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)，一直是許多國家相關(guān)部門的研究重點(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，美國的ASME VIII-I嘗試給出適合各種管板類型的設(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，主要工業(yè)國家都已有自己的管板設(shè)計(jì)計(jì)算公式或規(guī)定，如英國的BS 5500標(biāo)準(zhǔn)、美國的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)邦德國的AD規(guī)范等。

隨著歐洲統(tǒng)一市場的建立和歐元的?**用，為促進(jìn)承壓設(shè)備在歐盟成員國內(nèi)的自由貿(mào)易，2016年3月歐盟成員國正式表決通過了修改后的表尊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同類遲于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，通過管板的極限分析，確定許用應(yīng)力載荷。

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)。一般來說，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)含不凝氣的冷凝過程中，一般情況下，好在臥式冷凝器的殼程冷凝，因?yàn)闊o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)閥通過改變這個(gè)閥門的開度就可以調(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，長期使用不會(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)起來十分方便。

板式換熱器不定期清洗的危害

     板式換熱器主要由傳熱板片、密封墊片、兩端壓板、夾緊螺栓、支架等組成。傳熱板片是換熱器主要起換熱作用的元件，一般波紋做成人字形，按照流體介質(zhì)的不同，傳熱板片的材質(zhì)也不一樣，大多采用不銹鋼和鈦材制作而成；密封墊片主要是在換熱板片之間起密封作用。材質(zhì)有：，三元乙丙橡膠，氟橡膠等，根據(jù)不同介質(zhì)采用不同橡膠；兩端壓板主要是夾緊壓住所有的傳熱板片，保證流體介質(zhì)不泄漏；夾緊螺栓主要是起緊固兩端壓板的作用。夾緊螺栓一般是雙頭螺紋，預(yù)緊螺栓時(shí)，使固定板片的力矩均勻；掛架：主要是支承換熱板片，使其拆卸、清洗、組裝等方便。 

      板式換熱器如果不定期清洗長期結(jié)垢堵塞導(dǎo)致?lián)Q熱條件惡化，板式換熱器傳熱表面超過額定溫度或局部過熱，可能引起換熱器裂紋和爆管，導(dǎo)致事故的發(fā)生。增加了能源消耗，達(dá)不到節(jié)能的效果。污垢的積累威脅著換熱器的安全運(yùn)行，縮短了換熱器的使用壽命，使換熱器面臨設(shè)備停機(jī)檢修。嚴(yán)重時(shí)，需要將原有換熱器報(bào)廢，更換為新設(shè)備。

     由于板式換熱器的板材數(shù)量較多，需要逐個(gè)清洗，更換全部新墊片。因此，大修時(shí)一般將板式換熱器整體吊離安裝位置，在合適的地方拆卸檢修。當(dāng)板材上的水垢很薄，且水垢層易溶于水時(shí)，可將板材置于水箱中，用柔軟的纖維棕毛沖洗擦拭，或用1-29cg/cmz的加壓水或低壓蒸汽沖洗。任何情況下都不應(yīng)使用火焰加熱。檢修前，應(yīng)仔細(xì)檢查需要更換的墊片。表面應(yīng)平整，厚度應(yīng)一致，無橫裂、氣泡、縫隙、老化、搭接和對(duì)接痕跡。先拆下連接管，然后依次對(duì)角松開固定螺栓。系統(tǒng)氣體、壓力、溫度等參數(shù)滿足維修要求后，方可進(jìn)場施工。

     板式換熱器清洗不及時(shí)，水中的水垢未被完全過濾，導(dǎo)致出水口的水未被完全過濾直接供應(yīng)給用戶。一般的生活熱水機(jī)組基本都是用來洗浴的。未經(jīng)過濾的水長期接觸皮膚，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良結(jié)果，影響人體健康。