管殼式換熱器在石油化工、輕工、制藥等行業(yè)的重要設(shè)備之一。上一世紀(jì)很多國(guó)家的學(xué)者，在換熱器管板應(yīng)力分析方面做了大量工作,形成了各國(guó)相關(guān)的換熱器管板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，有代表的是美國(guó)TEMA標(biāo)準(zhǔn)和德閏AD規(guī)范。我國(guó)清華大學(xué)黃克智院士等學(xué)者,從h世紀(jì)七十年代開始進(jìn)行管板應(yīng)力分析的研究并做了大量的工作，形成了我國(guó)GEU51等相關(guān)換熱器管板設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。換熱器管板結(jié)構(gòu)的多樣化及受力情況的復(fù)雜化，標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)法涵蓋一些特殊結(jié)構(gòu)的管板設(shè)計(jì)，使工程技術(shù)人員在換熱器管板設(shè)計(jì)方面經(jīng)常遇到難以解決的問(wèn)題。不同國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)的管扳厚度相差甚遠(yuǎn)，說(shuō)明有必要對(duì)管板應(yīng)力作更進(jìn)一步的深人研究。

在石化設(shè)備中換熱器管板的結(jié)構(gòu)和受力情況可以說(shuō)最為復(fù)雜，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中的工程方法不可能考慮 所有的結(jié)構(gòu)及載荷，很多特殊結(jié)構(gòu)的換熱器規(guī)范標(biāo) 準(zhǔn)沒(méi)有包括，I：程技術(shù)人員或憑經(jīng)驗(yàn)或套用相近標(biāo) 準(zhǔn)，導(dǎo)致冇些換熱器管板設(shè)計(jì)不夠合理，在使用中發(fā)生了問(wèn)題。有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)換熱器管板設(shè)計(jì)，即便采 用計(jì)算機(jī)和有限元計(jì)算管板的應(yīng)力也不是一件容易 的事情。為了滿足工程的需要,換熱器管板應(yīng)力分 析方面應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行更進(jìn)一步的研究工作， 并開發(fā)相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。

換熱器管板結(jié)構(gòu)型式多種多樣，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)基本是針對(duì)固定式(帶法蘭和不帶法蘭）、浮頭式、填料函 式、u形管式幾種結(jié)構(gòu)。很多特殊結(jié)構(gòu)的換熱器管 板沒(méi)有適用的工程方法，如：雙管板結(jié)構(gòu)、平封頭型 管板、環(huán)形管板、波紋管換熱器管板、前后端非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，非對(duì)稱布管結(jié)構(gòu)管板等等_D應(yīng)針對(duì)這些特殊結(jié)構(gòu)的換熱器管板建立力學(xué)分析模型、對(duì)管板應(yīng)力進(jìn)行精確的分析計(jì)算。

換熱器管板應(yīng)力分析計(jì)算中，大多數(shù)國(guó)家只考慮了管、殼程壓力及，換熱管和殼程筒體的溫差(我國(guó) GBJ51和美國(guó)TEMA標(biāo)準(zhǔn)考慮了管、殼程壓力及換熱管和殼程筒體的溫差，德國(guó)ad規(guī)范只考慮r管、 殼程壓力），而管板自身表面溫差，及管板與管箱筒體、殼程筒體之間的溫差均沒(méi)有考慮，這些溫差載荷對(duì)高參數(shù)(特別是高溫差不銹鋼換熱設(shè)備)換熱器管板砬力影響很大，且這些溫差在兩塊管板是不同的。

當(dāng)溫度較高時(shí)，隨溫度的升高，材料的許用砬力 (設(shè)n庇力強(qiáng)度）急劇下降，應(yīng)采用有限元精確計(jì)算管板溫度，合理確定管板材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度。管板汗孔與換熱管連接，管板拉伸和彎曲剛度和未開 孔的平板不同，與管板的開孔率及管板與換熱管連 接結(jié)構(gòu)(換熱管壁厚，換熱管與管扳的焊縫高度）有 關(guān)采用有限元或其它方法分析計(jì)算管扳拉伸和 彎曲剛度（當(dāng)量彈性模量和泊桑比管板的應(yīng)力由兩部分組成，一部分由換熱管與殼程筒體軸向變形不協(xié)調(diào)(壓力和溫差引起），管板、 管程筒體、殼程筒體徑向位移不協(xié)調(diào)和轉(zhuǎn)角變形不 協(xié)調(diào)(壓力和溫差引起），在管板上引起的總體彎曲 應(yīng)力和總體薄膜應(yīng)力。另一部分是由壓力和局部溫差在管板管橋及管板與換熱管連接部位引起的局部應(yīng)力（我閏GB151和美國(guó)TEMA標(biāo)準(zhǔn)主要考慮總體彎曲應(yīng)力，德國(guó)AD規(guī)范主要考慮局部應(yīng)力）。對(duì)于 厚管板結(jié)構(gòu)，總體彎曲應(yīng)力是主要部分;而薄管板結(jié)構(gòu)，在管板中部總體薄膜應(yīng)力和局部應(yīng)力是主要部分，在管板邊緣總體彎曲應(yīng)力是主要部分(邊緣內(nèi)力 對(duì)厚管板影響區(qū)域?qū)?，?duì)薄管板影響區(qū)域窄）。正確地分析計(jì)算各部分應(yīng)力,合理地迭加，并進(jìn)行綜合評(píng)定。

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