GB151固定式换热器管板应力计算与校核方法的改进

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1、GB151固定式换热器管板应力计算与校核方法的改进薛明德，黄克智。李世玉，朱国栋，徐锋(1．清华大学工程力学系，北京100084；2．中国石化工程建设公司，北京100101；中国特种设备检测研究院，北京100013)摘要：介绍了修订现行国家标准GB151-1999(管壳式换热器》时，对固定式换热器管板设计中的应力计算与校核方法的改进意见。管板应力计算方法的改进提高了计算精度并更便于使用。针对带膨胀节换热器固定管板的设计增加了两种校核工况。关键词：管壳式换热器；固定管板；设计规范；应力分析中图分类号：T一652．1；TH702文献标识码：A

2、文章编号：1001—4837(2011)08—0044—05doi：l0．3969／j．issn．1001—4837．2011．08．009AnImprovementofStressAnalysisMethodf0rFixedTubesheetsonGB151—1999XUEMing—de，HUANGKe—zhi，LIShi—yu，ZHUGuo—dong，XUFeng(1．DepartmentofEngineeringMechanics，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2．SINOPECEng

3、i—neeringInc．，Beijing100101，China；3．ChinaSpecialEquipmentInspectionandResearchInstitute，Bei—jing100013，China)Abstract：AnimprovedmethodofstressanalysisforfixedtubesheetsisproposedinordertomodifytheChinanationalstandardGB15l一1999“TubularHeatExchangers”．Theaccuracyisraisedby

4、theim—provement，whichismoreconvenientforapplication．Besides，twodesignloadingcasesareaddedtothedesignloadingconditionsforthefixedtubesheetsofexchangerwithexpansionjoint．Keywords：tubularheatexchanger；fixedtubesheet；designcode；stressanalysis步。在我国之后，自20世纪80年代以来，各工业0引言发达国家的管板设

5、计规范陆续以弹性力学和弹性基础板理论全面或部分地改进或开发了他们的计现行国家标准GB151(管壳式换热器》⋯中算方法j。近年来，随着工业技术的进步，大型固定式换热器管板设计中的应力计算与校核方化、高参数管壳式换热器的需求、计算机技术的广法，自20世纪70年代发布以来。，在工程实践泛应用，已有必要对固定式换热器管板设计中的中得到了广泛应用并积累了丰富的设计经验，同应力计算与校核方法作进一步的改进和完善。主时在世界范围内也促进了管板设计计算方法的进要修订内容包括：(1)带膨胀节的固定式换热器第28卷第8期压力容器总第225期管板计算方法的改进

6、(另有专文发表)；(2)管板G1。)：中最大应力计算方法的改进；(3)增加了管程压(1)=处：管板布管区内部的最大应力，力P与壳程压力P同时作用的两种校核工况。通过查曲线图得到系数G后进行计算，此时计算文中给出再版GB151《管壳式换热器》中上述应力时需要考虑强度削弱系数IX；(2)，(3)部分的建议修订方法。文中未予说明的其中：符号见文献[1]。G。=3[(m，K，)]／K=3[，(m，K，i)]／R(2)l管板中最大应力计算方法的改进Gi是反映弹性基础圆板内部(坐标i)最大无量纲径向弯矩的系数。式中(m，K，)是反我国国家标准GB15

7、1《管壳式换热器》ll中映弹性基础圆板中各点径向弯矩()的无量固定式换热器管板设计方法的基本原理见文献纲系数，如不考虑管板不布管区(p：R／R=1)：[9—10]，其力学模型见图1，由管板布管区(受换(m,K,xi)=(3)热管支承的规则排列孔板，简化为弹性基础上的在式(2)，(3)中：当量均质削弱轴对称圆板，其半径为R)与其周边不布管的环形圆板组合而成。管板的径向无量m=(m，K，K)=KMR／R(4)m是管板边缘作用的无量纲总弯矩系数，式纲坐标为：(2)～(4)中，分别为管板边缘与壳体相联=Kr／R(1)接而作用的弯矩与剪力。m反映了

8、管板边缘的受式中r一圆板中心至所研究处的距离力情况，它既取决于管板边缘与壳程圆筒(带或不带法兰)的联接条件(取决于它们的刚度参数之比值)；还与所受的边缘载荷(如法兰力矩)有关，即与所考察的工况