浮头式换热器结构的设计
浮头式换热器设计原油 柴油
1．设计任务书1.1设计题目列管式换热器(原油预热器)的设计1.2操作条件某炼油厂用柴油将原油预热。
柴油和原油的有关参数如下表, 两侧的污垢热阻均可取 1.72×10-4m2.K/W，要求两侧的阻力损失均不超过53.0 Pa。
101、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步骤；2、根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行换热器工艺设计及计算；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晰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 (32)1.概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,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,吸收热量。
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点，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，而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：结构简单，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，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）一、板式换热器的构造原理、特点：板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。
板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。
压紧板上有本设备与外部连接的接管。
板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。
人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。
并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。
板式换热器结构图二、螺旋板式换热器的构造原理、特点：螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽－汽、汽－液、液－液，对液传热。
它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。
结构形式可分为不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式换热器。
螺旋板式换热器结构图三、列管式换热器的构造原理、特点：列管式换热器（又名列管式冷凝器），按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1～500m2，可根据用户需要定制。
列管式换热器结构图四、管壳式换热器的构造原理、特点：管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。
广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。
特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有极其重要的地位。
换热器的型式。
管壳式换热器结构图五、容积式换热器的构造原理、特点：钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。
它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受一定工作压力，又使热交换器出水质量好。
钢壳内衬铜的厚度一般为1.0mm。
钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空，因此产品出厂时均设有防真空阀。
此阀除非定期检修是绝对不能取消的。
部分真空的形成原因可能是排出不当，低水位时从热交换器，或者排水系统不良。
浮头式换热器的设计
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。
浮头式换热器结构设计及应力分析
压力容器焊接工艺
• 焊接工艺评定 • 焊接材料 • 焊接接头分类 • 焊接坡口 • 施焊环境 • 预热 • 焊接要求 • 后热 • 焊缝返修
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应力分析
• 定义工作文件名及工作标题 • 定义材料属性及单元类型 • 建立几何模型 • 划分有限单元网格 • 施加约束条件 • 施加载荷 • 求解与结果分析
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结构设计
浮头设计
浮头是浮头式换热器内的重要构件，所 谓浮头指的是换热器两端的管板一个是固定 的，一个是浮动的 ；管束可以从壳体内抽出 来，便于清洗；管束的热变形不会受到壳体 的约束，因此消除了热应力。 但浮动管板处 容易泄露，因此密封性要求较高。 钩圈是浮头内的重要部件，为对开式结 构。此处设计的是深钩圈。材料为16MnR。
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结构设计
壳程结构设计
折流板可提高壳程介质流速，强化传热 效率 ，还具有支撑管束的作用 。 拉杆和定距管是用来固定折流板的。 挡管避免产生管间短路（管间短路对传 热效率的影响较大）。
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结构设计
滑道是为了防止管束在抽出或装入壳体 时折流板损坏。 浮头式换热器为了减少短路，强化传热， 在壳程两端的进出口增设内导流筒。 排气液口试为了回收或排除介质、空气 及凝液。
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结构设计
浮头封头为带法兰的球冠形封头，材 料为20号钢，尺寸结构如图：
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结构设计
管板设计
设计中共有两个管板，一侧为固定 管板，另一侧为浮头管板。管板一般 采用低合金钢锻造，此处管板材料为 16MnR ，固定管板厚度为60mm ，浮 头管板厚为62mm。 管板上管孔加工时要保证孔的位 置及尺寸精度。
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。
浮头式换热器的结构设计透析
浮头式换热器的结构设计透析本文主要介绍了浮头式换热器的结构特点、工作原理及使用寿命所影响的因素，同时也对浮头部分做了具体的设计与结构的阐述。
标签：浮头式冷却器；浮头结构特点；浮头设计计算0 引言换热器是广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业的一种通用设备。
在众多类型的换热器结构中，管壳式换热器是用得最为广泛的一种换热设备类型。
管壳式换热器制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压，虽然它在结构紧凑性、传热强度和单位金属消耗方面无法与板式或板翅式换热器相比，但它由于具有前述的一些优点，因而在化工、石油、能源等行业的应用中仍处于主导地位。
其它的结构一般是把管子与管板连接，再用壳体固定。
它的型式大致分为固定管板式，釜式浮头式，U型管式，滑动管板式、填料函式及套管式等几种，其中浮头式换热器受到广泛的应用主要特点是浮头端，其实形式可分为填料函式、钩圈式、带有套环的填料函式三種：①填料函式浮头是为解决温差膨胀而设计的。
②钩圈式浮头中，管板夹在可拆卸的部分环和盖板之间。
③带有套环的填料函浮头，其套环填料由后端封头的螺栓压紧，管束与壳体之间的间隙比较小。
现在要介绍的就是钩圈式浮头换热器。
1 浮头式换热器结构特点1.1 浮头的结构浮头式换热器，两端管板中有一端是两个容器法兰对夹式连接的，另一端可相对管板自由移动，这端称为浮头。
浮头由浮动管板、钩圈和浮头端盖组成，结构是可以拆连接。
管束可从对夹式容器法兰那侧抽出（也有设计成不可拆的），这种结构的好处在于管束与壳体不受热变形的约束，更不会产生热应力，相对来说为检修、清洗提供了方便。
在钩圈与浮头法兰依靠凹凸密封面配合，之间钻孔并套丝或焊设多个螺柱均布，分程隔板与浮头法兰密封面相通并位于同一端面并且管板凹面相匹配，该浮头法兰与无折边球面封头组配焊接为浮头盖。
其法兰螺孔与浮头管板的螺孔或螺柱相组配，用螺栓或螺帽紧固压紧浮头管板凹型与浮头法兰凹型槽及分程凹槽及其垫片，该结构必要时可适当加在浮头自由端那部分管板的厚度，和直径及圆筒的内径，可根据热力计算确定流速来其调整。
《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
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换热器试压方案(4篇)
换热器试压方案一、浮头式换热器的概述浮头式换热器的一端管板是固定的。
与壳体刚性连接，另一端管板是活动的，与壳体之间并不相连。
活动管板一侧总称为浮头，浮头式换热器的管束可从壳体中抽出，故管外壁清洗方便，管束可在壳体中自由伸缩，所以无温差应力；但结构复杂、造价高，且浮头处若密封不严会造成两种流体混合。
浮头式换热器适用于冷热流体温差较大(一般冷流进口与热流进口温差可达110℃)，介质易结垢需要清洗的场合。
二、浮头式换热器的总体结构三、浮头式换热器的特点1、浮头式换热器的优点(1)管束可以抽出，以方便清洗管、壳程。
(2)介质间温差不受限制。
(3)可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450°，压力小于等于____mpa。
(4)可用于结垢比较严重的场合。
(5)可用于管程易腐蚀场合。
2、浮头式换热器的缺点(1)小浮头易发生内漏。
(2)金属材料耗量大，成本高____%。
(3)结构复杂。
三、浮头式换热器的应用浮头式换热器适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。
四、浮头式换热器的导流结构为使壳程进口段管束充分传热，浮头式换热器可采用内导流或外导流结构。
1、内导流浮头式换热器内导流筒换热器是在换热器的壳程筒体内设置了内导流筒使换热器的前或后端未加导流筒前难以利用换热的换热管得以充分利用，从而增大换热器的有效换热面积。
2、外导流浮头式换热器外导流式换热器是在原换热器的壳程筒体上增加一个放大筒节用以扩散壳程流体，并使流体从换热器壳程的两端进入壳程，从而避免了在换热器布管时考虑布管弓形的高，而使增加了同规格上换热器的布管数目并有效利用了换热器前后端的换热管从而增大了有效换热面积。
换热器试压方案（二）【关键词】换热器____【论文摘要】依据：《石油化工换热器设备施工及验收规范》sh3532-95《中低压化工设备施工与验收规范》hgj209-83《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》gb50236-98《石油化工施工安全规程》sh3505-99换热器设备装配图；业主提供的施工程序文件；一、依据：《石油化工换热器设备施工及验收规范》sh3532-95《中低压化工设备施工与验收规范》hgj209-83《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》gb50236-98《石油化工施工安全规程》sh3505-99换热器设备装配图；业主提供的施工程序文件；二、施工工艺程序：三、方法：1、施工准备：1-1、施工现场的“三通一平”已具备，设备基础已中交合格；1-2、施工方案已编制，并已审批；1-3、施工所需的机具、人员已经到位；1-4、所有用于测量的仪器已进行校核，并在使用合格周期内。
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毕 业 设 计 说 明 书
设计 Q 扣 1：1459919609 Q 扣 2：1969043202 学 专 题 院： 业： 目：
浮头式换热器的设计
指导教师：
职称: 职称:
20**...................................................................................................................................................... 21 前言..................................................................................................................................................................... 1 1 热力计算......................................................................................................................................................... 1 1.2 定性温度和物性参数计算.......................................................................................................................2 1.3 初选结构...................................................................................................................................................2 1.4 管程换热计算及流量计算.......................................................................................................................3 1.5 壳程换热计算...........................................................................................................................................4 1.6 传热系数...................................................................................................................................................5 1.7 管程压降...................................................................................................................................................6 1.8 壳程压降...................................................................................................................................................7 1.9 压强校核...................................................................................................................................................8 2 结构设计......................................................................................................................................................... 9 2.1 换热流程设计...........................................................................................................................................9 2.2 管子和传热面积.......................................................................................................................................9 2.3 管子排列方式...........................................................................................................................................9 2.4 壳体.........................................................................................................................................................10 2.5 管箱......................................................................................................................................................... 11 2.5.1.封头.................................................................................................................................................. 11 2.5.2.箱壳.................................................................................................................................................. 11 2.6 固定管板................................................................................................................................................. 11 2.7 分程隔板.................................................................................................................................................12 2.7.1 管程分程隔板..................................................................................................................................12 2.7.2 壳程分程隔板..................................................................................................................................12 2.8 折流板.....................................................................................................................................................12 2.9 拉杆.........................................................................................................................................................13 2.10 进出口管...............................................................................................................................................13 2.10.1.管程进出管....................................................................................................................................13 2.10.2.壳程进出口管................................................................................................................................14 2.11 浮头箱................................................................................................................................................... 14 2.12 浮头.......................................................................................................................................................14 2.13 补强圈...................................................................................................................................................15 2.14 法兰.......................................................................................................................................................15 2.14.1 法兰密封面的型式........................................................................................................................15 2.14.2 壳体法兰........................................................................................................................................16 2.14.3 接管法兰........................................................................................................................................16