換熱器的分類課件

換熱器

1換熱器1換熱設(shè)備1基本類型2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)3管板設(shè)計(jì)4膨脹節(jié)設(shè)計(jì)5管束振動和防止2換熱設(shè)備1基本類型2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)3管板設(shè)計(jì)4膨脹1：

管殼式換熱器結(jié)構(gòu)。2：

管板設(shè)計(jì)、管束振動。管殼式換熱器31：管殼式換熱器3管殼式換熱器4管殼式換熱器4基本類型一、固定管板式二、浮頭式三、U形管式四、填料函式五、釜式重沸器5基本類型一、固定管板式二、浮頭式三、U形管式四、填料函式五、基本類型一、固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)6基本類型一、固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)6雙管程固定管板換熱器7雙管程固定管板換熱器7——適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進(jìn)行溶解清洗，管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。優(yōu)點(diǎn)——結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。缺點(diǎn)——當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。應(yīng)用為減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件（如膨脹節(jié)、撓性管板等），來吸收熱膨脹差。8——適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進(jìn)行溶優(yōu)點(diǎn)——結(jié)構(gòu)簡單、二、浮頭式結(jié)構(gòu)浮頭端可自由伸縮，無熱應(yīng)力浮頭端9二、浮頭式結(jié)構(gòu)浮頭端可自由伸縮，無熱應(yīng)力浮頭端9浮頭式換熱器10浮頭式換熱器10優(yōu)點(diǎn)——管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力；缺點(diǎn)——結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價比固定管板式換熱器高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋在操作中無法檢查，制造時對密封要求較高。應(yīng)用——?dú)んw和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。11優(yōu)點(diǎn)——管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力；11三、U形管式換熱器結(jié)構(gòu)U形管12三、U形管式換熱器結(jié)構(gòu)U形管12U形管式換熱器13U形管式換熱器13

優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較簡單、價格便宜，承壓能力強(qiáng)。

受彎管曲率半徑限制，布管少；管束最內(nèi)層管間距大，管板利用率低；

缺點(diǎn)殼程流體易短路，傳熱不利。當(dāng)管子泄漏損壞時，只有外層U形管可更換，內(nèi)層管只能堵死，壞一根U形管相當(dāng)于壞兩根管，報(bào)廢率較高。管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要

應(yīng)用清洗，又不宜采用浮頭式和固定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。14優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較簡單、價格便宜，承壓能力強(qiáng)。14四、填料函式結(jié)構(gòu)填料函式密封15四、填料函式結(jié)構(gòu)填料函式密封15優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，加工制造方便；節(jié)省材料，造價比較低廉;管束從殼體內(nèi)可抽出;管內(nèi)、管間都能進(jìn)行清洗，維修方便。缺點(diǎn)

填料處易泄漏。

應(yīng)用

4MPa以下，且不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度受填料的物性限制。

注：填料函式換熱器現(xiàn)在已很少采用。16優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，加工制造方便；16五、釜式重沸器蒸發(fā)空間結(jié)構(gòu)管束可以為浮頭式、U形管式和固定管板式結(jié)構(gòu)17五、釜式重沸器蒸發(fā)空間結(jié)構(gòu)管束可以為浮頭式、U形管式和固定管與浮頭式、U形管式換熱器一樣，清洗維修方便；可處理不清潔、易結(jié)垢介質(zhì)，能承受高溫、高壓（無溫差應(yīng)力）。特點(diǎn)18與浮頭式、U形管式換熱器一樣，特點(diǎn)18管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管程——與管束中流體相通的空間殼程——換熱管外面流體及相通空間管程殼程管程19管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管程——與管束中流體相通的空間殼程——換熱管管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管程結(jié)構(gòu)一、換熱管二、管板三、管箱四、管束分程五、換熱管與管板連接20管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管程結(jié)構(gòu)一、換熱管二、管板三、管箱四、管束分一、換熱管1.換熱管型式光管強(qiáng)化傳熱管翅片管（在給熱系數(shù)低側(cè)）螺旋槽管螺紋管2.換熱管尺寸φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm無縫鋼管φ25×2和φ38×2.5mm不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)管長1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等21一、換熱管1.換熱管型式光管強(qiáng)化傳熱管翅片管（在給熱系數(shù)低側(cè)小管徑單位體積傳熱面積增大、結(jié)構(gòu)緊湊、金屬耗量減少、傳熱系數(shù)提高阻力大，不便清洗，易結(jié)垢堵塞用于較清潔的流體粘性大或污濁的流體大管徑22小管徑單位體積傳熱面積增大、結(jié)構(gòu)緊湊、粘性大或污濁的流體大管3.換熱管材料金屬材料碳素鋼低合金鋼不銹鋼銅銅鎳合金鋁合金鈦等非金屬材料石墨陶瓷聚四氟乙烯等233.換熱管材料金屬材料碳素鋼低合金鋼不銹鋼銅銅鎳合金鋁合金鈦4.換熱管排列形式及中心距p三角形布管多，但不易清洗；正方形及轉(zhuǎn)角正方形較易清洗管橋強(qiáng)度清洗通道P≥1.25d0244.換熱管排列形式及中心距p三角形布管多，但不易清洗；管橋強(qiáng)常用換熱管中心距/mm換熱管外徑do1214192532384557換熱管中心距161925324048577225常用換熱管中心距/mm換熱管外徑do1214192532382626二、管板作用用來排布換熱管；將管程和殼程流體分開，避免冷、熱流體混合；承受管程、殼程壓力和溫度的載荷作用。27二、管板作用用來排布換熱管；271.管板材料力學(xué)性能介質(zhì)腐蝕性（及tube-tubesheet間電位差對腐蝕影響）貴重鋼板價格流體無腐蝕性或有輕微腐蝕性時，管板采用壓力容器用碳素鋼或低合金鋼板或鍛件制造；腐蝕性較強(qiáng)時，用不銹鋼、銅、鋁、鈦等材料，為經(jīng)濟(jì)考慮，采用復(fù)合鋼板或堆焊襯里。281.管板材料力學(xué)性能流體無腐蝕性或有輕微腐蝕性時，282.管板結(jié)構(gòu)厚度——滿足強(qiáng)度前提下，盡量減少管板厚度熱應(yīng)力292.管板結(jié)構(gòu)厚度——熱應(yīng)力29厚度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)GB151《管殼式換熱器》美國管式換熱器制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)TEMA西德AD標(biāo)準(zhǔn)厚度“厚管板”——GB151《管殼式換熱器》、美國管式換熱器制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)TEMA“薄管板”——西德AD標(biāo)準(zhǔn)，厚度一般為8-20mm30厚度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)GB151《管殼式換熱器》厚度“厚管板”——GB薄管板平面形橢圓形碟形球形撓性薄管板等目前主要有31薄管板平面形橢圓形碟形球形撓性薄管板等目前主要有31比較四種用于固定管板換熱器的薄管板結(jié)構(gòu)：薄管板貼于法蘭表面上，當(dāng)管程通過腐蝕性介質(zhì)時，密封槽開在管板上，法蘭不與管程介質(zhì)接觸（a）（b）薄管板嵌入法蘭內(nèi)，并將表面車平。不論管程和殼程是否有腐蝕性介質(zhì)，法蘭都會與腐蝕性介質(zhì)接觸，需采用耐腐蝕材料，※而且管板受法蘭力距的影響較大32比較四種用于固定管板換熱器的薄管板結(jié)構(gòu)：薄管板貼于法蘭表面上●薄管板在法蘭下面且與筒體焊接。殼程通入腐蝕性介質(zhì)時，不必采用耐腐蝕材料；●管板離開了法蘭，減小了法蘭力矩和變形對管板的影響，降低了管板因法蘭引起的應(yīng)力；●管板與剛度較小的筒體連接，也降低了管板的邊緣應(yīng)力；●是一種較好的結(jié)構(gòu)。（c）33●薄管板在法蘭下面且與筒體（c）33（d）●管板與殼體間有一個圓弧過渡連接，并且很薄，管板具有一定彈性，可補(bǔ)償管束與殼體間的熱膨脹；●過渡圓弧可減少管板邊緣的應(yīng)力集中?！裨摲N管板沒有法蘭力矩的影響?！駳こ塘黧w通入腐蝕性介質(zhì)時，法蘭不會受到腐蝕。●撓性薄管板加工比較復(fù)雜。撓性薄管板結(jié)構(gòu)34（d）●管板與殼體間有一個圓弧過撓性薄管板結(jié)構(gòu)34圖6-16橢圓形管板以橢圓形封頭作為管板，與換熱器殼體焊接在一起。受力情況比平管板好得多，可以做得很薄，有利于降低熱應(yīng)力；適用于高壓、大直徑的換熱器。35圖6-16以橢圓形封頭作為管板，與換熱器殼體焊接在一起。35用于嚴(yán)格禁止管程與殼程介質(zhì)互相混合的場合。方法：

從短節(jié)排出短節(jié)圓筒充入高于管程、殼程壓力的惰性介質(zhì)圖6-17雙管板結(jié)構(gòu)1—空隙2—?dú)こ坦馨?—短節(jié)4—管程管板123436用于嚴(yán)格禁止管程方法：圖6-17雙管板結(jié)構(gòu)123436三、管箱作用——流體送入換熱管和送出換熱器，在多管程結(jié)構(gòu)中，還起到改變流體流向的作用。結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定因素——清洗？管束分程？(a)(b)(c)(d)37三、管箱作用——流體送入換熱管和送出換熱器，結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定因素特點(diǎn)清洗時要拆除管線；該結(jié)構(gòu)適用于較清潔的介質(zhì)。(a)38特點(diǎn)清洗時要拆除管線；該結(jié)構(gòu)適用于較清潔的介質(zhì)。(a)38換熱器管箱39換熱器管箱39清洗時不要拆除管線；缺點(diǎn)是用材較多。特點(diǎn)(b)40清洗時不要拆除管線；特點(diǎn)(b)40特點(diǎn)檢查、清洗不方便很少使用（1）（2）(c)41特點(diǎn)檢查、清洗不方便（1）（2）(c)41特點(diǎn)設(shè)置多層隔板的管箱結(jié)構(gòu)(d)42特點(diǎn)設(shè)置多層隔板的管箱結(jié)構(gòu)(d)42四、管束分程管內(nèi)流動的流體從管子的一端流到另一端，稱為一個管程換熱面積要變大管數(shù)增加流速下降傳熱系數(shù)下降多管程管子加長43四、管束分程管內(nèi)流動的流體從管子的一端流到另一端，稱為一個管管束分程布置圖每程管數(shù)大致相同，溫差不超過20℃左右為好流向44管束分程布置圖每程管數(shù)大致相同，溫差不超過20℃左右為好流向五、換熱管與管板連接強(qiáng)度脹強(qiáng)度焊脹焊并用1.強(qiáng)度脹保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的脹接設(shè)計(jì)壓力≤4.0MPa；設(shè)計(jì)溫度≤300℃；操作中無劇烈振動、無過大溫度波動，及無明顯應(yīng)力腐蝕等場合。應(yīng)用45五、換熱管與管板連接強(qiáng)度脹強(qiáng)度焊脹焊并用1.強(qiáng)度脹保證換熱管338300300Kδ1113003386K111δδ33863003111300K貼脹結(jié)構(gòu)用于δ≤25mm的場合用于δ＞25mm的場合用于厚管板及避免晶間腐蝕的場合強(qiáng)度脹接管孔結(jié)構(gòu)300l46338300300Kδ1113003386K111δδ338非均勻脹接均勻脹接脹接機(jī)理方法管子硬度一般須低于管板硬度，若達(dá)不到，可進(jìn)行管頭退火處理47非均勻脹接均勻脹接脹接機(jī)理方法管子硬度一般須低于管板硬度，4液壓脹管器48液壓脹管器48液壓脹接

49液壓脹接49機(jī)械脹接

50機(jī)械脹接502.強(qiáng)度焊保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接。用于整體管板用于復(fù)合管板圖6-20強(qiáng)度焊接管孔結(jié)構(gòu)512.強(qiáng)度焊保證換熱管與管板連接的用于整體管板用于復(fù)合管板圖6優(yōu)點(diǎn)焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)度高。高溫下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。泄露處可補(bǔ)焊和更換。焊后，管子與管板中存在殘余熱應(yīng)力和應(yīng)力集中，運(yùn)行時可能引起應(yīng)力腐蝕與疲勞破壞；縫隙腐蝕。缺點(diǎn)除較大振動和縫隙腐蝕場合外，該方法應(yīng)用廣泛;薄管板不能脹，只能焊。應(yīng)用52優(yōu)點(diǎn)焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)度高。焊后，管子與管板中存在殘3.脹焊并用主要有強(qiáng)度脹+密封焊、強(qiáng)度焊+貼脹、強(qiáng)度焊+強(qiáng)度脹等不僅能提高連接處的抗疲勞性能，而且還可消除應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕，提高使用壽命應(yīng)用：密封性能要求較高；承受振動和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需使用復(fù)合管板等的場合533.脹焊并用主要有強(qiáng)度脹+密封焊、強(qiáng)度焊+貼脹、強(qiáng)度焊+強(qiáng)度切除管子端部54切除管子端部54討論關(guān)于先焊還是先脹的討論機(jī)械脹接——先焊后脹液壓脹接——先脹后焊55討論關(guān)于先焊還是先脹的討論機(jī)械脹接——先焊后脹液壓脹接——先殼程結(jié)構(gòu)一、殼體二、折流板三、折流桿四、防短路結(jié)構(gòu)五、殼程分程56殼程結(jié)構(gòu)一、殼體二、折流板三、折流桿四、防短路結(jié)構(gòu)五、殼程分一、殼體1.接管2.防沖擋板3.導(dǎo)流筒焊在殼體上，供殼程流體進(jìn)、出。防止進(jìn)口流體直接沖擊管束造成管子的侵蝕和振動，在殼程進(jìn)口接管處安裝，也叫緩沖板。焊接在拉桿、定距管、I折流板上焊接在圓筒上用U型螺栓固定在換熱管上固定形式減少流體滯留區(qū)，改善兩端流體的分布，增加換熱管的有效換熱長度，提高傳熱效率；起防沖擋板的作用。57一、殼體1.接管2.防沖擋板3.導(dǎo)流筒焊在殼體上導(dǎo)流筒58導(dǎo)流筒58二、折流板1.作用提高殼程流體流速，增加湍動程度；使殼程流體垂直沖刷管束，提高殼程傳熱系數(shù)；減少結(jié)垢。2.結(jié)構(gòu)形式（見圖）弓形圓盤-圓環(huán)形堰形折流板59二、折流板1.作用提高殼程流體流速，增加湍動程度；2.結(jié)構(gòu)形(a)單弓形(d)圓盤-圓環(huán)形(c)三弓形(b)雙弓形弓形缺口高度h應(yīng)使流體流過缺口時與橫向流過管束時的流速相近缺口大小用弓形弦高占?xì)んw內(nèi)直徑的百分比來表示，如單弓形折流板，h一般取0.20～0.45Di，最常用0.25Di。圖6-21折流板形式60(a)單弓形(d)圓盤-圓環(huán)形(c)三弓形(b)雙弓形弓形缺3.弓形缺口及通液口設(shè)置（A）殼程為單相清潔液體時，折流板缺口上下布置圖6-22折流板缺口布置通液口通氣口613.弓形缺口及通液口設(shè)置（A）殼程為單相清潔液體時，折流板缺（B）臥式換熱器的殼程介質(zhì)為氣液相共存或液體中含有固體顆粒時，折流板缺口應(yīng)垂直左右布置，并在折流板最低處開通液口通液口圖6-22折流板缺口布置62（B）臥式換熱器的殼程介質(zhì)為氣液相共存或液體中含有固體顆粒時折流板缺口垂直左右布置63折流板缺口垂直左右布置63折流板64折流板644.折流板布置位置：管束兩端的折流板盡量靠近進(jìn)出口接管間距：Lmin不小于0.2Di，且不小于50mm；

Lmax不大于Di；654.折流板布置位置：管束兩端的折流板盡量靠近進(jìn)出口接管65折流板上管孔與換熱管的間隙以及折流板與殼體內(nèi)壁之間的間隙過大——泄露嚴(yán)重，不利傳熱；易引起振動。過小——安裝困難。當(dāng)換熱管的無支撐跨距超過了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值時，必須設(shè)置一定數(shù)量的支撐板，按照折流板處理。66折流板上管孔與換熱管的間隙以及折流板與殼體內(nèi)壁之間的間隙當(dāng)換5.折流板的固定B、換熱管外徑≤14mm時——點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)A、換熱管外徑＞14mm時——拉桿-定距管結(jié)構(gòu)dndn圖6-23拉桿結(jié)構(gòu)675.折流板的固定B、換熱管外徑≤14mm時——點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)A、換三、折流桿作用——管束支撐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——減輕折流板對換熱管的剪切破壞和流體誘導(dǎo)振動；避免折流板導(dǎo)致的傳熱死區(qū)，減小流體阻力，提高傳熱效率；（1）支撐桿（2）折流桿（3）滑軌圖6-24折流桿結(jié)構(gòu)68三、折流桿作用——管束支撐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——減輕折流板對換熱管的剪四、防短路結(jié)構(gòu)1.旁路擋板旁路擋板擋管（或稱假管）中間擋板為了防止殼程邊緣介質(zhì)短路旁路擋板折流板圖6-25擋管結(jié)構(gòu)69四、防短路結(jié)構(gòu)1.旁路擋板旁路擋板擋管（或稱假旁路擋板可用鋼板或扁鋼制成，其厚度一般與折流板相同。旁路擋板嵌入折流板槽內(nèi)，并與折流板焊接。殼體公稱直徑DN≤500mm時，增設(shè)一對旁路擋板；DN=500mm時，增設(shè)二對擋板；DN≥1000mm時，增設(shè)三對旁路擋板。70旁路擋板可用鋼板或扁鋼制成，其厚度一般與702、擋管圖6-26擋管結(jié)構(gòu)防止管間短路；分程隔板槽背面兩管板之間設(shè)置兩端堵死的管子，即擋管；擋管一般與換熱管規(guī)格相同，可與折流板點(diǎn)焊固定，也可用拉桿（帶定距管或不帶定距管）代替。擋管每隔3～4排換熱管設(shè)置一根，但不設(shè)置在折流板缺口處712、擋管圖6-26擋管結(jié)構(gòu)防止管間短路；71隔板與擋管72隔板與擋管723.中間擋板中間擋板圖6-27中間擋板U形管束中心部分存在較大間隙，防止管間短路；中間擋板一般與折流板點(diǎn)焊固定；中間擋板的數(shù)量:DN≤500mm時，設(shè)置1塊擋板；500mm<DN<1000mm時，設(shè)置2塊擋板；DN≥1000mm時，設(shè)置不少于3塊擋板。733.中間擋板中間擋板圖6-27U形管束中心部分存在較大間隙五、殼程分程根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，或?yàn)樵龃髿こ塘黧w傳熱系數(shù)，也可將換熱器殼程分為多程的結(jié)構(gòu)。74五、殼程分程根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，74換熱設(shè)備1基本類型2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)3管板設(shè)計(jì)4膨脹節(jié)設(shè)計(jì)5管束振動和防止75換熱設(shè)備1基本類型2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)3管板設(shè)計(jì)4膨脹管板設(shè)計(jì)一、管板設(shè)計(jì)的基本考慮二、管板設(shè)計(jì)思路三、薄管板設(shè)計(jì)76管板設(shè)計(jì)一、管板設(shè)計(jì)的基本考慮二、管板設(shè)計(jì)思路三、薄管板設(shè)計(jì)各國的管板設(shè)計(jì)公式盡管形式各異，但其大體上是分別在以下三種基本假設(shè)的前提下得出的：（1）將管板看成周邊支承條件下承受均布載荷的圓平板，應(yīng)用平板理論得出計(jì)算公式?？紤]到管孔的削弱，再引入經(jīng)驗(yàn)性的修正公式。（2）將管子當(dāng)作管板的固定支撐而管板是受管子支撐著的圓平板。管板的厚度取決于管板上不布管區(qū)的范圍。實(shí)踐證明，這種公式適用于各種薄管板的計(jì)算。（3）將管板視為在廣義彈性基礎(chǔ)上承受均布載荷的多孔圓平板，既把圓平板簡化為受到規(guī)則排列的管孔削弱、同時又被管子加強(qiáng)的等效彈性基礎(chǔ)上的均質(zhì)等效圓平板。77各國的管板設(shè)計(jì)公式盡管形式各異，但其大體上是分別在以下三種基一、管板設(shè)計(jì)的基本考慮假設(shè)：把實(shí)際的管板簡化為承受均布載荷、放置在彈性基礎(chǔ)上且受管孔均勻削弱的當(dāng)量圓平板。GB151《管殼式換熱器》78一、管板設(shè)計(jì)的基本考慮假設(shè)：GB151《管殼式換熱器》a.管束對管板撓度的約束作用，但忽略管束對管板轉(zhuǎn)角的約束作用79a.管束對管板撓度的約束作用，但忽略管束對管板轉(zhuǎn)角的約束作用布管區(qū)不布管區(qū)b.管板周邊不布管區(qū)對管板應(yīng)力的影響按其面積簡化為圓環(huán)形實(shí)心板管板邊緣的應(yīng)力下降管板靠近中央部分的布管區(qū)靠近周邊處較窄的不布管區(qū)80布管區(qū)不布管區(qū)b.管板周邊不布管區(qū)對管板應(yīng)力的影響按其面積簡c.不同結(jié)構(gòu)形式的換熱器,管板邊緣有不同形式的連接結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體情況，考慮殼體、管箱、法蘭、封頭、墊片等元件對管板邊緣轉(zhuǎn)角的約束作用；

(不同連接結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)步驟有所不同)a型b型c型d型e型f型81c.不同結(jié)構(gòu)形式的換熱器,管板邊緣有不同形式的連接結(jié)構(gòu)，根d.管板兼作法蘭時，法蘭力矩的作用對管板應(yīng)力的影響e型f型82d.管板兼作法蘭時，法蘭力矩的作用對管板應(yīng)力的影響e型f型假設(shè)：把實(shí)際的管板簡化為承受均布載荷、放置在彈性基礎(chǔ)上且受管孔均勻削弱的當(dāng)量圓平板。a.管束對管板撓度的約束作用，但忽略管束對管板轉(zhuǎn)角的約束作用b.管板周邊不布管區(qū)對管板應(yīng)力的影響：將管板劃分為兩個區(qū)，即靠近中央部分的布管區(qū)和靠近周邊處較窄的不布管區(qū)。通常管板周邊部分較窄的不布管區(qū)按其面積簡化為圓環(huán)形實(shí)心板。由于不布管區(qū)的存在，管板邊緣的應(yīng)力下降；c.不同結(jié)構(gòu)形式的換熱器，管板邊緣有不同形式的連接結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體情況，考慮殼體、管箱、法蘭、封頭、墊片等元件對管板邊緣轉(zhuǎn)角的約束作用；d.管板兼作法蘭時，法蘭力矩的作用對管板應(yīng)力的影響。83假設(shè)：a.管束對管板撓度的約束作用，但忽略管束對管板轉(zhuǎn)角的二、管板設(shè)計(jì)思路1.管板彈性分析綜合考慮Ps、Pt；ΔT；預(yù)緊法蘭力矩等載荷簡化管板為彈性基礎(chǔ)上的等效均質(zhì)圓平板建立每個單獨(dú)元件位移與轉(zhuǎn)角與其上的內(nèi)力的關(guān)系式以內(nèi)力為未知量的變形協(xié)調(diào)方程組求得內(nèi)力后，計(jì)算危險截面上應(yīng)力應(yīng)力校核u、ω---NΕ---u、ωΕ---NΕ---σ84二、管板設(shè)計(jì)思路1.管板彈性分析綜合考慮Ps、Pt；ΔT；管板與其相關(guān)元件的內(nèi)力分析圖內(nèi)力共14個85管板與其相關(guān)元件的內(nèi)力分析圖內(nèi)力共85作用在封頭(管箱)與管箱法蘭連接處的——邊緣彎矩Mh、橫剪力Hh，軸向力Vh管板與其相關(guān)元件的內(nèi)力分析圖86作用在封頭(管箱)與管箱法蘭連接處的——管板與其相關(guān)86VGVbVbVG作用在墊片上的軸向內(nèi)力VG與作用在螺栓圓上的螺栓力Vb管板與其相關(guān)元件的內(nèi)力分析圖87VGVbVbVG作用在墊片上的管板與其相關(guān)87MRHRVRVRHR作用在環(huán)形的不布管區(qū)與殼體法蘭之間即半徑為R處的:彎矩MR徑向力HR軸向剪力VR管板與其相關(guān)元件的內(nèi)力分析圖88MRHRVRVRHR作用在環(huán)形的不布管區(qū)彎矩MR管MfMfMfVfHf作用在管板布管區(qū)與邊緣環(huán)板連接處即半徑為Rt處的:邊緣彎矩Mf徑向剪力Hf邊緣剪力Vf管板與其相關(guān)元件的內(nèi)力分析圖89MfMfMfVfHf作用在管板布管區(qū)邊緣彎矩Mf管板與其相關(guān)2.危險工況確定危險工況的基本原則：如果不能保證換熱器殼程壓力ps與管程壓力pt在任何情況下都能同時作用，則不允許以殼程壓力和管程壓力的壓差進(jìn)行管板設(shè)計(jì)。如果ps和pt之一為負(fù)壓時，則應(yīng)考慮壓差的危險組合。管板是否兼作法蘭等不同結(jié)構(gòu)，危險工況組合也不同。902.危險工況確定危險工況的基本原則：如果不能保證換熱器殼程對于固定管板換熱器，管板分析時應(yīng)考慮下列危險工況:只有殼程壓力ps，而管程壓力pt=0，不計(jì)熱膨脹差；只有管程壓力pt，而殼程壓力ps=0，不計(jì)熱膨脹差；只有管程壓力pt，而殼程壓力ps=0，同時考慮熱膨脹差。只有殼程壓力ps，而管程壓力pt=0，同時考慮熱膨脹差；91對于固定管板換熱器，管板分析時應(yīng)考慮下列危險工況:只有殼程壓3.管板應(yīng)力校核管板布管區(qū)應(yīng)力值、環(huán)形板的應(yīng)力值、殼體法蘭應(yīng)力、換熱管軸向應(yīng)力、換熱管與管板連接拉脫力q需計(jì)算出的進(jìn)行校核的應(yīng)力：應(yīng)力分類、校核在不同的危險工況組合下，計(jì)算出相應(yīng)的：923.管板應(yīng)力校核管板布管區(qū)應(yīng)力值、需計(jì)算出的進(jìn)行校核的應(yīng)力4.管板應(yīng)力的調(diào)整調(diào)整方法※增加管板厚度※降低殼體