浮头式冷却器E-1401设计摘要该毕业设计题目为浮头式冷却器（即浮头式换热器）E-1401设计，源于工程实际。
浮头式换热器是管壳式换热器中的一类，其管板一端固定在壳体与前端管箱之间，另一端（即浮头）可以在壳体中自由移动。
由于管束的热膨胀不受壳体的约束，因此浮头式换热器不会产生较大的温差热应力，这样便避免了对换热器结构的损害。
此外，浮头式换热器还便于拆卸、易于清洗，适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的场合。
因此在石油化工以及其他相关行业中得到了广泛的应用。
该设计主要进行了换热器结构的研究和各处强度的校核。
根据所提供的设计条件，以及GB150-2011《压力容器》、GB151-1999《管壳式换热器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》等标准确定出换热器各个零部件（管箱、封头、法兰、开孔接管、折流板、钩圈等）的具体方案，包括各处材料的选择，各零部件的基本结构，壁厚计算及强度校核，开孔补强计算，管板、法兰以及浮头钩圈的强度计算等。
本设计历时3个月，共完成说明书一份，A1图纸5张，外文翻译一份。
关键词：换热器浮头设计Floating cooler E-1401 designSummaryThe graduation project titled Floating cooler ( ie, floating head heat exchanger ) E-1401 design , from engineering practice . Floating head heat exchanger shell and tube heat exchanger is in a class of its tube plate fixed at one end between the housing and the front tube box , the other end ( ie, floating head ) can move freely in the housing. Due to thermal expansion of the bundle is not bound by the housing , the floating head heat exchanger and therefore no large temperature difference between the thermal stress , thus avoiding damage to the structure of the heat exchanger . In addition, floating head heat exchanger is also easy to disassemble , easy to clean , suitable for large temperature difference between the shell and tube bundle or medium shell easy to scale the occasion. So it has been widely used in the petrochemical and other related industries.The design is mainly studied the intensity of the heat exchanger and around the structure checked. Determine the various components of the heat exchanger according to the design conditions provided and GB150-2011 " pressure vessel ", GB151-1999 " shell and tube heat exchangers ", " Safety Technology Supervision Stationary Pressure Vessels " and other standards ( tube box , head, flange , opening over, baffles, circle hooks , etc. ) of the specific program , including the selection of materials throughout , the basic structure of the various parts , wall thickness calculation and strength check , opening reinforcement calculations, tube sheets , flanges and strength calculation Floating circle hook .Keywords : Heat exchanger floating head design1.前言随着时代的发展、科技的进步，石油化工及相关产业在人类的生活中扮演的角色越来越不可替代。
浮头式换热器的研究趋势浮头式换热器是一种常用的传热设备，广泛应用于石化、化工、电力、炼油等行业，用于实现不同流体之间的有效传热和能量转移。
随着社会经济的快速发展和技术的不断进步，浮头式换热器的研究也在不断深入。
本文将从浮头式换热器的技术特点、研究方向和应用前景等方面进行论述。
首先，浮头式换热器具有以下几个技术特点。
首先，浮头式换热器具有良好的传热效果。
由于浮头式换热器的管束采用了类似于整流罩的结构，可以减少非理想流体流动对换热效果的影响，提高传热效率。
其次，浮头式换热器具有较强的自适应性能。
由于浮头可以在一定范围内移动，可以根据实际工况自动调整换热表面之间的间隙，实现更为合理的换热效果。
再次，浮头式换热器具有较好的清洗性能。
由于浮头与管束之间的间隙较大，可以通过冲洗装置清洗管束内部，减少了清洗的难度和工作量。
在浮头式换热器的研究方向上，目前主要集中在以下几个方面。
首先，研究者们致力于提高浮头式换热器的传热强化效果。
通过优化流动导向结构和改进传热介质的性质，提高传热强化效果，减小设备占地面积。
其次，研究者们关注浮头式换热器的多尺度特性。
由于浮头式换热器中的流体传热过程涉及到多个尺度，如宏观尺度的流动可视化、微观尺度的传热过程和介质分布等，研究者们致力于构建多尺度的数值模型，实现尺度耦合的模拟和优化。
再次，研究者们关注浮头式换热器的安全性和可靠性。
由于浮头式换热器使用于各种工业领域，研究者们需要考虑设备在高温、高压和腐蚀等多种工况下的安全性和可靠性，提出相应的设计和改进方案。
最后，研究者们也在探索浮头式换热器与其他领域的结合。
例如，浮头式换热器与蒸发器、蓄热器等换热设备的结合，可以实现多种能量转化和高效利用。
浮头式换热器的应用前景广阔。
首先，浮头式换热器可以应用于新能源领域。
随着太阳能、风能等新能源的快速发展，浮头式换热器可以作为太阳能集热器和风能发电装置中的关键传热部件，实现能源的高效转化和利用。
浮头式换热器原理
浮头式换热器是一种常见的换热设备，它主要由壳体、管束、浮头、管板和管
束固定装置等部分组成。
在工业生产中，浮头式换热器被广泛应用于化工、石油、电力、冶金等领域，用于液体之间或气体与液体之间的换热传热。
浮头式换热器的工作原理是利用管束内流体与壳体内流体之间的传热传质，实
现热量的交换。
具体来说，浮头式换热器的工作原理可以分为以下几个步骤：首先，热量传递的两种流体分别进入换热器的壳体和管束内。
壳体内的流体称
为壳侧流体，管束内的流体称为管侧流体。
壳侧流体和管侧流体之间通过管壁进行热量交换。
其次，壳侧流体和管侧流体在换热器内部分别形成了壳侧流体区域和管侧流体
区域。
这两个区域之间通过管束进行热量传递。
壳侧流体在壳体内形成了流动路径，管侧流体在管束内形成了流动路径。
然后，浮头的作用是使得管束在换热器内可以自由膨胀和收缩，从而减小了管
束与壳体之间的热应力，延长了换热器的使用寿命。
最后，通过壳侧流体和管侧流体之间的传热传质，实现了热量的交换。
壳侧流
体和管侧流体在换热器内部分别经历了冷却或加热的过程，从而达到了预期的换热效果。
总的来说，浮头式换热器的工作原理是利用壳侧流体和管侧流体之间的传热传质，通过管束和壳体内部的流动路径，实现了热量的交换。
浮头的作用是使得管束可以自由膨胀和收缩，减小了热应力，延长了换热器的使用寿命。
浮头式换热器在工业生产中扮演着重要的角色，它的工作原理对于工程技术人员和操作人员来说都是非常重要的知识点。
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。
