浮頭式換熱器換熱管軸向壓應(yīng)力校核不合格的解決方法

陸嘉懿

上海寰球工程有限公司 上海 200032

浮頭式換熱器換熱管軸向壓應(yīng)力校核不合格的解決方法

陸嘉懿*

上海寰球工程有限公司 上海 200032

換熱管 軸向壓應(yīng)力 浮頭式換熱器

1 減小換熱管受壓失穩(wěn)當量長度lcr

1.1 lcr數(shù)值的確定方法

浮頭換熱器的換熱管通常受到管板、殼程內(nèi)部的折流板或支撐板的約束。換熱管的穩(wěn)定校核是將換熱管簡化為端部鉸支或者固定的壓桿，依照材料力學(xué)[2]的壓桿穩(wěn)定理論來進行計算。其約束條件及對應(yīng)長度系數(shù)見表1。

表1 長度系數(shù)

在確定換熱管受壓失穩(wěn)當量長度lcr時，可將管板作為固定端，折流板或支撐板作為鉸支端，根據(jù)換熱管各支撐段兩端的實際約束條件，分別乘上相應(yīng)長度系數(shù)后，計算出各支撐段間的受壓失穩(wěn)當量長度，選取其中最大值作為最終計算所用lcr，具體確定方法見GB/T 151中圖7-2。

1.2 調(diào)整lcr的適用情況和具體方法

基于每臺換熱器工藝條件具有一定的差異性，lcr可能出現(xiàn)在殼程內(nèi)部的任意一段換熱管，根據(jù)lcr所在具體位置可選擇相應(yīng)調(diào)整方法：

圖1 短支撐板D#

2 增加管板厚度

2.1 增加管板厚度的適用情況

表2 浮頭換熱器主要工藝參數(shù)

該設(shè)備折流板為左右缺的雙弓形，工藝條件要求折流板間距為550mm，因兩端管板與相鄰折流板/全支撐板間距相對較小，lcr最終由折流板間距決定。運用SW6計算程序?qū)ο铝?種具有代表性的方案進行試算，結(jié)果如下：

(1)方案1。輸入數(shù)據(jù)：折流板間距550mm，lcr=1100mm，管板名義厚度n=138mm。

校核結(jié)論：不合格。

(2)方案2。輸入數(shù)據(jù)：折流板間距230mm，lcr=460mm，管板名義厚度n=138mm。

校核結(jié)論：合格。

(3)方案3：輸入數(shù)據(jù)：折流板間距550mm，lcr=1100mm，管板名義厚度n=280mm。

校核結(jié)論：合格。

2.2 方案3具體計算步驟

2.2.1 管板相關(guān)數(shù)據(jù)

(1)

2.2.2 換熱管相關(guān)數(shù)據(jù)

2.2.3 計算管板最小厚度δ下?lián)Q熱管軸向應(yīng)力σt

查C曲線圖，C(1)=0.43。

繼續(xù)迭代，

1/ρt=1.111

查C曲線圖，C(2)=0.39。

繼續(xù)迭代，

1/ρt=1.111

查C曲線圖，C(3)=0.41。

繼續(xù)迭代，

1/ρt=1.111

查C曲線圖，C(4)=0.406。

滿足要求，終止迭代。

1/ρt=1.111

查Gwe曲線圖， Gwe(實際)=3.04。

代入GB/T 151式(7-58)得：

校核合格。

圖2 SW6計算書截圖

3 結(jié)語

1GB/T151-2014，熱交換器[S].

2 劉鴻文. 材料力學(xué) 下冊[M].第三版 北京：高等教育出版社，1992：148-157.

3 薛明德，李世玉，朱國棟，等.GB151中浮頭式換熱器管板設(shè)計方法的理論依據(jù)及其應(yīng)用[J]. 化工設(shè)備與管道，2015，52(3).

4 陳昊.GB/T151中浮頭式換熱器管板應(yīng)力計算新途徑[J]. 石油化工設(shè)備技術(shù)，2016，37(3).

5 全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站 ,SW6-2011V3.0過程設(shè)備強度計算軟件 [P].2011.

2017-05-07)

*陸嘉懿：工程師。2006年畢業(yè)于上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)過程與控制專業(yè)。主要從事壓力容器設(shè)計工作。聯(lián)系電話：(021)64164200， E-mail:lujiayi@lujiayi@hqcec.com。