论文总字数：21792字

摘 要

本次设计的题目为浮头式换热器。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗。在化工工业中应用非常广泛。

设计的前半部分是工艺计算部分，主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行换热器的选型，校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。设计的后半部分则是关于结构和强度的设计，主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。最后设计结果可通过6张图表现出来。关于浮头式换热器设计的各个环节，设计说明书中都有详细的说明。

关键词 换热器 浮头 管壳 法兰 管板

Design of floating head type heat transfer oil cooler

Abstract

The topic of my study is the design of floating head heat exchanger. The floating head heat exchanger is a special type of tube and shell heat exchanger. It is special for its floating head. One of its tube sheet is fixed， while another can float in the shell， so called floating head. As the tubes can expand without the restriction of the shell， it can avoid thermal stress. Another advantage is that it can be dismantled and clean easily . It is widely used in chemical industry. 

The first part of design is the technology calculation process. Mainly, the process of technology calculate is according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area, and then, select a suitable heat exchanger to check heat transfer coefficient just for the actual heat transfer area .Meanwhile the process above still include the pressure drop and wall temperature calculation . 

The second half of the design is about the structure and intensity of the design. This part is just on the selected type of heat exchanger to design the heat exchangers components and parts ,such as vesting baffled plates, the distance control  tube, circle hook, tube boxes. This part of design mainly include： the choice of materials identify specific size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the thickness calculation of floating head planting and floating head large, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through six maps to display. The each aspects of the floating head heat exchange has detailed instructions in the design manual.

Key word: heat exchanger；floating head；tube and shell；floating head planting；

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 课题背景 1

1.2 管壳式换热器的简介 1

1.2.1 管壳式换热器的应用 1

1.2.2 管壳式换热器的工作任务 2

1.2.3 管壳式换热器的分类 2

1.3 浮头式换热器的结构及优化 2

1.3.1 浮头式换热器的结构特点 3

1.3.2 浮头式换热器的优缺点 3

1.3.3 浮头式换热器的工艺要点 3

1.4 浮头式换热器的适用范围 4

1.5 浮头式式换热器国内外研究与发展 4

1.6 管壳式换热器的强化传热 5

1.6.1 改变传热面的形状 6

1.6.2 加入扰动促进体 6

1.6.3 折流挡板及支撑物 7

1.7 课题的意义 7

第二章 换热器的应用与工艺 8

2.1 冷却器设计的基本流程 8

2.2 冷却器设计存在的常见问题 9

第三章 热力计算 12

3.1 流体走向的选择  12

3.2 原始设计参数 12

3.3 流体的物性参数 13

3.4 传热量及平均温差 14

3.5 估算传热面积及传热面结构 15

3.6 管程计算 18

3.7 壳程结构及壳程计算 19

3.8 需用传热面积 23

3.9 阻力计算 24

3.10 导热油冷却器结构设计 27

第四章 结论与展望 32

4.1 结论  32

4.2 展望  32

参考文献 33

符号表 35

致 谢 36

第一章 绪 论

1.1 课题背景

在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。这种设备统称为换热器。在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。换热器就是用来进行这些热传递过程的设备^[1]，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速发展的化工炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。

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