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1、第22卷第2期青岛化工学院学报Vol.22No.22001年6月JournalofQingdaoInstituteofChemicalTechnologyJune.2001文章编号:1001-4764(2001)02-0189-03换热器管板计算的简化方法范军领,栾德玉(青岛化工学院化工设备设计研究所,山东青岛266042)摘要:把按照弹性应力分析理论得到的圆平板最大弯曲应力公式作为主要依据,得出计算带中心管兼作法兰的管板的简单公式,结果比较合理、安全。关键词:管板;法兰力矩;温差应力;圆平板中图法分类号:TH123.4文献标识码:B
2、TheCalculationMethodofHeatExchangerTubeSheetFANJun-ling,LUANDe-yu(QingdaoInstituteofChemicalTechnology,ShandongQingdao266042)Abstract:Onthebasisofmaximumbend-stressformulaofroundplatebythetheoryofelastic-stressanalysis,asimpleformulationabouttubesheetaswellasflangewitha
3、centertubeisproposed,andconclusionisreasonableandsafe.KeyWords:tubesheet;flange;temperaturedifferential-stress;roundplate在设计实践中,经常会遇到一些换热器带中干根换热管,然后按GB151的计算方法,假定管心管的结构,如图1所示。此类带中心管兼作法板厚度,进行管板应力校核,最终确定管板厚度。兰的管板计算方法,在GB150、GB151中没有规此方法公式繁琐,需要计算的参数很多。而且,该范的计算方法,通常作一些假定。如按
4、等截面原方法没有考虑中心管对管板造成的开孔削弱作用则将中心管以换热管代之。然后按现行规范的计比假定的换热管对管板的削弱要大的多,因此,此算方法计算。这一简化方法虽然充分考虑了管束种假设带有一定的不安全性。对管板的支承作用,但中心管板的开孔削弱考虑不足,因此带有不安全性且计算繁琐。本工作将要探讨的方法是将管板作为受均匀载荷的实心圆平板,充分考虑各种不利受力因素,以按照弹性应力分析理论的圆平板最大弯曲应力公式作为主要依据,计算公式简单,结果较安全。1传统计算带中心管兼作法兰的管板的方法对图1所示带中心管兼作法兰的管板计算方法,通常假设开孔
5、处同别处一样,均匀分布着若收稿日期:2000-11-24作者简介:范军领(1973～),女,助工190青岛化工学院学院学报第23卷2实际工程中管板的受力分析及计当考虑温差应力时,管板厚度算公式2S≥K1PR/(3[e]+C按照危险组合情况,管板受管程压力Pt、壳3计算实例程压力Ps,法兰力矩M影响假想的Pm以及壳体与管子因热膨胀差而引起的温差应力Pw。管板的有一调温水加热器,内径1000,中心管直径简化力学模型如图2。273×8,换热管38×3,共192根,壳程设计压力0.9MPa,管程设计压力1.2MPa,管子平均壁温200℃,壳体
6、平均壁温250℃,壳体材料,管子材料20号钢,垫片系数为2,垫片外径1066,内径1000。试计算兼作法兰的管板厚度。3.1法兰力距的影响3.1.1螺栓载荷的计算b=2.53bo=2.5333=14.53mmDG=1066-2×14.53=103722.1法兰力矩的影响Wp=0.785DG+6.28DGbmP2将法兰力矩M作用下兼作法兰的管板当作=0.785×1037+6.28×1037×14.53×2×板中心承受相同最大弯矩假想成的均匀压力Pm1.2的简支普通板来计算。=1071264N2.1.1法兰力矩计算3.1.2法兰力距M=W
7、p·SGSG=(Db-DG)/2=(1115-1037)/2=39mm2Wp=0.785DG+6.28DGbmPM=Wp·SG=1071264×39=41779296N·SG=(Db-DG)/2mm3.1.3法兰力距折算成均布压力b=2.53bo22Pm=6.2×M/[Di×(Di-d2)]MP2.1.2法兰力矩折算成均布Pm22=6.2×41779296/[1000(1000-273)]按文献[1]得:=0.28MPa22Pm=6.2×M/[Di×(Di-d2)]MPa3.2换热管与壳体热膨胀差引起的热应力2.2换热管与壳体的热膨胀
8、差引起的温差应力设初装温度为20℃两者膨胀差的影响Pw=
9、Tt(tt-to)-Ts(ts-to)
10、Pw=UEt-6-6=
11、11.30×10×(200-20)-11.09×1022U=na/A1Α1=(Di-d2)×0.7
