第1章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本文对浮头式换热器进行了 整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，即壳侧两程，管侧四程首先，通过 换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构,然后按照设计的要求以及一系列 国际标准进行结构设计，设计的前半部分是工艺计算部分，主要设根据设计传热系数、 压强校核、壳程压降、管程压降的计算；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（如壳体、折流板、管箱固定 管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈）的设计换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备随着现代新 工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化 工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置换热器因而面临着新的挑战换热 器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用， 有时甚至是决定性的作用。
目前在发达的工业国家热回收率已达 96%换热设备在现 代装置中约占设备总重 30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约 70%其 余 30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备其中板式、螺旋板 式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速在继续提高设备热效率的同时， 促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展 浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种换热管束包括换热管、管板、折流板、 支持板、拉杆、定距管等换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有 单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料 有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等壳体一般为圆筒形，也可为方形 管箱有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等随着我国工业化和城镇化进程的 加快，以及全球发展中国家经济的增长，国内市场和出口市场对换热器的需求量将会 保持增长，客观上为我国换热器产业的快速发展提供了广阔的市场空间从市场需求 来看，在国家大力投资的刺激下，我国国民经济仍将保持较快发展石油化工、能源 电力、环境保护等行业仍然保持稳定增长，大型乙烯项目、大规模的核电站建设、大 型风力发电场的建设、太阳能光伏发电产业中多晶硅产量的迅速增长、大型环境保护 工程的开工建设、海水淡化工程的日益成熟，都将对换热器产业产生巨大的拉动。
未来散热器将会朝着更加节能环保和美观实用的角度不断创新与发展，短时期钢 制柱式散热器和铜铝复合散热器任将会是市场主流产品与选择换热器在工业生产和生活的各个领域都得到了广泛的应用，而且其功作性能的优 劣直接影响着整个装置和系统综合性能的好坏，因此换热器的合理设计极其重要，所 以一个合理的换热器应满足一下的几点要求：（1）在给定的工作条件（流体流量、进口温度等）下，达到要求的传热量和流 体出口温度；（2）流体压降要小，以减小运行的能量消耗；（3）满足外形尺寸和重量要求；（4）安全可靠，满足最高工作压力，工作温度以及防腐、防漏、工作寿命等方 面要求；（5）制造工艺切实可行，选材合理且来源有保证，以减少初投资；（6）安装、运输以及维修方便等按照设计要求，在结构的选取上，为了增大 压差校正系数，采用了壳侧两程管侧四程通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构，然后按照设计的要求以 及一系列国际标准进行结构设计在结构设计时，要考虑许多因素，例如传热条件、 材料、介质压力、温度、流体性质以及拆卸等等之后对有些部件进行强度校核并进 行对其优化设计换热设备是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多 工业部门广泛使用的一种通用设备。
在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的 10%-20%，在炼油厂中，约占总投资的 35%-40%1.1 换热设备的应用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 用非常广泛在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量又温度较高的流体传递给 温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程上的需要 此外，换热设备也是回收余热和废热，特别是低位热能的有效装置图1-1浮头式换热器实物图1.2换热器设备的分类1.2.1按作用原理分类(1) 直接接触式换热器直接接触式换热器又称混合式换热器，是利用冷，热流体直接接触，彼此混合进 行换热的换热器为增加两流体的接触面积，以达到充分换热，在设备中常放置填料 和栅板，通常采用塔状结构如冷却塔，冷却冷凝器等2) 蓄热式换热器蓄热式换热器又称回热式换热器，是借助于固体构成的蓄热体与热流体和冷流体 交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器在换热器内首先由热流体通过， 把热量积蓄在蓄热体中，然后由流体通过，由蓄热体把热量释放给冷流体由于两种 流体交替与蓄热体接触，因此不可避免地会使两种流体少量混合。
若两种流体不允许 有混合，则不采用蓄热式换热器3) 间壁式换热器它又称表面式换热器，是利用间壁将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触， 热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器间壁式换热器是工业生产中应用最为 广泛的换热器，其形式多样，如管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器4) 中间载流体式换热器它是把两个间壁式换热器由在其中循环的载流体连接起来的换热器载流体在高 温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中吸收热量，在低温流 体换热器中把热量释放给低温流体，如热管式换热器等1.2.2 按作用方式分类（1）管式换热器管式换热器都是通过管子壁面传热的换热器按传热管的结构形式不同大致可分 为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕管式换热器和管壳式换热器等蛇管式换热器 一般由金属或非金属管子，按需要弯曲成所需的形状，如圆盘形、螺旋形和长的蛇行 等它是最早出现的一种换热设备，具有结构简单和操作方便等优点按使用状态不 同，蛇管式换热器又可分为沉浸式蛇管和喷淋式蛇管两种套管式换热器是由两种不 同大小直径的管子组装成同心管，两端用 U 形弯管将他们连接成排，并根据实际需要， 排列组合成传热单元，换热时，一种流体走内管，另一种流体走内外管间的环隙，内 管的壁面为传热面，一般按逆流方式进行换热。
两种流体都可以在较高的温度、压力、 流速下进行换热套管式换热器的优点是结构简单，工作适应范围大，传热面积增减 方便，两侧流体均可提高流速，使传热面的两侧都可有较高的传热系数；缺点是单位 传热面的金属消耗量大，检修、清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接处容易造成泄漏 管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备在圆筒形壳体中放置了许多管子组成 的管束，管子的两端固定在管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行为了增加流体在 管外空间的流速并支撑管子，改善传热性能，在筒体内间隔安装多块折流板，用拉杆 和顶距管将其与管子组装在一起换热器的壳体上和两侧的端盖上装有流体的进出 口，有时还在其上装设检查孔，为了安置测试仪表用的接口管，排液孔和排气孔等 缠绕管式换热器是芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋闲形状交替缠绕而成，相 邻两成螺旋状传热管的螺旋方向相反，采用一定形状的定距管使之保持一定的距离 缠绕状传热管可以采用单根绕制，也可采用两根或多跟组焊后一起绕制管内可以通 过一种介质，称通道型缠绕管式换热器；也可分别通过几种不同的介质，而每种介质 所通过的传热管均汇集在各自的管板上，构成多通道型缠绕管式换热器缠绕管式换 热器适用于同时处理多种介质等场合。
2）板面式换热器板面式换热器是通过板面进行传热的换热器板面式换热器按传热板面的结构形 式可分为以下五种：螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳是换热器和 伞式换热器板面式换热器的传热性能要比管式换热器优越，由于结构上的特点，使 流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热板面是换热器采用板材制 作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差第2章浮头式换热器热力计算浮头式换热器热力计算一般包括：定性温度和物性参数，初选结构，管程热力计算及流量计算，壳程换热计算，传热系数，管程压降，壳程压降压强校核2.1原始数据油进口温度油出口温度油工作压力水进口温度水出口温度水工作压力壳体内径：管箱内径：换热管规格t'=175°C1t ”=155°C1P =1 .6MPa1t '=144°C2t”=163°C2P =2MPa2D =700mmSD=750mmN①19X3 L=8m2.2定性温度和物性参数计算水的定性温度：t，+1 ” 144 +163 153 5厂t =— 2 = = 153.5°C2 2 2水的密度：p =913kg/m32水的比热：Cp =4.32kJ/kg°C2水的导热系数：k =0.686W/m°C2水的粘度： 水的柏朗特数：|i =168.8X10-62Pr=1.082油（柴油）的定性温度：-t' +1 〃 175 +155t 一 -4 1 一 一 165°C1 2 2油的密度：p=715 kg/m31油的比热：Cp =2.48 kJ/kg°C1油的导热系数：k =0.133 W/m°C1油的粘度：|d =6.4X10-41油的普朗特数：c 1000Cp R 1000 X 2.48 X 6.4 X10-4 4 4 心Pr 二 二 二 11.93i k 0.13312.3初选结构管排列方式 ：分程隔板两侧正方形，其余三角形管子外径： d =0.019m0管子内径：d=d- (2X3/1000) =0.013mi0管长： L=8m管间距：s=1.5d=1.5X0.19=0.0285m0壳体内径： D=0.7ms管束中心排管数：由公式s(N — 1) + 4d 二 D c 0 s得 N =22c总管子数：由：1.1\：N 二 N' t c得 N=400t选型：采用双壳程四管程。
2.4管程换热计算及流量计算试选传热系数：k =240 W/m2°C0传热面积：由A——0— 兀d l0得 A 0=190-91m2逆流平均温差：AtNAt - At大 小AtIn 大At小20 -19社19=19.5°C无量纲量参数：厂 t 〃一 t' 163 -144 19P 二-2 2 —t'- t，12175 -144 二巧二 0.612n t'-1"R = i t 〃-1'22二空竺二 20 二 1.05163 -144 19温差校正系数：按2壳程4管程查得屮=0.88有效平均温差：At =屮m•At 二 0.88x 19.5 二 17.16°CN设计传热量：Qo = A• k •At 二 190.91 x240x 17.16 二 786244W 00换热效率：取n =0.983600 x 786244油流量：Cp (t‘ -15 _ 2.48 x 20 x 0.98 x 1000 _ 58231kg / h11水流量：3600x786244— —34484kg / hCp (t〃 -11) 4.32 x 19 x10002 2 2管程流通截面4 管程）：管程流速：牛)扌d 2i =呼)专X O.0132 =⑷咖234484= =0.789m / sp a x 3600 913 x 0.0133 x 360022管程雷诺数：Re2p w d 913x0.789x0.01322 卜二 二 554782168 x 10 -6管程换热系数：h — 3605(1 + 0.015t )o 0.8 /(100d )0.22 2 2 i—3605 x (1 + 0.015 x 153.5) x 0.7890$ /(100 x 0.013)0.2—2385.4W / m°C2.5 壳程换热计算折流板的设计：纵向折流板中间分程，横向安置弓形折流板。
弓形折流板弓高：H 二 0.20D 二 0.20 x 0.70 二 0.14ms折流板间距：B = ―S = = 0.233m3 3壳程流通截面：a=I BDs（1 -牛）=2x o.23 x 0-70 x （1 -般）=o.27 m 2壳程流速：G 58231+w =垒00 = I600 = 0.0838m / s1 p a 715 x 0.02711壳程量流速W =p w = 715 x 0.838 = 599kg / m2s 1 1 1壳程当量直径：D2-Nd 2 0.702-400x0.0192d = —s = = 0.046me^-0Ndt400 x 0.019壳程雷诺数：ReWd—1~.1e = 599 X °.°46 = 430536.4 x10 -4切去弓形面积所占比例：查得af = 0.0145aT壳程传热因子：查得 j = 96s管外壁温度：t '假定后再复核，设t ' =160°CW1 W1壁温下的粘度：卩=11.6 x 10 -4 Pa - sW1粘度修正系数：. u 6.40 = (2X)0.14 = ( )0.14 = 0.921 u 11.6W12.6 传热系数水侧污垢热阻：r二17.2X10-5m2°C/W1油侧污垢热阻：r = 52.0 x 10 -5 m2°C/W2管壁热阻：r忽略总传热热阻：1 d 1 dr = + r + rf + •—0£ h 1 2 d h d1 i 2 i= - + 0.000172 + 0.00052 x 0019583.5 0.0131 0.019+ X2385.4 0.013传热系数：=0.00326m 2 °C / W11k = = = 306.7j r 0.00326£传热系数的比值：k 306.73067 = 1.28240管外壁热流密度：786244管外壁温度：tW1q1Q^ = =4118W/m2「CN 兀d l 400 x 兀 x 0.019 x 8t0q (丄 + r ) = 175 - 4118 x (1h11躺+0.000172) =167・2°c误差校核：—t =167.2—160=7.2°CW1AtW=tW1误差不大，不必再重算。
2.7 管程压降壁温：tW21 1=t - q ( + r ) = 153.5 + 4188x( + 0.00172) =161.3°C1 1 h 1 583.51壁温下水的粘度：卩=80.3x10-5Pa・Sw2管程摩擦系数：查得乜=0.02i管子沿程压降：LAP =(严)-分)-2p d2iW2c=(°.789 x 913)2 x!x± x 匹=141313Pa2 x 913 0.013 0.99回弯压降：APrW2=京2)-4n进出口管处质量流速：W = p w 2N2 进出口进出管口处压降：=(°・789 x 913)x 4 x 4 = 4546.9Pa2 x 913=913 x 1.22 = 1314.7kg / m 2 sW 1314.7 2AP = (f) x 1.5 = x 1.5 = 1419.9 Pan 2 2 p 2 x 9132管程结垢校正系数：根据r2及①19 x 3得申_= 1.2管程压降：d2AP = (AP +AP)讪 +AP = (1413.3 = 4546.9) x 1.2 +1419.9 = 23834Pa2iN22.8 壳程压降当量直径：fd'eD2 - N d 2=—s t 0 D + Nd t0雷诺数：Wd' 1——e1=皿 一 4°° x °.°192 = 0.0427m0.702 + 400 x 0.019=599 x °427 = 399656.4 x10-4壳程摩擦系数：查得g°二0.27管束压降：AP0（W2 D （n +1）］ 8二（―）［s B ］-° 二卩 d' 申1 e 1込）［°70（33 + °］x （凹）二2 x 715 d' 0.9241043.3Pa管嘴处质量流量：W =p w2 = 715 x1.52 = 1608.8kg / m2 sN1 进出口进出口管压降：W 2 1608.82AP = ［-n^ ］ x 1.5 = x 1.5 = 2714.9 PaN 2 p 2 x 7151导流板阻力系数：取g = 5ip导流板压降：AP =［陰］xg = 1608.82 x5 = 9049.8Pa ip 2 p ip 2 x 7151壳程结垢修正系数：查表取0 = 1.38d0壳程压降：AP = AP 0 +AP +AP = 41043.3 x 1.38 + 9049.8 + 2714.9 = 68404Pa 1 0 d 0 ip N12.9 压强校核管程工作压力P = 2.0MPa，查表得[AP ] = 2.5MPa 22壳程工作压力P = 1.6MPa，查表得[AP] = 1.8MPa11 压强校核：AP2 < [AP2]符合要求AP < [AP ]符合要求11第 3 章 结构设计 结合热力计算确定换热流程、面积、排列方式、壳体、管箱、固定管板、分程隔 板、以及其他零部件。
3.1 换热流程设计采用 2 壳程 4 管程的 2-4 型换热器由于换热器尺寸不大，可以用一台，未考虑采用多台组合使用管程分程隔板采用丁字型结构，其主要优点是布管紧密壳体分 程采用纵向隔板管程的分程隔板采用丁字型结构如图 3-1 所示，其主要优点是布管紧密3.2 管子和传热面积换热管除要求具有足够的强度外，当采用胀管法固定时，还要求管子有良好的塑 性，避免因胀接而产生裂缝焊接固定时，要求管子可焊性好，一般采用优质碳钢， 以保证管子质量，一般对于无腐蚀性或腐蚀性不大的流体可采用 10 号钢和20 号钢管， 在强腐蚀性流体的情况下，可采用不锈钢、钢、铝等无缝管，在强腐蚀性流体的情况 下，可采用石墨管、聚四氟乙烯管等由于水、油腐蚀性不大，故可采用碳钢，现选 择 20 号钢的无缝钢管根据设计要求采用①19x3的无缝钢管管子总数为 400 根其传热面积为：A 二兀d LN =冗 x0.019x8x400 二 190.91m20t3.3 管子排列方式管子在管板上的排列方式，应力求均布、紧凑并考虑清扫和整体结构的要求基 本的排列方式有五种：等边三角形：一边与流向垂直是常用的形式，与正方形排列相比传热系数高，可 节省15%的管板面积。
适用于不生污垢、可用化学清洗污垢和允许压降较高的工况；转角三角形三角形的一边与流向平行，其特点介于等边三角行和正方形两种排 列之间，不宜用于卧式冷凝器，因下方管子形成的厚度越来越厚的凝膜会使传热削弱；正方形排列最不紧凑，但便于机械清扫，常用于壳程介质易生污的浮头式换热器； 同心圆排列，用于小壳径换热器时比正三角形排列还紧凑，靠近壳体的地方布管 均匀对于多管程换热器常采用组合排列法，每程均属正三角形排列，而各层面间呈正 方形排列，以便于安排分程隔板综合比较以上几种布管方式，可采用组合排列形式，中间正方形，其余三角形 布管位置如图 3-2 示十字形的走廊是为了装设分程隔板，故有壳程流体的泄漏和旁 流的问题，共有 406 个管孔，其中 6 个孔为安装拉杆用图 3-2 管子排列3.4 壳体壳体材料除要满足一定的强度外，由于制造过程中经过卷板、冲压和焊接，故要 求材料有一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量较低的A3R钢、16MnR钢等，现选 用16M nR钢壳体内径 D =700mms壳体壁厚：X PDS + c2qae—pQ]t为壳体工作温度下的许用应力，已知壳程设计温度为220°C，则t<220°C。
w根据碳钢板许用应力，查得Q]t=167MPa©为焊缝系数，取© =0.85p = 1.2P], P]为工作压力，等于1.6MPa壁厚修正：c = 2 mm则1.2 xl.6 x 700o = + 2 = 6.8mm2 x167 x 0.85 -1.2 xl.6实取0 = 10mm，之后要用有限元分析软件ANSYS进行强度校核3.5 管箱3.5.1 封头根据压力容器设计规范采用材质为 16MnR 的标准椭圆封头，在满足强度要求的情况下，其壁厚可用以下公式计算：0= PDS + c2Q]t © — 0.5 p已知管程设计温度为200°C,则t<200°C根据碳钢板许用应力，表查得Q]t=170wp=1.2p =1.2X1.61则1.2x1.6x7500 = + 2 = 7mm2 x170 x 0.85 - 0.5 x 1.2 x1.6实取0= 12mm，之后用ANSYS进行强度校核曲面高度：h = D = D+0 = 750 +12 = 190.5mm4 4 4D-封头的平均直径直边高度 h0 = 25 mm3.5.2 壁厚pD©S1.2x1.6x7500 = s + c = + 2 = 7.02mm2Q ]叩—p 2 x 170 x 0.85 —1.2 x 1.6实取0 = 12mm，之后要用ANSYS进行强度校核。
内径： D" = 750mm 长度： L0 = 300mm3.6 固定管板外径：D] = 797mm板厚：b 二 50mm管板上开孔数与孔间距与管的排列一致管板材料选用 Q235 钢管子与管板的连接必须牢固、不泄漏、不产生大的应力变形，最常见的连接方法 为胀接，胀接只能用于工作压力低与4MPa和温度低于300°C的场合；对于高温、高 压、易燃、易爆的运行条件多采用焊接，但采用焊接容易产生热应力且间隙中流体不 流动很容易造成间隙腐蚀，采用胀焊并用的方法可以避免由于工作压力和温度都不是特别高，而且管子的间距比较大，管板和管子的连接 采用胀接换热管在管板内的胀接长度L=38mm3.7 分程隔板3.7.1 管程分程隔板管箱的分程在固定端管箱与浮头端管箱内都要安装分程隔板，隔板的布置见图 3-1，由于两端管箱不是很长，卸下清洗时不用拆下来，因此可以将隔板直接焊接在 箱体上管程隔板要考虑密封问题，它们的密封是通过在固定管板和浮动管板插隔板 的槽内安放密封填料为了保证填料能起到密封作用，隔板的长度要按安装的尺寸进 行计算3.7.2 壳程分程隔板安装壳体的分程隔板一方面要考虑到密封问题，另一方面要便于拆卸，因此采用 图 3-3 所示的装置来安装隔板，当转动偏心杆手柄，偏心杆的凸轮推动与其相接的端 头包有密封填料的板可使两端夹紧也可使其松开，便于拆卸。
对于浮头式管束要能够 拆卸必须要隔板可以拆卸因此，此装置是必须要用的隔板 偏心杆 密封填料图 3-3 壳体分程隔板3.8 折流板采用弓形折流板，材料钢板，由于壳内分程，每程均采用半弓形如图 3-4 所示 布置方式采用垂直切口流动方向图 3-4 折流板按一个壳程计算（计算过程见热力学计算）得：拱高：h 二 140mm板间距：B二230mm板数：n = 33B板厚：6 = 6mmB由于考虑到实际安装时由于第一块折流板的位置壳体接管位置的影响，在一个壳程内折流板的实际个数应为 32 个，总的折流板数为 643.9 拉杆材质为钢直径012，共6根拉杆是用来安装折流板的每个折流板最好由三个拉杆来定位其布置位置见图 3-43.10 进出口管3.10.1 管程进口管按 p w2 < 3000 取 w = 1.2m / s 则 p w = 913 x 1.2 = 1186.92 N2 N 2 2 2进出口流通截面积为：G 34484a = 2 = = 0.00807m 2n2 3600 x p w 3600 x 1186.92 N 2进出口管内径为：D = ：- a = ：- x 0.00807 = 0.101mN 2 兀 N 2 兀取用①100 x 4mm的热扎钢管。
3.10.2 管程进出口管按 p w2 < 2000 取 w = 1.5m / s1 N1 N 1则 p w = 715 x 1.5 = 1072.51 N 1 进出口流通截面积为：G 58231a = 1 = = 0.01508m 2N1 3600 x p w 3600 x 1072.51 N 1进出口管内径为：D = a = x 0.01508 = 0.139m n2 兀 N 兀取用①150 x 4.5mm的热轧钢管3.11 浮头箱外头盖内直径：D = D +100 mm = 800mm 1N外头盖同样采用材质为 16MnR 的标准椭圆形封头厚度5 = 12mm曲面高度：D D +5 800 +12 203h = = —1 = = 203mm2 4 4 4直边高度h = 25mm3.12浮头如图3-5所示为浮头端的装配图，包括碟形盖，钩圈法兰和浮动管板，由于浮动 管板要与管子胀接后从壳体一端伸到另一端，因此管板的外直径应小于壳体内径，其 主要尺寸如下：图3-5浮头结构图浮动管板外直径：D 690mm 浮动管板厚：b二500mm浮头法兰外径：D = D + 80 mm = 780mmfo N浮头法兰内直径：D = D - 2 x (50 +13) = 654 mmf1 f碟形盖内半径：L = 0.75 x D = 0.75 x 654 = 409.5mmf1厚度：8 > 80取15mm3.13补强圈在实际设计和名义厚度大于12mm时，接管D>80mm就必须加开孔补强，当壳体 g名义厚度小于或等于12mm时，接管D >50mm就必须加开孔补强。
因此对于D=100的 gg管箱接管和D =150的壳体接管都必须进行开孔补强g在补强圈标准中规定了补强圈的尺寸，按标准尺寸D =100的接管补强圈外直径 gD=210mm, D =150的接管补强圈外直径D =300mm补强圈的厚度可通过等面积补强 0 g 0法进行计算这里设定补强圈的厚度均为15mm3.14 法兰3.14.1 法兰密封面的形式压力容器和管道法兰联接中，常用的密封面型式有以下三种1）平面型密封面 密封表面是一个突出的光滑平面（又称突平面）这种密封面结构简单，加工方 便，便于进行防腐衬里但螺栓上紧后，垫圈材料容易往两侧伸展，不易压紧，用于 所需压紧力不高且介质无毒的场合2）凹凸型密封面 它是由一个凸面和一个凹面所组成，在凹面上放置垫圈，压紧时，由于凹面的外 侧有挡台，垫圈不会挤出来3）榫槽型密封面 密封面是由一个榫和一个槽所组成，在垫圈放在槽内这种密封面规定不用非金 属软垫圈，可采用缠绕式金属包垫圈，易获得良好的密封效果它适用于密封易燃、 易爆、有毒介质密封面的凸面部分容易破坏，运输与装拆时都应注意在选取密封面时综合考虑介质因素和装拆的因素，壳体法兰均采用凹凸面型密封 面，管箱接管法兰采用平面型密封面，壳体接管法兰采用凹凸型密封面。
3.14.2 壳体法兰 壳体接管采用平颈对焊法兰，由于管箱、壳体、浮头箱直径都不一样，因此在选 用法兰时，不能只按标准选取如图3-6为壳体与浮头箱的对接法兰，DN=800mm的 是按标准选取的，而DN=700的法兰是按DN800法兰螺栓孔的位置来设计其尺寸的，图 3-6 凹凸面密封法兰大致尺寸如下:DN=800mm 的法兰，D=960mm, D=915mm, D =876mm, D =866mm, H=115mm, h=35mm,123S=48mm,S =16倒圆角R=12mm,螺柱孔径r=26，配M24的双头螺柱1DN=700mm 的法兰，D=960mm, D =915mm, D =863mm, H=115mm, h=35mm, &=46mm,14S =16，倒圆角R=12mm，螺柱孔径r=26，配M24的双头螺柱1 其它的法兰装配尺寸见三维实体图3.14.3 接管法兰管箱接管采用平颈对焊法兰,如图示：图3-7接管法兰设计尺寸按化工机械标准设计,其尺寸大致如下：管箱接管：DN=100 PN=2.5MPa 时：N=132mm, K=190mm, D=235mm, H=66mm, H =12mm, S=6mm，法兰厚度 C=24mm 螺栓1孔直径L=22mm，配M20的螺栓8个壳体接管：DN=150 PN=1.6MPa 时：N=132mm, K=190mm, D=285mm, H=61mm, H =12mm, S=6.5mm，法兰厚度 C=22mm,1螺栓孔直径L=22mm，配M20的螺栓8个另外,对焊时法兰要在颈部开坡口。
3.15支座卧式设备一般采用两个鞍座这是因为基础水平高度有可能不一致,如果使用多 个支座,将会造成支座反力分布不均匀,从而引起设备的局部应力增大,因此采用两 个支座采用双支座时,一个鞍座为固定支座,地脚螺栓为圆孔；另一个鞍座为活动支座, 地脚螺栓为长圆孔,配合两个螺母,第一个螺母拧紧后,倒退一圈,然后再用第二个螺母锁紧这样，可以使设备在温度变化是自由伸缩如图示：I型ii型图3-8鞍式支座其主要尺寸为：h=200mm;l=640mm;b=150mm;11=10mm; 52e=36mm; l=460mm2=8mm;l=350mm;351b=120mm; 5 =8mm；弧长 830mm; b=200mm; 5 =6mm;3 3 4 4支座的安放位置也有一定的标准，一般支座与壳体端面的距离A<0.2L, L为壳体的长度第 4 章 安装与拆卸设计中要考虑到安装问题，各零部件的结构不能影响整个装配体的安装，对于浮 头式换热器，设计的初衷是可以拆下管束进行清洗因此也要考虑到拆卸的问题，其 安装步骤可概述如下：（1）焊接部件：将所有的焊接部件进行焊接，包括管箱，壳体，浮头箱，碟形 盖，支座等；（2）安放折流板：将拉杆的一个螺纹端拧入固定管板的螺纹孔， 6 根拉杆都装 好，然后每套入一组定距杆再装一组折流板，依次把折流板装在拉杆上，直到最后两 块折流板装上后用螺母套在拉杆的另一个螺纹端拧紧固定；（3）安装管子：将管子沿折流板的孔一根根穿入，并在固定管板上进行胀接。
另一端装上浮动管板并进行胀接；（4）安装壳程隔板：先将壳程隔板两侧的偏心杆机构装好，将壳程隔板从管束 侧面装入并将一头插入固定管板上安装隔板的槽中；图 4-1 安装示意图（5）安装壳体：将焊接好的壳体从浮动管板的那一端套入，使之前装好的组件 （如图 4-1 示）完全装入壳体内，在壳程隔板的伸出端扭动偏心杆的摇柄使隔板两侧 的密封填料挤紧，从而达到壳程的分程密封；（6）安装管箱：在固定管板端接已焊接好的管箱，将管箱法兰与壳体法兰对接 用双头螺柱连接在浮头端装上钩圈法兰和碟形盖，（钩圈法兰由两个半圆形构成， 使其安装方便）用双头螺柱连接；（7）安装浮头箱：将浮头箱法兰与壳体法兰对接用双头螺柱连接；（8）安装支座：将支座焊接到壳体上总结通过三个月的努力，我的毕业设计终于圆满完成虽然做的过程很辛苦，但是看 到自己的成果，我感到很欣慰作为大学三年的最后一道大作业—毕业设计，使我在 各个方面都有了很大的提高，收获很大具体表现在以下几个方面：通过在设计中经 常查资料提高了我们检索和查阅资料的能力；进一步扎实了所学的理论知识，对所学 基础知识和专业知识进行了一次综合应用和系统复习；思维方式和设计思想更加全面 化和系统化。
养成了勤学好问的习惯，敢于面对困难，能够独立的查找和解决问题， 也提高了自己的创新能力将理论知识和生产实际相结合，为以后的工作和学习打下 了很好的基础，但是，设计过程中仍然存在不足之处，有的问题还需要进一步展开研 究具体如下：（1）管子的胀接没有进行分析计算；（2）由于管程与壳程的分程使管子的排列不均匀，故存在旁流与侧流的问题， 此问题尚未进行分析；（3）通常在进液管口有挡板控制流速和引流，此结构尚未设计致谢首先，向尊敬的导师李老师致以衷心的谢意，在大三毕业设计期间，李老师以其 渊博的知识、开阔的思维使我在知识和能力上获得了极大的提高；更重要的是，李老 师在工作方面严谨的作风、积极进取的态度对我产生了巨大的积极影响这次毕业论 文设计李老师给予我许多帮助，在设计的选题以及设计的方法上，提供了许多宝贵的 建议李师在毕业设计期间，对我们要求严格，使我们能够基本独立完成设计任务， 培养我们独立解决问题的能力，还从自己的宝贵时间中抽时间为我们审阅设计内容， 并给予纠错，帮助改正这些帮助和教导将使我在今后的学习和工作中奋发向上、积 极进取，在学业和事业上取得更好的成绩而后更重要的，我要感谢我的母校--河南机电高等专科学校给了我三年深造的机 会，让我学到了为人的优良品质和工作所需的知识技能，让我在学识和内涵上得到提 高。
感谢河南机电高等专科学校的老师和同学们这几年来的对我的关心和鼓励老师 们课堂上激情洋溢，课堂下细心；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主 动，所有这些都让我的三年大学生活收获不少，也充满了感动感谢我的家人，他们 的支持与鼓励是得我能顺利的完成学业最后，衷心感谢在百忙之中抽出宝贵时间对我论文进行评阅的专家、学者及亲爱 的老师们！参考文献[1] 朱聘冠•换热器原理及计算[M].北京：清华大学出版社，1987[2] 史美中，王中铮•热交换器原理与设计[M].北京：东南大学出版社，1996[3] 钱颂文•换热器设计手册[M].北京：化学工业出版社，2003[4] 庄俊，徐通明，石寿椿•热管与热管换热器[M].上海：上海交通大学出版社，1987[5] 董大勤•化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，1990[6] 化工设备机械基础编写组•化工设备机械基础[M].北京：石油化学工业出版社，1978[7] 赵克勤，王秀珍，王正•石油化工容器及设备[M].武汉：华中理工大学出版社，1990[8] [美]贾瓦特M.H.化工设备结构分析与设计[M].北京：中国石化出版社，2003[9] 顾芳珍，陈国桓•化工设备设计基础[M].天津：天津大学出版社，1997[10] 黄振仁，魏新利•过程装备成套技术[M].北京：化学工业出版社，2003。