双管板换热器强度计算.pdf

石油化工设计 Petrochemical Design 双管板换热器的强度计算 桑如苞，谢智同，段 瑞，林上富 (中国石化工程建设公司，北京 IO0101) 摘要：双管板换热器是一种特殊结构的固定管板换热器，它的强度设计方法在 GB151《管壳式换热 器》中未有给出。在对双管板换热器与一般结构换热器的受力进行分析比较的基础上，论证提 出了一种 工程计算方法，结果偏于安全可靠。允许两块管板采用不同等厚度，使设计趋经济合理。 关键词：双管板；换热器；强度 双管板换热器是一种应用于管壳程介质一旦 有两块管板，但从管板受力考虑，可将两块管板及 发生接触便会产生严重或灾难性事故的苛刻操作 其之间的管束段视为一 “空心结构的组合管板 ”， 条件的换热器。双管板换热器型式有两种型式，即 其作用可以一定厚度 的当量 “实心”管板替代 ，其 固定管板型式(图1)和U型管板型式(图2)。 当量厚度大于任一较厚管板的厚度，小于 “组合管 板”的总厚度 。将组合管板视为一当量厚度的 “实 心”管板后，该换热器的受力即可按一般的固定管 板换热器进行考虑。 双管板换热器按单管板 (一般固定管板换热 图1 固定管板形式 器)计算的可行性，可分析论证如下。分析可从一 般的单管板换热器 的受力和应力产生机理出发， 然后考证当管板厚度发生变化 (加厚时)，管板应 力、管子应力和壳体应力的变化情形，最终得出双 图2 U形管板形式 管板按单管板计算的可行性。这里先对固定管板 这类换热器结构较复杂，换热器两侧各有两 换热器的受力进行分析。 块管板。两管板两侧分别作用有壳程压力P管程 压力P及隔离腔压力 (一般为负压)。此换热器 2 固定管板换热器的受力分析 的计算方法未有列人 GB151中，为此其强度计算 固定管板换热器所受 的主要载荷有压力 ：管 方法成为设计中的一个疑难问题。在压力容器设 计审查工作 中，发现不少单位对此类换热器强度 收稿 日期 ：2009—05—20。 计算方法混乱，不合理地进行各种载荷组合，使计 作者简介：桑如苞，男，浙江绍兴人，从事压力容器设 算过程非常繁复，并最终将两块管板 (内侧管板和 计工作45年，退体，为压力容器国家标准GB150等十 外侧管板)取相同厚度 ，造成很大浪费。 余项标准的开创编制人之一，获国家级 、部级奖7项 ， 本文在对此换热器进行受力分析基础上论证 参加 国家标准等宣讲 工作 27年 ，在全 国讲坛一百五 提出一种建议计算方法，可按 GB151方法 以SW6 十余次讲演获成功，在压力容器强度设计