铜管_管壳式换热器设计中的几个问题.pdf

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1、第&期’总第+,期-机械管理开发!<<&年=月#$%&’()*#$%+,-*./01#2/13*1#14.*.#51#66.7.389*.#51:;%!<<&铜管———管壳式换热器设计中的几个问题李戈邹灵浩’华北工学院机械工程系山西太原<><B++>C（!<<&）<&B<

2、）换热器管子与管板的胀接目前常使换热器是实现热交换的基本设备，它的类型很多，用一种电动自动控制式胀管器，这种胀管器可自动控其中以管壳式换热器应用最为广泛，因为它具有单位制胀紧度，消除了由于欠胀造成渗漏或过胀残余应力体积传热面积大，传热效果好，结构简单，制造材料范大引起裂痕和翘曲等弊端，胀接质量比较可靠。围广，操作弹性较大等优点。其基本形式有固定管板在铜管———管壳式换热器中，铜管与管板采用的式、)型管式、浮头式和填料函式。具体胀接结构，一般参照4A"?"B=,《钢制管壳式换热铜管———管壳式换热器因铜管具有良好的导热性器》进行设计。

3、和塑性，及黄铜对碱性溶液的耐蚀性高等优点，在电!管板的设计力、化工等行业应用较多，如电厂凝汽器和热网加热器管壳式换热器管板一般均为平板平管板上开孔装等。然而，目前我国只有钢制的管壳式换热器设计标设管束，管板又与壳体相连’法兰连接或焊接-。管板准。没有铜管换热器的设计标准，下面就铜管换热器受的载荷除管程和壳程压力外，还承受管壁和壳壁温的设计问题进行分析和讨论。差应力和作用。影响管板应力大小的主要因素有：’"-"铜管与管板的连接管束对管板的支承作用，管束对管板在外载荷作用下在铜管壳式换热器中，换热管与管板的连接主要的挠度和转角都有约束作

4、用，管束的约束作用可以减有强度胀接、强度焊接和胀焊并用三种形式，而在铜管少管板中的应力。’!-管孔对管板的削弱作用，由于管一管壳式换热器中，铜管与管板的连接，一般均采用胀板上管孔的存在，不仅使管板的整体刚度和强度减小，接型式。这主要是因为：’"-铜合金与钢的可焊性较而且在管孔边缘还产生局部的应力集中。’>-管板的差，焊接时存在下列问题：!熔点差别较大，当铜合金周边固定形式。管板周边有各种不同的固定结构，如熔化时，钢还是固态。"收缩率相差悬殊，铜和钢的线周边固定、周边简支和周边半固定等，它们对管板强度膨胀系数差别较大，焊接时在铜一钢过

5、渡区产生相当有直接的影响’&-壳壁和管壁的温度差。由于壳壁的大的热应力。#导热系数相差较大，造成了两者对热温度差而产生的温差应力，不仅使管子和壳体的应力功率要求的差别，并使熔合困难。$铜对氧的化学亲显著增加，而管板的应力也会增大。另外，当管板作为和力很大，易产生夹渣和热裂纹。%铜具有较强的吸法兰使用时产生的弯矩以及折流板间距等等对管板强气能力，易产生气孔，由于氢在铜合金焊接熔池中的溶度也有影响。解量极大，加之铜焊缝凝固结晶过程很快，极易形成扩由于影响管板强度的因素多，精确计算管板强度散气孔，另外氢和铜的氧化物’/:!8-反应生成水蒸

6、既困难又复杂。所以，目前各国确定管板强度均为近汽，而形成反应气孔。&近缝区渗透裂纹倾向大，在钢似计算公式，概括起来主在有两种：第一种是先将管板与铜合金焊接处的高温下，液态铜合金向钢中微观裂作为受均布载荷的实心园板，根据弹性理论计算园平口渗透，在拉伸热应力的作用下，产生渗透裂纹，它可板最大应力，然后再计入适当的修正系数，以考虑开孔单独存在，也可沿晶界网状分布。（!）胀接是一种采用对管板的影响，这种方法对管板作了很大的简化，对管胀管器将伸入管板孔中的管子端部直径扩大，管子产束支承作用不够，属于半经验公式。第二种是将管束生一定的塑性变形，

7、同时管板孔产生弹性变形对管子视为弹性支承，而管板则作为弹性基础上的园平板，然产生一定的回弹力来保证连接处的强度和严密性的方后根据载荷大小，管束的刚度，周边固定情况及孔的削法，在铜管———管壳式换热器中管板的硬度一般比管弱影响来确定管板的最大弯曲应力，这种方法比较全子的硬度高，在胀接时管板不易产生塑性变形，胀接质面地考虑了管束的支承和温差的影响，较接近实际情作者简介：李戈，男，",+!年生，",,+年浙江工程学院本科毕业，助教。·!"·第"期#总第$%期&机械管理开发!’’"年(月况，比较精确。我国QO+)+0(%和大多数国家都是以此

8、器的*S,值应比钢制管壳式换热器的*S,值大。但在实际法为依据进行管板设计的。在我国QO+)+0(%中基于第中考虑到它目前只是根据一些经验确定的，还有一个较二种方法分别根据固定管板式、R型管式、浮头式和填为合理的推导公式，我们近似地按