主要结论和研究内容如下：

设计一台低变气水冷器，首先进行冷却器的工艺设计，确定选用的管壳式换热器的类型、换热器管型、流体的走向和流体的流向、确定相关的冷却介质，最后给出相关的理由。低变气的物理特性对于工艺设计计算有一定的影响，而工艺设计的结果又直接影响到后期的制图，所以为了做出正确选择，需要查询很多的国标和文献。

处理完基本数据，接着对低变气水冷器进行结构设计，初定换热系数，管子选择合适的尺寸，计算换热面积，低变气水冷器管程和壳程的相关结构尺寸，通过管子的排布确定壳程的尺寸，管子的布置尽量要均匀合理，以免导致受热不均引起的应力[2]。

1.2  课题研究的意义

低变气是在低温状态下发生变化的气体，其主要用于工业合成氨的工艺中。几十年来,高效换热器的开发与研究一直是人们关注的课题。换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用，使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视，各种研究成果不断涌现。[3]各式各样结构和种类的换热器在现代快速发展的经济下如雨后春笋般不断的涌现出来。这些新型的换热器不仅在结构上采用新设计出来的，而且采用了许多耐高温、高压的新材料。本次课程设计针对换热器中的浮头式换热器进行计算设计，目前，节能减排作为我国重要的发展方向，设计出一款高效节能的换热器也是换热领域研究的热门点。所以本次设计的低变气水冷器最终目标也是能够有效的利用可用资源，高效率的进行换热，将可利用的资源合理进行能源交换，达到将能源的利用率尽可能的提高，达到高效的同时节约能源使用的效果。

此次毕业设计在老师指导下独立完成，通过在学校学到的化工设备理论知识，结合课程设计实践环节中学习到的经验，从而解决设计中出现的各类问题，最终设计完成一套完整的毕业设计。通过完成本次毕业设计，让自己对常规换热器的设计要求有了详细的了解和掌握，把在课本中所学到的知识应用到实际设计中去，为以后的深造学习和设计工作打下扎实的基础。

1.3  国内外课题的研究进展与主要成果

换热器在经济和工业生产领域中对产品质量的好坏、能量利用率的高低以及经济性和可靠性有着举足轻重的作用。伴随着工业装置越来越大型化，高效化，换热器也随之变得大型化，发展方向也向着低温差设计和低压力损失设计发展。当今换热器的发展以计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、传热促进技术的发展及新型换热器开发等形成了一个高技术系统[4]。强化传热的主要目的就是提高换热器的传热能力、将换热系统的热效率提高到最大、将使用过程中需要的费用降低，从而提高经济效益或者设计出一些在特殊条件下可以工作的换热设备。强化传热已发展成为第二代传热技术，并已成为现代热科学中一个十分引人注目的、蓬勃发展的研究领域。[5]

国内换热器的发展主要有以下四方面，一是强化传热的发展，人们想尽各种办法实施强化传热,归结起来不外乎两条途径:

(1) 改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各种形状的插入物。改变传热面的形状有多种,其中用于强化管程传热的有:螺旋槽纹管、横纹管、螺纹管、缩放管、旋流管和螺旋扁管等。

(2) 改变管内插入物的种类,如螺旋线、螺旋片、纽带、错开纽带、静态混合器、交叉锯齿带、球体内插件和丝网内插件等[6]。二是O形环密封胎具试压，大量施工实践证明，O 形环试压胎具具有密封效果好、 通用性强、 结构灵活合理、 装配简便、 造价低等优点，极大地提高工作效率。根据橡胶 O 形环特点，进行了大量的试验，制造出满足试压要求的胎具。[7]三是紧凑型换热器技术，紧凑型换热器在许多新兴的技术领域如核能和太阳能等新能源技术宇航技术及超导技术中的应用也有待研究开发。[8]四是基于结构改进的新型换热器的发展。着对换热器强化传热技术和换热器现代设计研究方法的飞速发展，换热器结构有了较大的改进和发展[9]。螺纹管换热器[10]，扁管壳式换热器[11]，和空心环管壳式换热器[12]，扭曲扁管换热器[13]，一般认为，当雷诺数在小于4000时，扭曲管换热器有非常好的传热综合表现[14]