“预应力法”固定管板换热器的设计理论与制造工艺

前言:管板是固定管板换热器的最重要部件,是应力分析与设计控制的主要对象。如何降低管板的应力水平,从而提高疲劳寿命、减薄管板厚度,则成为换热器研究和设计的中心内容。如果能对固定管板换热器的壳体、管束和管板施以“预应力”状态,对一些特定的列管式换热器,将可在不设置膨胀节的情况下,使管板的组合应力水平降低。本文以我国标准的管壳式换热器为例,用台式小型计算机PC-1500电算程序的运算结果,来说明固定管板换热器“预应力法”的设计概念、应力水平的降低效果、应用场合和制造方法。本文将要指出,只要合理地改变固定管板换热器传统的制造工艺过程,正确设计焊缝坡口尺寸,就能够通过刚性系统中壳体焊接的收缩量,把管板的应力控制在望期的水平上。     

固定管板式换热器管板热应力分析及控制措施

介绍了固定管板式换热器管板设计标准,分析了管板热应力产生机理,寻求减小管板热应力的有效途径,对指导管板设计、优化管板结构及改善换热器性能等具有重要的意义。     

固定管板换热器关键结构的计算机模拟研究

本文首先进行了固定管板换热器的传统设计。介绍了固定管板换热器建模和危险点分析的另一种方法。应用UG软件建立固定管板换热器的三维模型,利用Ansys workbench这个平台将模型导入ANSYS进行鞍座的应力分析。从而体现了这种方法及UG、ANSYS两大软件在化工设备设计及分析中的优越性。     

运用SW6进行双管板换热器管板的计算

由于ＳＷ６－９３（ＳＷ６－１９９８）软件包没有双管板换热器管板的计算模块，因此在设计计算时，我们将双管板换热器分成几个单管板换热器进行计算。几年来设计了数十台固定双管板换热器（卧式、立式）和Ｕ形管双管板换热器，下面介绍分解模式。     

化工静设备固定管板换热器是否设置膨胀节的探讨

固定管板换热器在化工静设备的应用中经常遇到需设置膨胀节的情况,本文简要介绍了如何通过调整管板、换热管、折流板间距等各计算参数确认是否需要设置膨胀节,并一一举例,分析各参数对计算结果的影响,实现固定管板换热器及膨胀节的合理设计。     

双管板换热器的结构设计

双管板换热器为管壳式换热器的一种特殊结构。对一台固定双管板式换热器的结构设计和强度计算进行了阐述,其中包括选材、布管、管板的结构和间距、胀管和开槽尺寸等方面的设计和计算。     

波形膨胀节对管壳式换热器固定管板的影响

针对固定管板管壳式换热器有时因管,壳间温度差大,引起轴向力太大;管板太厚,影响换热管与管板的连接质量等问题,分析了在其壳体上设置波形膨胀节后,温差轴向力可显著降低,明显改善了管板的受力情况,当出现固定管板太厚时,设计宜在换热器壳体上设置波形膨胀等。     

列管式固定管板换热器的力学研究

对列管式固定管板换热器的管板、管子和壳体等部件进行了较为详尽的力学分析，导出了管板与管子相互作用力的计算式、管板的弯矩与转角公式等，通过实例对管板的挠度与管子的稳定性进行了分析，旨在为该类换热器的设计与制造提供一些理论依据。     

U型管式换热器的设计与校核

经过工艺结构尺寸的计算、热流量的核算、壁温的核算、计算换热器的内流体的流动阻力、零件的计算及换热器的检验和验收几大步完成了换热器的设计。该设计换热器具有一般换热器都有的效率且只有一个管板,换热管为U型,管子两端固定在同一管板上,管束可以自由伸缩,当壳体与U型换热器有温差时,不会产生温差应力;其次该设计采用计算机编程进行辅助计算,优化了换热器的结构尺寸。     

固定管板式换热器的预应力技术

本文在全面分析固定管板式换热器的受力特点后指出,通过改变传统的换热器制造工艺,严格控制壳体环向焊缝的纵向收缩量,即可在“壳体-管板-管子”这一超静定体系中,建立起一个相当于壳体受拉而管子受压的预应力系统,这种预应力的固定管板式换热器,可以在四种经常应用的工程工况下得到安全可靠的应用。如果在制造中对固定管板式换热器施以预应力的技术后,可在一些特定的场合下,明显地降低管板的应力水平。而对一些必需设置膨胀节的场合,采用预应力技木后,可以不必设置膨胀节,并降低管板的应力水平,从而可以提高换热器的疲劳寿命,减薄管板厚度。 本文以我国钢制管壳式换热器为实例,提出上述旨在降低管板应力水平的预应力技术的设计理论与制造工艺。     

双管板换热器的结构设计

双管板换热器为管壳式换热器的一种特殊结构被广泛应用于换热器管程和壳程介质严禁混合的场合。双管板换热器的管板有普通型双管板和整块式双管板两种型式,由于整块管板加工难度大、成本高,而且在防止管壳程介质串流方面也不如普通型双管板,所以在实际设计制造中普通型双管板较为普遍。随着新型化工产品的研究开发,双管板换热器的用量逐年增加,而由于双管板换热器的特殊结构要求,在设计和制造过程中各细节必须充分考虑,产品质量才能保证。现以我公司在多晶硅项目上设计制造的一台固定双管板式换热器为例对双管板换热器的结构设计和强度计算进行阐述。     

化工设备常用结构的参数化CAD设计

采用Ａｕｔｏｌｉｓｐ语言开发了绘图环境初始化设计、固定管板换热器中管板的参数化设计以及化工设备焊接节点图的参数化设计程序。程序的使用大大提高了设计效率，保证了设计质量。     

关于固定管板式换热器管板和壳体危险工况组合应力计算的探讨

本文对固定管板式换热器管板(不兼作法兰)和壳体在不同工况条件下的受力状况作出分析,提出设计换热器时管板应考虑二种危险工况;壳体的危险工况与管板的危险工况是不同的;根据设计条件(管、壳壁温)确定壳体应计算一种最危险工况,或者是二种危险工况,它们均不同于管板的二种危险工况。     

管壳式换热器固定管板结构参数的选取

管壳式固定管板换热器具有结构简单、紧凑,承压能力较高,造价低,管程清洗方便,换热管损坏时易于堵管或更换等特点,在化工行业有广泛的应用,其质量好坏直接影响到工业生产的稳定性。结合其特定的设计条件,参照相关标准,阐述了管壳式换热器固定管板结构参数的选取,并以常见的设计案例为例分析了管板结构参数选取时出现的误区,供管壳式换热器固定管板结构参数选取参考。     

利用SW6软件设计固定管板换热器中常见问题及对策

分析利用计算软件SW6设计固定管板换热器过程中常见的问题及其对策。     

管板延长部分兼作法兰的计算

在工业上使用的换热器中,固定管板换热器广泛被采用。其壳体法兰多数采用管板延长部分兼作法兰。此壳体法兰的计算是按照《钢制管壳式换热器设计规定》(以下简称《设计规定》。在《设计规定》公式中对壳体法兰考虑有:①管板和法兰沿其中心面内的拉伸作用;②法兰变形时,其横截面的形状不变,而只有绕环状截面重心的转动与径向位移。由于     

钛固定管板换热器的设计

铁材较不锈钢、碳钢具有比重轻、强度高、耐腐蚀性强等优点.该文对钦固定管板换热器的设计——流程的选取,管板,换热管以及管板与换热管的连接等问题作了叙述;还列举了应用实例.     

固定管板换热器节能计算分析

结合在用固定管板换热器的运行参数，对相同构造的换热器在采用普通无缝钢管作换热管和采用螺旋槽管作换热管的情况下，分别计算换热器的传热系数，并对计算结果进行分析比较，表嚼采用螺旋槽管作换热管所起的强化传热作用对于固定管板换热器产生的节能效果明显，可以为企业带来较好的节能效益。     

波形膨胀节波高对固定管板换热器强度的影响

本文将分析波高部分所受压力(波高压力)对膨胀节轴向变形以及管板系统应力的影响,对其计算公式进行推导和计算。前言我国《设计规定》关于固定管板换热器的强度计算方法同各国标准相比较是先进的。它将管板、管束、法兰、筒体以及封头等作为一个系统,比较全面地分析了各种因素对管板的影响,其计算模型见图1a,对于不带膨胀节的固定管板换热器,该方法的计算结果与应力测试的结果是吻合的。但是,对于带膨胀节的固定     

在不带膨胀节的固定管板式换热器强度设计中壳程圆筒材料与换热管材料的匹配

本文通过对不带膨胀节的固定管板式换热器管板强度的理论分析和实例计算,说明了壳程圆筒和换热管的材料性质对换热管轴向应力的影响,并根据此提出了在对不带膨胀节的固定管板式换热器进行强度设计时关于壳程圆筒与换热管材料匹配的几点建议。