浮头式列管换热器讲解
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。
浮头式换热器工作原理
浮头式换热器工作原理浮头式换热器是一种高效且广泛应用于各行各业的换热器，其工作原理主要基于对流传热与对流对换传热两种方式，下面将详细介绍其工作原理。
浮头式换热器的基本构造是上下两个胆体，下胆体为周转胆，上胆体为浮动胆，二者之间用密封圈密封连接。
由于上胆体可以任意升降，因此传热面积在传热过程中可以随着介质流量的变化而改变，从而适应不同工况下的换热需求。
浮头式换热器工作时，第一步是将两种介质分别进入到周转胆与浮动胆中，流体分别在两个胆体内部流动。
在传热过程中，流体在胆体内部产生湍流，从而促进换热。
其次，两种介质的传热方式分别为对流传热与对流对换传热，我们先来介绍对流传热。
对流传热是介质流动过程中由于流体温度和速度的不均匀所引起的传热现象。
对流传热的传热系数比传热面在静止状态下要大很多，因此在换热器中利用对流传热进行换热是非常常见的。
另一种介绍的是对流对换传热。
对流对换传热是介质流经换热器时，在流体与传热面之间形成的边界层内，发生的传热现象。
当流体与传热面接触时，由于流体的传热性能通常比传热面差，因此无法完全将热量传递给传热面，在边界层内产生温度梯度形成热阻，同时流体与传热面之间的传热模式由传热过程中的对流传热转变为对流对换传热。
除了以上介绍的换热方式外，浮头式换热器还采用了流动态配技术，即在换热器中控制不同介质的流量使其达到最佳匹配状态，增强传热效果。
因此浮头式换热器具有高效、省能、耐腐蚀、自动调节等优点。
此外还有一点需注意的是，浮头式换热器在使用过程中一定要注意流体的传热性能。
如果传热过程中产生的温度梯度过大，则会造成传热面局部温度过高，热应力过大，从而导致传热面变形甚至失效。
因此，在使用浮头式换热器时一定要进行有效隔热措施，保证其正常工作。
总之，浮头式换热器作为一种高效的换热器设备，在众多行业中应用广泛。
其工作原理基于对流传热和对流对换传热，采用流动态配技术，可以适应不同工况下的换热需求，效率高、节能、耐腐蚀。
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》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PN1.6DN500讲解
摘要本设计说明书介绍了题目为PN1.6DN500冷却器的设计过程，并简要论述了它的运用场合、特点和制造加工工艺。
本文首先以给出的技术特性与工艺参数为基础，利用传热原理等理论进行工艺计算，确定了内导流浮头式冷却器的基本型号BES 500—1.6—55—3/19—2Ⅱ；再依据GB150—1998《钢制压力容器》和GB151—1999《管壳式换热器》等标准着重对浮头式换热器各零部件进行了结构设计与强度校核，包括筒体、管箱、浮头法兰、浮头盖、管板以及开孔补强等部件及元件；最后，介绍了内导流浮头式换热器的检验、安装、使用与维修等内容。
关键词：传热系数内导流筒浮头法兰弓形折流板浮头式换热器AbstractThis design specifications introduces the design process of PN1.6 DN500 cooler, and expounds briefly the utilization situation、characteristic and manufacture process. Firstly, It is based on physical technical characteristic and technology parameter given in the production that the technology calculation is done by making use of fundamentals about heat transfer process in order to define the model of floating-head type cooler with inner diversion tube,which is BES 500—1.6—44.9—3/25—2Ⅱ. Then, the structural design and intensity examination about most of components in heat exchanger are carried out by means of standards, such as GB150—1998<Steel pressure vessels> and GB151—1999<shell and tube heat exchanger>，including tube body、tube box、floating head flange、floating head cover、the tube plate as well as reinforcement for opening and so on. Finally, it is also related to inspection、installation、operation and maintenance about floating-head type heat exchanger with inner diversion tube.Key word: heat transfer coefficient ；inner diversion tube ; floating head flange；flow resistance；segmental baffle；floating-head type heat exchanger ;目录摘要 (I)Abstract....................................................... I I 绪论. (1)第一章方案论证 (5)1.2 经济合理性 (7)1.3 结构可操作性 (7)第二章结构及强度设计 (9)2.1 筒体结构设计及计算[1] (9)2.1.1. 筒体厚度计算 (9)2.1.2 筒体的强度校核和水压试验 (10)2.2 管箱结构设计 (11)2.2.1封头的材料及形式选择[14] (11)2.2.2标准封头壁厚计算 (11)2.2.3管箱应力校核 (12)2.2.4 管箱的结构设计 (12)2.3 管箱法兰设计 (13)2.3.1 法兰选用[5] (13)2.3.2垫片选用[8] (13)2.3.3螺柱与螺母选用[5] (14)2.3.4管箱法兰计算及校核[2] (14)2.4 钩圈式浮头的设计 (19)2.4.1 钩圈式浮头的结构尺寸计算 (19)2.4.2 浮头盖的设计计算 (20)2.4.3浮头钩圈的设计计算 (28)2.5 换热管及管板的设计 (28)2.5.1、换热管的设计 (28)2.5.2 换热器管板设计 (30)2.6 外头盖设计 (35)2.6.1 外头盖侧法兰选用[10] (35)2.6.2.外头盖法兰选用[5] (36)2.6.3.外头盖垫片及其它[9] (36)2.6.4 外头盖封头的设计[14] (36)2.7 开孔补强设计[1] (37)3.7.1 补强判别 (37)2.7.3．封头开孔补强计算 (39)2.8 其他零部件设计[2] (40)2.8.1拉杆设计 (40)2.8.2 分程隔板设计 (41)2.8.3 定距管设计 (41)2.8.4滑道设计 (41)2.8.5 折流板的设计计算 (41)P) (43)2.8.6. 防冲板设计(GB151- 1999,762.8.7. 内导流筒的选用 (43)2.8.8. 防短路结构设计 (43)2.8.9. 鞍式支座的选用[11] (44)2.8.10. 预防管束发生振动破坏的措施 (45)第三章浮头式换热器的制造、检验与验收 (46)3.1浮头式换热器制造、检验与验收要求 (46)3.2浮头式换热器的制造工艺[4] (46)3.2.1主要零部件的加工工艺 (46)3.2.3 浮头式换热器的焊接工艺 (49)3.2.4 浮头式换热器的涂漆工艺 (51)3.3浮头式换热器的检验与验收 (51)3.3.1 换热器常见的试验工艺及要求 (52)3.3.2 浮头式换热器的检验工艺 (52)第四章浮头式换热器的安装、使用与维修 (54)4.1浮头式换热器的安装要求 (54)4.2浮头式换热器的使用与维修[4] (54)4.2.1浮头式换热器使用时常见的几种破坏形式 (54)4.2.2浮头式换热器的维修 (55)第五章分析与总结 (56)设计小结 (57)参考文献 (58)致谢 (59)绪论过程设备在生产技术领域中应用非常广泛，是化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、能源、纺织、宇航、城建、国防、海洋工程等传统部门所必需的关键设备。
浮头式换热器工作原理
浮头式换热器工作原理换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、电力、制药、石油等行业。
换热器的工作原理是利用热量的传导和对流，将热量从一种介质传递到另一种介质，以达到加热、冷却和恒温控制的目的。
浮头式换热器是一种常见的换热器类型，本文将介绍浮头式换热器的工作原理及其应用。
一、浮头式换热器的结构浮头式换热器是一种管壳式换热器，由壳体、管束、浮头、管板、支撑件等组成。
其中，壳体是一个封闭的容器，通常由碳钢、不锈钢等材料制成。
管束由一组平行排列的管子组成，通常为无缝钢管、铜管或不锈钢管。
浮头是一种浮动结构，可以上下移动，以适应管束的热胀冷缩和管道的变形。
管板是用来固定管束和浮头的组件，支撑件则用来支撑管束和浮头。
浮头式换热器的结构如图1所示。
二、浮头式换热器的工作原理浮头式换热器的工作原理是利用热量的传导和对流，将热量从一种介质传递到另一种介质。
其中，一种介质通过管子流动，另一种介质则在壳体中流动。
通过管子和壳体之间的热交换，两种介质的温度发生变化，从而达到加热、冷却和恒温控制的目的。
在浮头式换热器中，热量的传导主要是通过管子和壳体之间的热传导完成的。
管子和壳体之间的热传导取决于管子和壳体之间的热传导系数、管子和壳体的材料和厚度等因素。
为了提高热传导效率，通常在管子和壳体之间填充一种导热性能良好的填料，如金属丝网、金在热传导的过程中，热量还可以通过对流的方式传递。
在壳体中流动的介质可以通过流动方式（如直流、交流、混流等）和流速来影响对流传热。
流速越快，对流传热越强。
同时，流动方式也会对对流传热产生影响。
例如，直流方式可以使介质在管子中形成较长的热传递路径，从而提高传热效率。
浮头式换热器的浮头结构可以适应管束的热胀冷缩和管道的变形。
当管子受热膨胀时，浮头可以向上移动，从而保持管子的垂直度和稳定性。
当管子冷缩时，浮头可以向下移动，从而保持管子的紧密性和稳定性。
三、浮头式换热器的应用浮头式换热器具有结构简单、换热效率高、维护方便等优点，因此广泛应用于化工、电力、制药、石油等行业。
浮头式换热器
浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而 另一端的管板可在壳体内自由浮动，见下图1。 壳体和管束对热膨胀是自由的，故而两种介 质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温 差应应。浮头端设计成可拆结构，使管束有 容易地插入或抽出壳体（也可设计成不可拆 的），这样为检修、清洗提供了方便。但该 换热器结构比较复杂，而且浮动端小盖在操 作时无法知道泄漏情况，因此在安装时特别 注意其密封。
图5所示结构为管束装入或抽出时，不需先将
浮头部分拆除，检修、安装及清洗等工作均 可在壳体外进行，比较方便。但是该结构的 壳体直径要比上述浮头换热器增大。浮头处 结Hale Waihona Puke 可做成图5（a）和（b）两种形式。
图6是浮头换热器中又一种形式，它是一种单
程浮头换热器，在管程出口处采用填料函结 构。图6（a）的结构在设计时应考虑浮动一 端的管板外径小于壳体内径，以便管束可以 在壳体内抽出。在浮头头盖相连接的出口管， 应尽量选用标准，以利安装与制造。
浮头式换热器的浮头部分结构，按不同的 要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能 在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部 分的检修、安装和清洗的方便。图2所示结构， 其浮头部分虽可以自由移动，但管束不能抽 出壳休。优点是在相同的壳体直径下，布管 数多，换热面积增加，但对于换热管外壁要 求经常清洗的情况，不宜采用此结构形式
图3所示为钩圈结构，在设计时必须考虑浮 头管板的外径Do。该外径应小于壳体内径Di， 一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙b1=3~5 ㎜。这样，当浮头处的钩圈拆卸后，即可将 管束从壳体内抽出，以便进行检修、清洗。 浮头盖需在管束装入后才能进行装配，所以 在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要 空间。
钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作
浮头式换热器解读
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。
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目录一、设计方案简介 (3)1.1换热器的概述 (3)1.1.1换热器的分类 (3)1.2列管式换热器的概述 (3)1.2.1列管式换热器的分类 (3)1.2.1.1固定管板式换热器 (3)1.2.1.2浮头式换热器 (4)1.2.1.3填料函式换热器 (5)1.2.1.4U型管式换热器 (5)1.3换热器类型的选择 (5)1.3.1流径的选择 (5)1.3.2流速的选择 (6)1.3.3材质的选择 (7)1.3.4管程结构 (7)二、工艺流程简图 (7)三、工艺计算及主体设备设计 (8)3.1试算并初选换热器规格 (8)3.1.1确定流体通入空间 (8)3.1.2确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管换热器的形式 (8)3.1.3计算热负荷Q (9)3.1.4计算平均温差，并确定壳程数 (9)3.1.5初选换热器规格 (9)3.2核算总传热系数K0 (10)3.2.1计算管程对流换热系数 (10)3.2.2计算壳程对流换热系数 (11)3.2.3确定污垢热阻 (11)3.2.4总传热系数 (12)3.3 计算压强降 (12)3.3.1 计算管程压强降 (12)3.3.2 计算壳程压强降 (13)3.4校核壁温 (14)四、换热器主要结构尺寸和计算结果 (14)五、设计感悟 (15)六、参考文献 (16)七、符号说明 (16)附图：工艺流程图以及设备主体图1.设计方案简介1.1换热器的概述换热器（英语翻译：heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
1.1.1换热器的分类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：间壁式换热器、直接接触式换热器、蓄热式换热器。
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。
蓄热式换热器又称回流式换热器或蓄热器。
此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。
当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高后，再与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。
此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却。
其缺点是设备的体积庞大，且不能完全避免两种流体的混合。
1.2列管式换热器的概述列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。
它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。
所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。
在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。
1.2.1列管式换热器的分类1.2.1.1固定管板式换热器这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。
为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。
但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。
一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
1.2.1.2浮头式换热器换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。
其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。
其缺点为结构复杂，造价高。
1.2.1.3填料函式换热器这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。
但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
1.2.1.4 U型管式换热器U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。
管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。
其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。
优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。
1.3换热器类型的选择所设计换热器用于冷却煤油，冷却水用井水，易结垢，易腐蚀管道，所以选用浮头式换热器，浮头便于拆卸、清洗，且煤油走壳程也方便散热，与冷却介质温差较大，也避免产生温差应力产生管道变形。
1.3.1流径的选择在具体设计时考虑到尽量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧传热系数接近；在运行温度较高的换热器中，应尽量减少热量损失，而对于一些制冷装置，应尽量减少其冷量损失；管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。
参考标准：1、不洁净和易结垢的流体宜走便于清洗管子，浮头式换热器壳程便于清洗。
2、腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
3、压强高的流体宜走管内，以免壳体受压，其中冷却介质循环水操作压力高，宜走管程。
4、饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
5、被冷却的流体宜走壳程，便于散热，增强冷却效果。
6、需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
7、粘度大的液体或流量较小的流体，宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
8、若两流体的温度差较大，传热膜系数较大的流体宜走壳程，因为壁温接近传热膜系数较大的流体温度，以减小管壁和壳壁的温度差。
综合考虑以上标准，因为釜残液为煤油是易燃易爆介质，适宜走管内，这徉，只需管子采用耐高压或耐腐蚀的材料；将冷却水通入壳程空间。
1.3.2流速的选择表2.3.2 换热器常用流速的范围由于增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。
但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。
按实际需要煤油流速在0.5~1.5 m/s，井水在>0.5 m/s为宜。
1.3.3材质的选择列管换热器的材料应根据操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。
在高温下一般材料的机械性能及耐腐蚀性能要下降。
同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的材料是很少的。
目前常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。
根据实际需要，可以选择使用不锈钢材料。
1.3.4管程结构换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列，如下图所示。
(a) 正方形直列（b）正方形错列(c) 三角形直列（d）三角形错列（e）同心圆排列正三角形排列结构紧凑；正方形排列便于机械清洗。
对于多管程换热器，常采用组合排列方式。
每程内都采用正三角形排列，而在各程之间为了便于安装隔板。
2.工艺流程简图列管式换热器（浮头式换热器）工艺流程简图3.工艺计算和主体设备设计3.1计算并初选换热器规格3.1.1、确定流体通入的空间因为釜残液为煤油是易燃易爆介质，适宜走管内，这徉，只需管子采用耐高压或耐腐蚀的材料；将冷却水通入壳程空间。
3.1.2、确定流体的定性温度、物性数据，并选择换热器的形式 釜残液煤油的入口温度T 1=102 o C ，出口温度T 2=40 o C ； 冷却水井水的入口温度t 1=20 o C ，出口温度t 2=40 o C煤油的定性温度()C o m T 714010221=+=冷却水的定性温度()12040302o m C t =+=两流体的温度差C o m m t T 41==-表1. 两流体在定性温度下的物性数据如下温度/o C密度ρ/Kg.m -3 粘度μ/mPa.S比热容Cp/KJ.Kg -1.o C -1 导热系数λ/W.m-1.o C -1 0.54 4.190.662井水 30995.7 0.80074.174 0.618表1流体物性3.1.3、计算热负荷Q按釜内残液煤油计算()()736122210 4.191010240 2.29610330243600h h Q Cp W T T ⨯=-=⨯⨯⨯-=⨯⨯⨯w 忽略换热器的热损失，那么水的流量可以用热量恒算来求得：()6312 2.2961027.5/() 4.174104020c Q W kg h Cp t t ⨯===-⨯⨯- 3.1.4、计算平均温差，并确定壳程数逆流温差：()()10240402037.110240ln4020o m t C ---'∆==--122110240 3.14020T T R t t --===--，211140200.24410220t t P T t --===-- 由R 与P 的值查图，如下图图.2 PR 值图得到ϕ=0.85，故换热器为单壳程的列管式换热器，且有： 0.8537.131.5o m m t t C φ'∆=∆=⨯=。
3.1.5、初选换热器规格管内为有机液体煤油，管外为水，K 值范围在280~800W/(m 2.o C) 初选K 0=600W/(m 2.o C)，且产量不算太大，故初选换热器的规格如下：表. 2 初选换热器规格壳径D 600mm 计算换热面积S 130m 2 管程数Np 4 管数n 368 管长L 6m管子直径192mm ϕ⨯（不锈钢管）管子排列方法正三角形换热管的实际传热面积：20131S m =该换热器所要求的总传热系数为：6200 2.29610556.513131.5o m Q K W m C S t ⨯===⋅∆⨯3.2、核算总传热系数0K3.2.1、计算管程对流换热系数i α因为742210 2.7781033024h kg W h ⨯==⨯⨯；432.7781028.2986hh W m V h ρ⨯===；2228.20.484368 3.140.01536004444hi i V m u sn d π===⨯⨯⨯⨯，在常用的0.2~0.75m/s 内39860.4840.015Re 132********.5410i i i i i u d ρμ-⨯⨯===>⨯； s mPa .2<μ；418.3662.01054.01019.4Pr 33=⨯⨯⨯==-iii Cp λμ在0.6~160之间；且6500.021ld =>，故有：()0.80.30.80.320.6620.023Re Pr 0.02313202 3.4182913.0.015o ii iW m C d λα=⨯=⨯⨯⨯=3.2.2、计算壳程对流换热系数0α壳程14.03/155.000Pr Re 36.0⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=w ed μμλα其中：0λ----------壳程流体的热导率，W.m-1.o C -1e d ---------当量直径，m0Re ----------管外流动雷诺数；μ----------流体在定性温度下的粘度Pa.s ；w μ--------流体在壁温下的粘度，Pa.s对于19mm 的管子，t=25mm；按三角形排列，故222200 3.140.01944440.0173m 3.140.019e d d d ππ⎫⎫--⨯⎪⎪⎝⎭⎝⎭===⨯ 2000.01910.30.610.0432m 0.025d A hD t ⎛⎫⎛⎫=-=⨯-= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ 那么000.02750.637m s 0.0432s V u A === 故400060995.70.6370.0173Re 1.3710800.710e u d ρμ-⨯⨯===⨯⨯在2x(103~106)之间； 36004.17410800.710Pr5.4080.618Cp μλ-⨯⨯⨯===在0.6~160之间；其中μϕμμ=⎪⎭⎫ ⎝⎛14.0w 液体被加热时，取μϕ=1.05，0.140.551/340.551/30000.6180.36Re Pr 0.36(1.3710) 5.408 1.050.0173w ed λμαμ⎛⎫=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭ 424.4610o W m C =⨯⋅3.2.3、确定污垢热阻3200.310S R m K W -=⨯⋅，425.810Si R m K W -=⨯⋅3 .2.4、总传热系数由于管内流动的是煤油，易燃且具有腐蚀性，故采用不锈钢管，W K m w ⋅=25.16λ，因此0000011αλα++++=S w w i Si i i R d bd d d R d d K43119190.0021911.72100.58102913151516.5154460--=⨯+⨯++⨯+⨯⨯2628o W m C =⋅而换热器要求的总传热系数为2556.5o W m C ⋅ 故安全系数628556.512.9%556.5-=3.3计算压强降。