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        換熱器矩形管板的計算

        2011-12-18 06:12:18胡建軍
        化工裝備技術(shù) 2011年5期
        關(guān)鍵詞:預(yù)熱器管板計算方法

        胡建軍

        (西安航天華威化工生物工程有限公司)

        換熱器矩形管板的計算

        胡建軍*

        (西安航天華威化工生物工程有限公司)

        介紹了換熱器矩形管板的幾種計算方法。 通過比較,為矩形管板的計算提供了一種簡潔、有效的方法,對同類型設(shè)備設(shè)計計算具有一定的參考價值。

        換熱器 矩形管板 平蓋 壓力容器

        0 前言

        2006年我公司為某化工廠設(shè)計、制造了一臺空氣預(yù)熱器,其管程的管板為矩形。目前我國換熱器的矩形管板計算方法通常采用GB 151—1998附錄D(非圓形截面容器)所推薦的方法。計算時首先假定管板的厚度,然后按規(guī)定進行應(yīng)力校核,直至滿足要求為止。此種方法不但繁瑣,數(shù)值不精確,而且沒有考慮管板的開孔削弱和管子的加強作用。當然矩形管板的計算方法很多,其中 《西德AD壓力容器規(guī)范》 (以下簡稱 《AD規(guī)范》)中關(guān)于換熱器的矩形管板計算方法相對來說簡單、經(jīng)濟得多。

        該空氣預(yù)熱器主要設(shè)計參數(shù)如表1所示。

        管程的主要參數(shù):管板外形尺寸1 950 mm×390 mm × 50 mm, 換熱管規(guī)格 ?25×2.5×3 000 (翅片外徑52 mm),換熱管中心距55 mm,管板孔直徑25.25 mm。

        表1 空氣預(yù)熱器主要設(shè)計參數(shù)

        以下對幾種計算方法作一比較。

        1 按《AD規(guī)范》(B5篇6.2.1節(jié))計算

        《AD規(guī)范》中管板的計算式為

        式中C——參數(shù),取C=0.45;

        CE——矩形管板的計算系數(shù);

        矩形管板的幾何尺寸如圖1所示。

        圖1 矩形管板的幾何尺寸

        這里已考慮開孔削弱,但是沒有考慮管子的支承作用。

        2 按非圓形平蓋(GB 150—1998)計算

        GB 150—1998中第7.4.2.2款關(guān)于平蓋計算厚度的公式如下:式中 δp——平蓋計算厚度,mm;

        pc——設(shè)計壓力,MPa;

        K——結(jié)構(gòu)特征系數(shù) (查表7-7);

        a——矩形管板的短邊,mm;

        b——矩形管板的長邊,mm;

        [σ]t——設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力 (按照

        3 按帶底板半圓筒形容器計算

        將底板當做邊緣支持承受均布載荷的矩形平板加以計算,其截面圖如圖2所示。計算公式如下:

        圖2 帶底板半圓筒形容器截面圖

        4 結(jié)論

        (1) 按 《AD規(guī)范》 計算, 管板壁厚 s=48.98 mm;

        (2)按非圓形平蓋計算,管板壁厚δp=74.9 mm;

        (3)按帶底板半圓筒形容器計算,管板壁厚t1=74.8 mm。

        比較以上三種計算方法, 《AD規(guī)范》計算的結(jié)果比較接近管板的厚度 (50 mm)。我公司2006年按此厚度(50 mm)設(shè)計、制造的這臺空氣預(yù)熱器使用至今仍然完好,這也進一步說明 《AD規(guī)范》這種設(shè)計方法具有良好的有效性、簡潔性和安全性。采用此種方法可以縮短設(shè)計時間,節(jié)省加工材料。該方法對同類設(shè)備設(shè)計也有一定的參考價值。

        [1] 薛大年,等譯.西德AD壓力容器規(guī)范[S].上海:化工部設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站,1981.

        [2]GB 151—1999.管殼式換熱器[S].

        [3]GB 150—1998.鋼制壓力容器[S].

        [4] 丁伯民,黃正林,等.化工容器[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

        The Calculation of Rectangular Tube Plate of the Heat Exchanger

        Hu Jianjun

        Several calculation methods of rectangular tube plate were introduced.The results of the comparision provided a simple, effective way to calculate the rectangular tube plate and supplied certain valuable references for the same type of equipments.

        Heat exchanger; Rectangular tube plate; Flat cover; Pressure vessel

        TQ 051.5

        *胡建軍,男,1975年7月生,助理工程師 。西安市,710100。

        2011-04-19)

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