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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=3~5mm。这样，当浮头出的钩圈拆除后，即可将管束从壳体内抽出。以便于进行检修、清洗。浮头盖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用。随着幞头式换热器的设计、制造技术的发展，以及长期以来使用经验的积累，钩圈的结构形式也得到了不段的改进和完善。
钩圈一般都为对开式结构，要求密封可靠，结构简单、紧凑、便于制造和拆装方便。
浮头式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期使用过程中积累了丰富的经验。尽管受到不断涌现的新型换热器的挑战，但反过来也不断促进了自身的发展。故迄今为止在各种换热器中扔占主导地位。 优缺点 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度，压力小于等于6.4兆帕；
（4）可用于结垢比较严重的场合； （5）可用于管程易腐蚀场合。
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三、设计条件及主要物性
3.1设计条件
由设计任务书可得设计条件如下表：
参 数 类型 柴 油（管内） 原油（管外） 体积流量 （标准kg/h） 34000 44000 进口温度 （℃） 175 70 出口温度 （℃） --- 110 3.2确定主要物性数据
Qy =Qc Wy Cpy(T1－T2) = Wc Cpc (t1－t2)
44000×2.2×（110－70）=34000×2.48×（175－t2）×0.95
柴油出口温度：
t2=126.67≈127 ℃
可取流体进出口温度的平均值。管程柴油的定性温度为
T?175?127?151 ℃ 2壳程原油的定性温度为
70?110?90 ℃ 23.2.2流体有关物性数据
t?根据由上面两个定性温度数据，查阅参考书可得原油和柴油的物理性质原油在90℃，下的有关物性数据如下： 物性 原油
柴油在151℃的物性数据如下： 物性 柴油 密度ρo 3（kg/m） 715 比热容cpo [kJ/(kg℃)] 2.48 粘度μo （Pa·s） 0.64×10-3 密度ρi 3（kg/m） 815 比热容cpi [kJ/(kg℃)] 2.2 粘度μi （Pa·s） 3.0×10 -3导热系数λ0 -1-1（W·m·℃） 0.128 导热系数λi-1-1（W·m·℃） 0.133 四、确定设计方案
4.1 选择换热器的类型
由于温差较大和要便于清洗壳程污垢，对于油品换热器，以采用
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Fe系列的浮头式列管换热器为宜。
采用折流挡板，可使作为被冷却的原油易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。
柴油温度高，走管程课减少热损失，原油黏度较大，走壳程在较低的Re数时即可达到湍流，有利于提高其传热膜系数。
五、估算传热面积
5.1热流量
Q=4.06×10 KJ/h=1.13×10W
6
6
5.2平均传热温差
?tm=
(T1?t2)?(T2?t1)=61℃
2‘
-2
-1
5.3传热面积
由于管程气体压力较高，故可选较大的总传热系数。初步设定设Ki=250 W·m·℃。根据《传热传质过程设备设计》P14，公式1-2，则估算的传热面积为
Qi1.13?106A估?'??74.1 m2
Ki?tm250?61六．工程结构尺寸
6.1管径和管内流速
选用φ25×2.5mm的传热管(碳钢管8631 密度7850kg/m3)；由《化工原理及设备课程
设计》主编（李芳）P4表1－1得管壳式换热器中常用的流速范围的数据，粘性液体流速为（0.5-1.2 m/s）可设流速u＝1m/s，用u计算传热膜系数，然后进行校核。
6.2管程数和传热管数
ns?Vi?4?di2ui34000/(715?3600)?42.07?42(根)
0.785?0.022?1按单程管计算，所需的传热管长度为
L?S74.4??22.5m ?dins3.14?0.025?42
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长 l= 7 m ，则该换热器管程数为
Np=L / l=22.5/7≈4（管程）
传热管总根数 N = 42×4= 168 （根）。
单根传热管质量m??钢l?d0?＝7850×7×3.14×0.0225×0.0025=9.705kg
6.3 平均传热温差校正及壳程数
依《化工单元操作课程设计》主编（柴诚敬）P61
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平均传热温差校正系数
R＝
T1?T2175?127?＝1.2
t2?t1110?70P＝
t2?t1110?70?＝0.381
T1?t1175?70依《化工单元操作课程设计》主编（柴诚敬）P53，表查得，
??t?0.9
△tm=??t×△tm =61×0.92=54.9 ℃
’
由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。
6.4 传热管的排列和分程方法
采用组合排列法，即每程内均按正四边形排列，其优点为管板强度高，流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高，相同的壳程内可排列更多的管子。查《化工原理课程设计指导》主编（任晓光）P20， 管间距，取管间距：
t ＝1.25d=1.25x25=32 mm 。P22
S=t/2+6=32/2+6=22 mm
取各程相邻管的管心距为44mm。
6.5 壳体内径
采用多管程结构，取管板利用率η=0.7，由《化工原理课程设计指导》主编（任晓光）P33，得壳体内径为
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D =1.05tn/?=1.05×32×168/0.7=520 mm ,
查阅《化工原理课程设计指导》P33：热交换器标准尺寸，取D =600mm。
6.6折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25×600=150 mm ，故可取h=150 mm。上书P34
取折流板间距B=0.6D，则B=0.6×600=360 mm。 取板间距H＝150mm，则：
折流板数 NB=
传热管长7000－1=－1=18.44≈19 块
折流板间距360折流板圆缺面水平装配。
6.7其他附件 由《化工设备机械基础》P215 7-10知
选择直径为10mm的拉杆4根。
6.8接管
（1）壳程流体进出口接管
取接管内液体流速u1=0.5m/s, D1?4v??u14?44000/(3600?815)=0.195(m)
3.14?0.5圆整后取管内直径为200mm.
(2) 管程流体进出口接管
取接管内液体流速u2=1m/s,
D2?4v??u24?34000/(3600?715)?0.129(m)
3.14?1圆整后取管内直径为150mm
七．换热器核算
7.1热量核算
7.1.1壳程表面流传热系数
对于圆缺形折流板，可采用克恩公式。由《化工原理课程设计》P57得
αo = 0.36其中：
λoμRe0.55Pr1/3(o)0.14 deμw9页- 25 -