管殼式換熱器中管板強(qiáng)度設(shè)計(jì)

   管板是管殼式換熱器重要的受力元件之一，管板的設(shè)計(jì)合理與否直接關(guān)系到換熱器的制造成本的高低及綜合性能的優(yōu)劣。管板的強(qiáng)度計(jì)算作為管板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)，一直是許多國(guó)家相關(guān)部門(mén)的研究重點(diǎn)，管板強(qiáng)度的計(jì)算方法也在不斷地發(fā)展和完善。

   1975年以來(lái)，美國(guó)的ASME VIII-I嘗試給出適合各種管板類(lèi)型的設(shè)計(jì)規(guī)范，在1983年板中給出U形管式換熱器的簡(jiǎn)支和整體結(jié)構(gòu)的管板計(jì)算方法，在1992年版中又加入了固定式換熱器管板計(jì)算方法。法國(guó)壓力容器規(guī)范CODAP于1986年出版的非規(guī)定附錄里，給出了包括U形管式、浮頭式、固定式換熱器的管板計(jì)算方法。

多年來(lái)，主要工業(yè)國(guó)家都已有自己的管板設(shè)計(jì)計(jì)算公式或規(guī)定，如英國(guó)的BS 5500標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)的TEMA、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS、捷克壓力容器計(jì)算準(zhǔn)則、管板計(jì)算公式及TEMA修正計(jì)算公式、前蘇聯(lián)的鍋爐監(jiān)察手冊(cè)及聯(lián)邦德國(guó)的AD規(guī)范等。

隨著歐洲統(tǒng)一市場(chǎng)的建立和歐元的?**用，為促進(jìn)承壓設(shè)備在歐盟成員國(guó)內(nèi)的自由貿(mào)易，2016年3月歐盟成員國(guó)正式表決通過(guò)了修改后的表尊EN13445，并于同年5月30日頒布了該標(biāo)準(zhǔn)版，并且要求，所有與此相抵觸的歐盟成員國(guó)同類(lèi)遲于2016年11月廢棄。    

      對(duì)于管板的設(shè)計(jì)、EN13445中提出了兩種方法，一種是傳統(tǒng)方法，考慮內(nèi)外壓、幾何尺寸等因素嚴(yán)格計(jì)算各種載荷狀態(tài)引起的管板應(yīng)力，并嚴(yán)格校核；另一種是極限分析方法，通過(guò)管板的極限分析，確定許用應(yīng)力載荷。

管殼式換熱器之換熱器的制造工藝分析介紹

管殼式換熱器的制造工藝分析如下：

在換熱器的制造中，筒體、封頭等零件的制造工藝與一般容器制造無(wú)異，只是要求不同，其中重點(diǎn)把握材料的檢驗(yàn)，管板、折流板管孔的配鉆，筒體的焊接，法蘭的加工等。

1 檢驗(yàn)材料

換熱器用的材料中，鋼材(鋼板、鋼管、型材、鍛件)的質(zhì)量及規(guī)格應(yīng)符合下列現(xiàn)行、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)技術(shù)條件，鋼材應(yīng)符合GB GB713-2016的要求，鋼材的選用應(yīng)接受頒發(fā)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)察。

凡符合下列條件之一的，應(yīng)逐張進(jìn)行超聲波檢測(cè)：①盛裝介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害的壓力容器②盛裝介質(zhì)為且含量大于100mg/l的壓力容器③高工作壓力大于等于10MPa的壓力容器④GB150第二章和附錄C、GB151《管殼式換熱器》、GB2337《鋼制球形儲(chǔ)罐》及其他和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定應(yīng)逐張進(jìn)行超聲波檢測(cè)的鋼板（詳見(jiàn)各標(biāo)準(zhǔn)）⑤移動(dòng)式壓力容器。

2 焊接方式

制造過(guò)程中，常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氣體保護(hù)焊（弧焊、CO2保護(hù)焊）等。根據(jù)不同的材料，不同的厚度，開(kāi)不同的坡口，采用不同的焊接工藝。手工電弧焊是應(yīng)用廣泛的焊接方法，其操作靈活，設(shè)備簡(jiǎn)單，可進(jìn)行全位置的焊接，但焊接質(zhì)量很大程度上取決于焊工的技術(shù)水平；埋弧自動(dòng)焊電弧熱量利用率高，焊接速度較快，生產(chǎn)率高，可節(jié)約金屬和改善勞動(dòng)條件，但受其限制，一般只用來(lái)焊接直焊縫和大圓周環(huán)焊縫。。

焊接過(guò)程中產(chǎn)生變形和應(yīng)力是不可避免的，因而必須想辦法降低其危害，采用好的焊接材料，更合理的焊接工藝，合理的工件結(jié)構(gòu)和坡口等，退火消除應(yīng)力。

管殼式換熱器是如何工作的？

     管式換熱器是目前應(yīng)用廣泛的一種，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，制造容易，資料范圍廣泛，處置能力可以很大，適應(yīng)性強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備制造容易，生產(chǎn)成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量大，工作可靠，且能適應(yīng)高溫高壓。雖然它在結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無(wú)法與板式和板翅式換熱器相比，但它由于具有前述的一些優(yōu)點(diǎn)，因而在化工、石油能源等行業(yè)的應(yīng)用中仍處于主導(dǎo)地位。

      圓形外殼內(nèi)裝入平行管束，管式兩端固定在管板上，管子在管板上的固定方法一般采用焊接法或脹管法，裝有進(jìn)口或出口管的頂蓋用螺釘與外殼兩端法蘭相連，頂蓋與管板之間構(gòu)成流體的分配室。列管冷凝器進(jìn)行熱交換時(shí)，冷卻水由頂蓋的連接管進(jìn)入，管內(nèi)流動(dòng)，這條路徑稱(chēng)為管程；有害蒸氣在管束與殼體之間的空隙內(nèi)流動(dòng)，這條路徑稱(chēng)為殼程；管束的外表積就是傳熱面積。冷凝回收不論是對(duì)飽和蒸氣的冷凝還是對(duì)含不凝氣的冷凝過(guò)程中，一般情況下，好在臥式冷凝器的殼程冷凝，因?yàn)闊o(wú)論從傳熱、壓力降及清掃方面都比較合理。

     管殼式換熱器有多層導(dǎo)熱特性良好的材料疊合而成工作原理和熱水器類(lèi)似，熱水器是由燃?xì)馊紵龝r(shí)產(chǎn)生熱而換熱器是發(fā)熱的介質(zhì)不是明火，換熱器內(nèi)部有兩路管道回路，一個(gè)是熱源另一個(gè)是被加熱源熱源就像熱水器燃燒時(shí)的火焰如熱水或蒸汽等。被加熱源就像熱水器里被加熱的水。還有熱源回路中換熱器的熱源進(jìn)口前有一個(gè)調(diào)節(jié)閥通過(guò)改變這個(gè)閥門(mén)的開(kāi)度就可以調(diào)節(jié)被加熱源的溫度。

     管殼式換熱器可以適應(yīng)在高溫高壓的情況下工作，長(zhǎng)期使用不會(huì)生成結(jié)垢，從而保證產(chǎn)品的換熱效果穩(wěn)定，其使用壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期使用不會(huì)發(fā)生泄漏事情，不影響效果的情況下安全。管殼式換熱器的材質(zhì)比較堅(jiān)硬，一般以鋼材為主，即便在高溫高壓下也可以使用，維護(hù)起來(lái)十分方便。