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1、摘 要浮头式换热器是在热补偿方面针对固定管板式换热器缺陷进行改进的换热设备。因 为浮头式换热器的外壳的膨胀没有关系，而且管束连同浮头可以自由伸缩，所以不会产 生温差应力。因为管束可以抽出，所以管程和壳程便于清洗。因此浮头式换热器的应用 较为广泛。本篇设计是用于冷却工艺物料的浮头式换热器，把温度降到求范围内方便来实现整 个工艺流程的连续性。在设计中，首当其冲要结合设计课题来了解设计的思路,理念和论文的要求；然后 通过入口和出口处的介质温度，查出介质的比热、传热系数、粘度和密度；从而计算平 均温差，进行热量衡算并计算出流量；然后计算出传热面积，确定换热管的规格以及排 列方式。再根据传热面积算出换热
2、管数量；通过排列管子并得出换热器内径；决定流体 通过的空间。再根据污垢传热系数得出总传热系数，校核有效平均温差，从而得出实际 粘度比，最后计算出实际传热面积；然后对管程和壳程的压力降分别进行计算；要保证 压力降在允许范围内。再进行强度计算时要先进行确定入口、出口温度、工作压力，换 热器内径以及换热管直径。分别确定管程和壳程的设计温度和设计压力，计算压力；确 定设备的焊缝系数。决定设备的材料然后查出材料的物性数据；然后进行结构尺寸的计 算。所以受压元件都按照GB150和GB151的标准进行强度计算。关键词：换热器；热应力：结构；强度AbstractThe floating head type h
3、eat interchanger was aims at the fixed tube plate type heat interchanger to carry on the improvement heat equipment in the thermal compensation aspect flaw. Because the floating head type heat interchanger control may expand and contract freely together with the floating head, has nothing to do with
4、 the outer covering inflation. Thus does nit have the thermal stress, Moreover controls may extract, is advantageous for the clean tube Cheng Heke the regulation, Therefore the floating head type heat interchanger application is common.The floating head that this page is designed is in charge of the
5、 heat exchanger and used fbr the cooling craft, make temperature its is it require range in order to realize whole continuity of technological process to drop to.In the design, first unifies the design topic understanding design the mentality, the idea and the paper request. According to the entranc
6、e, the exit medium temperature, finds out the medium the specific heat, the heat transfer coefficient, the viscosity and the density. The average temperature for heat accountancy and calculated flows. Thus calculated the heat transfer area. Transferring tubes determine specifications and configurati
7、on. Figures out the recuperator tube quantity according to the heat transfer area. Figures out the recuperator tube quantity according to the heat transfer area. Arranges the pipe and obtains the heat interchanger inside diameter. The decision fluid passes space. Again obtains the total heat transfe
8、r coefficient according to the dirt heat transfer coefficient, Examines the effective mean temperature difference, obtains the actual ratio of viscosities. Calculates the actual heat transfer area. Then distinction computer shell and tube process pressure drop. Guarantees the pressure drop in the pe
9、rmission scope. Carries on when the strength calculation must determine the entrance outlet temperature first, the working pressure, the heat exchanger inside diameter and the recuperator tube diameter. Determines shell and tube process separately the regulation the design temperature and the design
10、 pressure, Pressure rating o Definite equipment welded joint coefficient. Decided the equipment the material and finds out the material the natural data. Carries on the structure size the computation. Carries on the strength calculation according to GB150 and GB151.Key words: Heat interchanger; ther
11、mal load; structure; intensity摘 要IAbstractII第1章引言1第2章 初侧油预冷器工艺设计42.1设计任务和设计条件42. 1. 1确定设计方案43. 1.2确定物性数据42.2平均传热温差校正及壳程数52. 2.1计算传热量,按柴油所需热量计算53. 2.2导热油用量54. 2. 3平均传热温差55. 2. 4平均船热温差校正系数为52.3估算传热面积62. 4工艺结构尺寸62.4. 1管径和管内流速62. 4. 2管程数和传热管数62. 4. 3传热管排列和分布方法72. 4. 4壳体内径72. 4. 5折流板82. 4. 6其他附件82. 4. 7
12、接管82. 5换热器核算92. 5. 1管程核算92. 5. 2壳程核算92.5.4污垢热阻和管壁热阻102. 5. 5传热系数KC112. 5. 6热面积裕度112.6校核压力降122.6. 1管程流动阻力（压力降）122. 6. 2壳程压力降122. 7结构设计142. 7. 1筒体内径确定142. 7. 2浮头管板及钩圈法兰结构设计142. 7. 3法兰设计142. 7. 4外头盖和外头盖侧法兰设计152. 7. 5管箱结构设计162. 7. 6垫片选择162. 7. 7座选用及安装位置确定172. 7. 8折流板布置18第3章 浮头式换热器的强度计算193.1换热器强度计算条件的确定1
13、93. 1. 1设计压力的确定193. 1.2主体材料的选择193. 2容器筒体的强度计算193. 2.1筒体计算参数及材料力学性能193. 2. 2筒体的焊接接头系数203. 2. 3容器筒体的厚度计算203. 2. 4压力试验时应力校核213. 3.1管箱封头计算参数及材料力学性能223. 3. 2管箱封头的焊接接头系数233. 3. 3管箱封头的厚度计算233. 3. 4外头盖短节、封头厚度计算243. 3. 5压力试验时应力校核253. 4容器开孔补强计算273. 4.1接管计算参数及材料力学性能273. 4.2管箱短节开孔补强的校核273. 4.3管箱短节接管口的补强计算283. 4
14、.4壳体接管开孔的补强校核303. 4.5补强计算313. 5浮头换热器管板强度计算333. 5.1设计参数的选择333. 5.2管板最大应力333. 5.3管板上管孔所占的总截面积343. 5.4管子最大应力343. 5.5 管板、管子强度校核343. 5.6浮头管板及钩圈353. 5.7无折边球封头计算35第4章结论37参考文献38致谢38第1章引言换热器的主要是用来实现物料之间热量传递并且节能的一种通用过程设 备，它主要用来对物料的加热、冷却、蒸汽、冷凝，换热器也是在化工过程中 应用比较广泛的一种工艺设备。对于换热器在石油、化工、炼油、冶金、原子 能、造船、动力、电力、电子、食品、制冷、
15、轻工、航空等相关的工业部门中 也得到了比较广泛应用，它是在生活和生产中不可或缺的重要换热工艺设备。 对于换热器的合理性、先进性和运转可靠性，它将会直接来影响产品的质量， 数量以及成本。换热器性能的优点和缺点对于能源的有效利用将会产生比较重 大的影响。然而随着工业的迅速发展，我们对能源消耗量的一直增加，因此已 经产生了一个世界性的问题就是能源紧张。对于如何来缓和能源紧张的现状， 因此世界各国都开始采取节能措施，将发展节能技术成为当前工业生产和人民 生活中一个必不可少的重要课题。在节能技术改革中换热器具有很重要的作用， 主要表现在两个方面：一方面是在生产工艺流程中对换热器进行大量的使用， 从而来提高换热器的效率，这样毋庸置疑可以减少对能源的消耗；第二个方面, 将换热器用来回收工业余热来增加设备的热效率。通过应力的目的不同可以将换热器分为加热器、冷却器、恒温器。根据传 热过程特点可将换热器分为间壁式、蓄热式、直接接触式三种。根据传热面的 结构形式可将换热器分为管式和板式。在各种各样的换热器中，不同换热器有它 们与众不同的特点，把它们应用在不同的场合,然而使用目的也不相同，有时是 为了工作介质来获得或散去有关热量；有时是为了制取或挥手来得到纯净的工 作介质；有时是为了保持工作介质的恒温；有时是为了回
