浮头式换热器-3
浮头式换热器设计简介
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(过程设备设计课程设计说明书)
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。
浮头式换热器原理
浮头式换热器原理
浮头式换热器是一种常用于工业领域的换热设备，其原理是通过将热介质从一侧传递至另一侧，实现热量的传递和能量的调节。
具体而言，浮头式换热器的工作原理如下：
1. 热介质流入：热介质从一个端口流入设备内部，通常是通过管道或管束的方式进入。
2. 内部传热：热介质在设备内部的传热管或管束中流动，与外部换热介质进行热量交换。
这里的外部换热介质可以是液体、气体或蒸汽等。
3. 浮头设计：浮头式换热器的一个特点是设备内部的浮头设计。
浮头可以根据热量传递情况自由升降，以适应不同的操作条件。
浮头的升降能够减小设备内部结垢和腐蚀的风险，同时也方便设备的维护和清洗。
4. 热介质流出：经过传热过程后，热介质从另一端口流出设备。
热介质的温度通常会发生变化，其中热量的增加或减少取决于与外部换热介质的热量交换情况。
5. 外部换热介质流动：外部换热介质也会通过设备内部的管道或管束流动，与热介质进行热量交换。
换热过程中，外部换热介质通常将热量传递给热介质或从热介质中吸收热量，以实现能量的传递和调节。
通过以上的工作原理，浮头式换热器可以高效地实现热量的传递和能量的调节。
它广泛应用于石油化工、冶金、电力、制药和食品工业等领域，以满足不同工艺过程中的热量需求。
浮头式换热器
大学《化工原理》课程设计学院：河南城建学院班级：1024091学号：姓名：程少龙指导教师：李鹰时间：2011 年 12月28 日1.设计任务书2.概述与设计方案简介换热器的类型列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。
一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。
管束的壁面即为传热面。
其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。
为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。
折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。
列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。
若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。
2.1换热器换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。
按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。
间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。
在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。
该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。
间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。
将在后面做重点介绍。
直接接触式换热器又称混合式换热器。
在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互混合传递热量。
该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许直接接触和混合的场合。
常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。
浮头式换热器
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。
浮头式换热器
圆整可取 D=400mm
5.折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的 25％， 则切去的圆缺高度为 h ＝0.25×400 ＝100(mm) ，故可取 h＝ 110 mm。
取折流板间距 B＝0.3D，则 B＝0.3×400＝120(mm)，可取 B 为 150。
折流板数 NB =
传热管长
由于 82mm 不是标准管径，因此确定 ������ =75mm ������ 经计算 符合经济流速范围 u=
qm1
ρ A
=
18850/3600 999.8× 0.785× 0.0752
=1.2m/s
故确定 ������ =75mm,u=1.2m/s ������ ②压头 在水槽液面及压力表 2 处列伯努利方程，
5.计算传热面积：
=
219917
604.3×20.38
=17.86m2
=20.54m2
四.工艺结构尺寸
1.管径和管内流速
选用ф 25×2.5 传热管(碳钢)，取管内流速 ui=1.0m/s。 2.管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数
=
18850 /(999.8×3600 ) 0.785×0.02 2 ×1
折流板间距
-1=
4500 150
-1=29(块)
折流板厚度取 6mm.
折流板圆缺面水平装配。
6.接管
壳程流体进出口接管：取接管内牛奶流速为 u＝2.0m/s，则接 管内径为
4V πu 4×4200 /(3600 ×1030 ) 3.14×2
d=
=
=26.8mm
取标准管径为 30 mm。
管程流体进出口接管：取接管内冷盐水流速 u＝1.5 m/s，则接管内 径为
《浮头式换热器》课件
智能化控制技术
利用物联网、大数据和人工智能 等技术手段，实现换热器的智能 化控制和远程监控，提高设备的 运行效率和安全性。
环保节能技术
推广和应用环保节能技术，降低 换热器的能耗和排放，满足日益 严格的环保要求。
市场前景
市场需求
随着工业生产和能源利用的不断发展，对高 效、环保、节能的换热设备需求不断增加， 浮头式换热器作为常用的换热设备之一，具 有广泛的市场需求。
市场前景
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，浮 头式换热器市场将保持稳定增长，未来市场 前景广阔。同时，市场竞争也将日益激烈， 企业需要加强技术创新和品质管理，提高产 品竞争力。
THANKS.
浮头式换热器的设
03
计与选型
设计要点
结构稳定性
浮头式换热器应具备足够的结构稳定性，能 够承受内部压力和外部载荷。
高效传热
设计时应考虑采用高效的传热元件和结构， 以提高换热效率。
流体动力学性能
应优化流道设计，减少流体阻力，提高流体 的流动性。
材料选择
根据使用条件选择合适的材料，确保设备的 耐腐蚀、耐高温和长期稳定性。
工作原理
总结词
浮头式换热器的工作原理及传热过程
详细描述
浮头式换热器通过加热或冷却管束内的流体，使管束内的流体与外部的流体进行热量交换。热量通过管壁传递给 外部的流体，从而实现热量的传递。浮头式换热器的设计使得其能够适应不同的操作条件和流体特性，具有较高 的传热效率和较小的体积。
结构组成
总结词
浮头式换热器的结构组成及各部分的作用
《浮头式换热器》PPT 课件
contents
浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)
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。