根据设计任务书给定的生产任务和操作条件, 进行换热器工艺3.根据换热器工艺设计及计算的结果, 进行换热器结构设计；4、以换热器工艺设计及计算为基础, 结合换热器结构设计的结果, 绘制换热器装配图；5、编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结, 设计说明书应当用简洁的文字和清楚的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。

目录1.设计任务书 (3)2.概述 (5)3.设计标准 (7)4.方案设计和拟订 (8)5.设计计算 (12)6.参考文献 (22)7.附录 (23)8.设计小结 (29)9. CAD图321.概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热互换器,简称为换热器。

在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸取热量。

在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,它们也是这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。

随着换热器在工业生产中的地位和作用不同, 换热器的类型也多种多样, 不同类型的换热器也各有优缺陷, 性能各异。

列管式换热器是最典型的管壳式换热器, 它在工业上的应用有着悠久的历史, 并且至今仍在所有换热器中占据主导地位。

列管式换热器有以下几种:1）固定管板式固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体, 当两流体的温度差较大时, 在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈, （或膨胀节）。

当壳体和管束热膨胀不同时, 补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

特点: 结构简朴, 造价低廉, 壳程清洗和检修困难, 壳程必须是洁净不易结垢的物料。

2）U形管式U形管式换热器每根管子均弯成U形, 流体进、出口分别安装在同一端的两侧, 封头内用隔板提成两室, 每根管子可自由伸缩, 来解决热补偿问题。

特点: 结构简朴, 质量轻, 合用于高温和高压的场合。

浮头式换热器课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握浮头式换热器的基本原理、结构特点、工作流程和应用范围。

通过学习，学生能够理解浮头式换热器在化工、能源等领域的的重要作用，具备分析和解决实际问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：•掌握浮头式换热器的定义和分类；•理解浮头式换热器的工作原理和结构特点；•熟悉浮头式换热器的设计计算方法和应用场景。

2.技能目标：•能够分析浮头式换热器的工作流程和性能指标；•具备利用浮头式换热器解决实际问题的能力。

3.情感态度价值观目标：•培养学生对浮头式换热器技术的兴趣和好奇心；•使学生认识到浮头式换热器在现代工业中的重要性；•培养学生的创新精神和团队合作意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括浮头式换热器的基本原理、结构特点、工作流程和应用范围。

具体安排如下：1.浮头式换热器的定义和分类；2.浮头式换热器的工作原理和结构特点；3.浮头式换热器的设计计算方法；4.浮头式换热器的应用场景和案例分析；5.浮头式换热器在现代工业中的重要性。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握浮头式换热器的基本原理和知识；2.讨论法：引导学生参与课堂讨论，培养学生的思考和分析能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解浮头式换热器的应用和解决实际问题的能力；4.实验法：安排实验室实践，使学生亲手操作，加深对浮头式换热器的理解和掌握。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的浮头式换热器教材作为主要教学资源；2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的课件、动画等多媒体资料，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备浮头式换热器的实验设备，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式，包括平时表现、作业、考试等。

浮头式换热器毕业设计浮头式换热器毕业设计近年来，随着工业的快速发展和能源的日益紧缺，节能减排成为了各行各业的共同追求。

在众多的节能技术中，换热器作为一种重要的设备，扮演着至关重要的角色。

而浮头式换热器作为一种常用的换热设备，其设计和优化也成为了研究的热点之一。

浮头式换热器是一种常用于化工、石油、制药等领域的换热设备。

它由固定在壳体内的管束和可以上下浮动的浮头组成。

在换热过程中，热媒在管束内流动，而被换热介质则在壳体内流动，通过管壳两侧的传热界面进行热量的传递。

浮头式换热器的设计和优化旨在提高换热效率、降低能耗和减少设备的占地面积。

在浮头式换热器的设计中，流体力学和传热学是两个重要的研究方向。

流体力学研究主要关注流体在管束和壳体内的流动规律，以及流体的压降和速度分布等参数。

传热学研究则关注热媒和被换热介质之间的热量传递过程，包括传热系数、传热面积和传热效率等指标。

通过对流体力学和传热学的研究，可以优化换热器的结构和参数，提高其性能和效率。

在浮头式换热器的设计过程中，需要考虑多个因素。

首先是换热器的尺寸和形状。

尺寸和形状的选择直接影响到换热器的传热和流体力学性能。

一般来说，较大的尺寸和复杂的形状可以增加传热面积，提高传热效率，但也会增加设备的成本和能耗。

因此，在设计过程中需要综合考虑各种因素，找到最佳的尺寸和形状。

其次是换热器的材料选择。

换热器的材料需要具有良好的传热性能和耐腐蚀性能。

常用的材料包括不锈钢、铜、铝等。

不同的材料有不同的特点和适用范围，需要根据具体的工艺要求和工作环境选择合适的材料。

此外，还需要考虑材料的成本和可持续性，以及对环境的影响。

最后是换热器的操作和维护。

换热器的操作和维护对于其性能和寿命都有重要影响。

在操作过程中，需要合理控制流体的流量和温度，以及维持换热器的清洁和正常运行。

在维护过程中，需要定期清洗和检查换热器的管束和壳体，以防止堵塞和腐蚀等问题。

总之，浮头式换热器作为一种重要的换热设备，在工业生产中发挥着重要作用。

列管式换热器的设计---浮头式换热器浮头式换热器是一种常见的列管式换热器，它由壳体、管束、浮头、支撑件、密封件、进出口管道等组成。

浮头式换热器的特点是浮头可以随着管束的膨胀和收缩自由移动，从而保证管束间的间隙与浮头间隙都处于有效状态，不仅可以避免管束的卡塞和挤压，同时也可以保证了热交换效果。

浮头式换热器的设计，需要考虑以下几个因素：1. 热力计算换热器的热力计算是设计的首要考虑因素，它主要是通过计算换热器的传热面积、传热系数、温度差、流量等参数，来确定热量传递的效率，并选定合适的管径和间距。

在浮头式换热器设计中，还需要考虑管束结构的变化和浮头活动范围，以满足热传递的要求。

2. 浮头设计浮头是浮头式换热器的核心，它需要具备一定的自由度，以应对管束的变化和热胀冷缩所带来的影响。

在浮头设计时，需要考虑到流体的入口角度、出口角度、流速、压降等因素，同时尽量减小反向流的影响，确保热传递效率。

3. 管束结构设计管束是浮头式换热器中的传热元件，它的结构设计直接影响到换热器的传热效率。

在设计时需要考虑管径、材料、管道密度、孔网大小等因素，同时还需要考虑管束的抗震性和伸缩性，以保证安全稳定运行。

4. 流体动力学设计流体动力学设计主要关注流体的流动形态、速度分布、压力分布等参数，这些参数在浮头式换热器设计中十分重要。

通过计算流体的速度、方向和压降，可以选择合适的管径和间距，以提高热传递效率。

同时还需要考虑到流体的物理特性，如密度、黏度、比热等。

浮头式换热器的设计需要考虑多方面的因素，如热力计算、浮头设计、管束结构设计和流体动力学设计等，而且还需要充分考虑到安全稳定运行的要求。

当然，具体的设计方案还要根据具体的使用情况和客户需求，进行个性化设计和调整。

浮头式换热器的设计摘要本设计说明书是关于浮头式换热器的设计，主要是进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设计。

换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备。

近二三十年来，化工、石油、轻工等过程工业得到了迅猛发展。

因此，要求提供尺寸小，重量轻、换热能力大的换热设备。

在设计过程中，我尽量采用较新的国家标准，做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本，以提高经济效益为主，力争使产品符合生产实际需要，适合市场激烈的竞争。

同时为了使本次设计能够进行顺利，我在设计前参阅了许多有关书籍和英文文献，并做了一定量的外文翻译工作。

设计的前半部分主要是对换热器的原理、结构进行的详细的描述，从而进行换热器的选型，结构设计分析。

设计的后半部分则是关于结构和强度的设计，主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件的设计，如管板、折流板、定距管、钩圈、管箱等。

包括：设计计算、材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。

最后绘制一张装配图，三张零部件图。

关键词：浮头式换热器；设计；校核；Floating Head Heat Exchanger DesignAbstractThis design manual is about the floating head heat exchanger design, mainly for the heat exchanger process calculation, heat exchanger design of the structure and strength.Heat exchanger is the chemical, oil refining, power, food, light industry, atomic energy, pharmaceutical, machinery, and other widely used in many industrial sectors as a general-purpose device. The past 23 years, chemical, petroleum, light industry and other process industries have been developing rapidly. Therefore, the required small size, light weight, large capacity heat exchanger heat transfer equipment. In the design process, I try to use a relatively new national standard, so not only meet the design requirements, but also to structural optimization, cost reduction, mainly to improve economic efficiency, and strive to make the products meet the actual needs of production for the market competition. Meanwhile, in order to make this design smoothly carried out, I read a lot before in the design of the books and English literature, and to do a certain amount of foreign language translation workThe first part of the design is mainly the principle of heat exchanger, a detailed description of the structure, which for heat exchanger selection, structure design. The latter part is about the design of the structure and strength of the special heat exchanger, which is mainly to design the parts, such as tube-sheet, baffle plate, distance control,floating cover, tube boxes and so on , based on the heat exchanger types selected. The paper include: design and calculation, material selection, determining the specific dimensions , determining the exact location, pipe thickness calculation, the floating head cover and floating head flange thickness calculation, the opening reinforcement calculation. Finally I draw an assembly map, three parts diagram.Key words: Floating Head Heat Exchanger; Design; Check;目录1前言 (1)1.1 换热器的应用及其发展 (1)1.2 换热器的分类及其特点 (3)2 换热器的结构说明 (6)2.1 换热器的选型和选材 (6)2.2 浮头式换热器的结构及特点 (8)2.3 管程结构 (9)2.4 壳程结构 (16)2.5 管板设计 (24)2.6 膨胀节 (28)2.7 管壳式换热器的振动与防止 (29)3 计算部分.......................................... 错误！未定义书签。

毕业设计浮头式换热器设计摘要随着⽯油化⼯⾏业的迅速发展，换热器在⽯化⾏业设备中占据着重要的部分和地位。

换热器是⼀种实现物料之间能量传递的设备，本设计主要是针对的浮头式换热器，浮头式换热器属于管壳式换热器的⼀种，是利⽤间壁使⾼温流体和低温流体进⾏对流传热从⽽实现物料间的热量传递。

在设计的整个过程中，严格按照GB150-1998《钢制压⼒容器》和GB151-1999《管壳式换热器》等标准进⾏设计和计算。

以及对换热器的强度，刚度和稳定性的校核。

本设计包括四个部分：说明部分；计算部分；绘图部分和翻译部分。

说明部分主要阐述了浮头式换热器的⼯艺流程及其在炼油化⼯⽣产中的地位，换热器设备及其发展现状和国内外换热器的最新发展趋势，同时介绍了换热器的结构设计，换热器主要零部件结构的设计及压⼒容器常⽤材料等。

最后对压⼒容器的制造，检验和验收等问题也作了简单的介绍。

计算部分主要针对筒体，封头，和法兰进⾏了详细计算，并对其进⾏了⽔压试验校核，还对换热器的管板，折流板，鞍座等进⾏了相关的设计计算。

除此之外，还参阅相关的设计⼿册及⼤量的⽂献，完成了各个零件图的绘制，还对两万字符的外⽂进⾏了翻译等⼯作。

因此，这是份⽐较具有创新性的毕业设计。

关键词：浮头式换热器；筒体；压⼒试验；校核AbstractWith the oil of the rapid development of the chemical industry, heat exchanger equipment in the petrochemical industry occupies an important part and status. Is a heat exchanger to achieve energy transfer between the materials of the equipment, mainly for the design of the floating head heat exchanger, floating head heat exchangers are shell and tube heat exchanger type is the use ofpartitions so that high-temperature fluid and low-temperature fluid for convective heat transfer in order to achieve the heat transfer between materials.In the design of the whole process, in strict accordance with GB150-1998 "Steel Pressure Vessels" and GB151-1999 "shell and tube heat exchanger" and other standards for the design and calculation. As well as the heat exchanger strength, stiffness and stability of the check.The design includes four parts: that part of it; calculation part; mapping and translation of some parts. Note on some of the main floating head heat exchanger and its application in the process of refining the position of chemical production, heat exchanger and the development of equipment and heat exchangers at home and abroad the latest development trends, at the same time introduced the structure of heat exchanger design, heat exchanger design of the structure of the main components and pressure vessels commonly used materials. Finally, pressure vessel manufacturing, testing and acceptance of other issues also made a brief introduction. Calculated for some of the main cylinder, head, and carried out a detailed calculation of the flange, and its hydraulic test checking, but also on the heat exchanger tube sheet, baffle, such as a saddle-related design calculation. In addition, see the related design manuals and a lot of literature, completed the mapping of various parts, but also on the20,000 foreign-language characters for the translation work. Therefore, it is a comparison of graduates with innovative design.Key words:Floating head heat exchanger; cylinder; pressure test; check⽬录1前⾔ (1)1.1管壳式换热器的分类 (1)1.2管壳式换热器的结构 (2)1.2.1管束 (2)1.2.2壳程 (3)1.2.3管⼦的排列⽅式 (3)1.2.4管板 (3)1.2.5折流板与折流杆 (3)1.3管壳式换热器相关分析 (4)1.3.1传热系数 (4)1.3.2平均温差 (4)1.3.3流体流速 (4)1.3.4流体压降 (4)1.3.5振动 (4)1.3.6其他 (4)1.4提⾼管壳式换热器传热能⼒的措施 (5) 1.5管壳式换热器⼯作原理 (6)1.6管壳式换热器的发展 (7)1.6.1板式⽀承结构的发展 (7)1.6.2杆式⽀承结构的发展 (7)1.6.3空⼼环⽀承结构 (8)1.6.4管式⾃⽀承 (9)1.7管壳式换热器特点 (10)1.8管壳式与其他换热器的⽐较 (11)1.9腐蚀与防护 (14)1.9.1换热器腐蚀的原因 (14)1.9.2管壳式换热器的防腐蚀措施 (16)1.10换热器设计软件简介 (19)1.10.1HTFS (20)1.10.2 HTRI (21)1.10.3 ASPEN PLUS B—JAC (22)1.11结语 (23)2设计部分 (24)2.1浮头式换热器筒体的计算： (24)2.1.1计算条件 (24)2.1.2厚度的计算 (24)2.2前后端管箱封头的计算 (25)2.2.1设计条件 (25)2.2.2厚度计算 (25)2.2.3压⼒试验应⼒校核 (26)2.2.4压⼒试验应⼒校核 (27)2.3带法兰⽆折边球形封头及法兰计算 (27) 2.3.1设计条件 (27)2.3.2厚度计算 (28)2.4管⼦排列⽅式的设计 (31)2.5开孔补强的计算 (31)2.5.1筒体开孔所需的补强⾯积要求 (32)2.5.2在有效补强范围内作为补强的截⾯积 (32)2.5.3选择补强圈补强 (33)2.6外头盖法兰厚度计算 (33)2.6.1设计条件 (33)2.6.2厚度计算 (34)2.7管板的厚度计算 (38)2.7.1设计条件 (38)2.7.2计算各参数 (39)2.7.3厚度计算 (41)2.7.4校核换热管轴向⼒ (42)3 致谢 (45)4 参考⽂献 (46)1 前⾔换热器是⼀种实现物料之间热量传递的节能设备，在⽯油、化⼯、冶⾦、电⼒、轻⼯、⾷品等⾏业应⽤普遍。