浮头式换热器设计说明书

武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（论文）说明书论文题目BES-900-1.0-165-4.5/25-2Ⅱ浮头式换热器设计学号1002050314学生姓名刘成专业班级10过程装备与控制工程03班指导教师刘丽芳总评成绩2014年6月1日武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计1目录摘要......................................................................2Abstract..................................................................3绪论......................................................................4一换热器的简单介绍.......................................................4二换热器的应用...........................................................4三管壳式换热器的分类及其特点.............................................4四换热器在化学工业中的应用...............................................5五换热器的选型...........................................................7第一章结构及强度计算.....................................................81.1筒体的计算............................................................81.2管箱的结构设计........................................................91.3浮头盖的设计.........................................................141.4管板的计算...........................................................271.5外头盖的计算.........................................................321.6开孔补强计算.........................................................331.7其他零部件设计.......................................................36第二章浮头式换热器的制造工艺...........................................412.1总体制造工艺.........................................................412.2管箱、壳体、头盖的制造工艺...........................................412.3换热管的制造工艺.....................................................412.4管板与折流板的制造工艺...............................................41第三章浮头式换热器的检验、安装、使用和维修..............................433.1换热管的水压试验.....................................................433.2安装.................................................................433.3使用.................................................................443.4维护.................................................................44设计总结.................................................................45致谢.....................................................................46参考文献.................................................................47附录.....................................................................48武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计2摘要换热器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。换热器的应用广泛，它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。本设计说明书是关于浮头式换热器的设计，主要是进行了换热器的结构和强度设计。这部分主要是根据设计课题和课题给定条件进行设备内各零部件（如管箱、浮头钩圈、管板、接管、折流板、隔板、定距管等）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。材料选用方面：对于主要承压元件选用Q345R为材料。由于介质是空气和水，所以选用20钢为换热管的材料。材料的选用和制造成本紧密相连，所以应该在保证设计要求的前提下尽量降低成本。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；管板；折流板；浮头法兰武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计3AbstractHeatexchangerispartofthethermalfluidheattransfertocoldfluidequipment,alsocalledheatexchanger.Heatexchangerisusedwidely,itsmainfunctionistoensurethatrequiredbythespecificprocessofmediumtemperature,andisalsooneofthemainequipmentofenergyefficiency.Heatexchangerisbutasingledevice,suchasheater,coolerandsteamcondenser,etc.;Butalsoapartoftheprocessequipment,suchasammoniasynthetictower'sheatexchanger.Thisdesignmanualisaboutthedesignoffloatingheadheatexchanger,mainlyonthestructureandintensityoftheheatexchangerdesign.Thispartmainlyaccordingtothedesigntaskandtaskwithinthegivenconditionsofequipmentparts,suchaspipeboxes,floatingheadhookring,tubeplate,takeover,baffle,baffleplateandspacerpipe,etc.)design,including:thechoiceofmaterials,thedeterminationofthespecificsize,determinethespecificlocation,thethicknessofthetubesheetcalculation,calculationoffloatingheadcoverandfloatingheadflangethickness,openingreinforcementcalculation,etc.Aspects:materialselectionfortheselectionofmainpressureelementsQ345Rformaterial.Sincethemediumiswaterandair,sochoosematerialof20steelforheatexchangetube.Theselectionofmaterialsandmanufacturingcostiscloselylinked,soshouldasfaraspossibleonthepremiseofguaranteethedesignrequirementstoreducecosts.Eachlinkoffloatingheadheatexchangerdesign,designspecificationhasadetaileddescription.Keywords:heatexchanger;Tubeplate;Baffleplate;Floatingheadflange武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计4绪论一.换热器概述换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在换热器中，至少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。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。换热器既可是一种单元设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备，根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，其重要性可想而知。二.换热器的应用在工业生产中，换热器的主要作用是将能量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，是流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足工艺流程上的需要。此外，换热器也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。例如，高炉炉气（约1500℃）的余热，通过余热锅炉可生产压力蒸汽，作为供汽、供热等的辅助能源，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗，提高工业生产经济效益。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热极力的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继面世。三.管壳式换热器的分类及其特点根据管壳式换热器的结构特点，可以将管壳式换热器分为固定管板是换热器、U型管式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器、釜式重沸器五类。特点：1.固定管板式换热器：它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体内径排管最多，造价最低，因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计5差应力存在，热膨胀会引起管子拉弯。2.U形管式换热器：结构简单，只有一个管板，密封面少，运行可靠，造价低；管束可抽出，管间（壳程）清洗方便。质量轻，适用于高温和高压的场合。缺点是管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料，由于管子需要一定的弯曲半径，故管板利用率低。3.浮头式换热器：其浮头不与外壳相连。优点是