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。上一世紀很多國家的學者，在換熱器管板應力分析方面做了大量工作,形成了各國相關(guān)的換熱器管板設(shè)計標準，有代表的是美國TEMA標準和德閏AD規(guī)范。我國清華大學黃克智院士等學者,從h世紀七十年代開始進行管板應力分析的研究并做了大量的工作，形成了我國GEU51等相關(guān)換熱器管板設(shè)計的標準。換熱器管板結(jié)構(gòu)的多樣化及受力情況的復雜化，標準中無法涵蓋一些特殊結(jié)構(gòu)的管板設(shè)計，使工程技術(shù)人員在換熱器管板設(shè)計方面經(jīng)常遇到難以解決的問題。不同國家的標準規(guī)范設(shè)計的管扳厚度相差甚遠，說明有必要對管板應力作更進一步的深人研究。

在石化設(shè)備中換熱器管板的結(jié)構(gòu)和受力情況可以說最為復雜，規(guī)范標準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 準沒有包括，I：程技術(shù)人員或憑經(jīng)驗或套用相近標 準，導致冇些換熱器管板設(shè)計不夠合理，在使用中發(fā)生了問題。有些復雜結(jié)構(gòu)換熱器管板設(shè)計，即便采 用計算機和有限元計算管板的應力也不是一件容易 的事情。為了滿足工程的需要,換熱器管板應力分 析方面應在以下幾方面進行更進一步的研究工作， 并開發(fā)相關(guān)的設(shè)計計算軟件。

換熱器管板結(jié)構(gòu)型式多種多樣，各國標準基本是針對固定式(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、前后端非對稱結(jié)構(gòu)，非對稱布管結(jié)構(gòu)管板等等_D應針對這些特殊結(jié)構(gòu)的換熱器管板建立力學分析模型、對管板應力進行精確的分析計算。

換熱器管板應力分析計算中，大多數(shù)國家只考慮了管、殼程壓力及，換熱管和殼程筒體的溫差(我國 GBJ51和美國TEMA標準考慮了管、殼程壓力及換熱管和殼程筒體的溫差，德國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有考慮，這些溫差載荷對高參數(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。

當溫度較高時，隨溫度的升高，材料的許用砬力 (設(shè)n庇力強度）急劇下降，應采用有限元精確計算管板溫度，合理確定管板材料的設(shè)計應力強度。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算管扳拉伸和 彎曲剛度（當量彈性模量和泊桑比管板的應力由兩部分組成，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 應力和總體薄膜應力。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力（我閏GB151和美國TEMA標準主要考慮總體彎曲應力，德國AD規(guī)范主要考慮局部應力）。對于 厚管板結(jié)構(gòu)，總體彎曲應力是主要部分;而薄管板結(jié)構(gòu)，在管板中部總體薄膜應力和局部應力是主要部分，在管板邊緣總體彎曲應力是主要部分(邊緣內(nèi)力 對厚管板影響區(qū)域?qū)?，對薄管板影響區(qū)域窄）。正確地分析計算各部分應力,合理地迭加，并進行綜合評定。

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