雙管板換熱器管板厚度計(jì)算

崔曉云（石家莊工大化工設(shè)備有限公司）

李建平（石家莊海力精化有限責(zé)任公司）

張玉平陳雨涵（石家莊工大化工設(shè)備有限公司）

1.前言

雙管板換熱器一般應(yīng)用于嚴(yán)禁管程和殼程介質(zhì)發(fā)生混合的情況；也可用于管程和殼程壓力差較大的情況。

“雙管板”是指在換熱管端部有一塊管板，稱為外管板，也就是管程管板并兼做法蘭與換熱管及管箱法蘭相連接；在距換熱管端部較近的位置再設(shè)一塊管板，稱為內(nèi)管板，即殼程管板，與換熱管及殼程相連接。管、殼程每側(cè)布置二塊管板，不僅起到兩道防線作用，而且能通過設(shè)置在二塊管板間隔離腔上的管口及時(shí)查處內(nèi)側(cè)管板的泄漏問題。

在雙管板換熱器中管板是一個(gè)核心部分，在整個(gè)設(shè)計(jì)和制造過程中管板的設(shè)計(jì)尤為重要，現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)有的計(jì)算方法對(duì)本設(shè)備管板進(jìn)行管板厚度的設(shè)計(jì)校核計(jì)算。

2.設(shè)備主要設(shè)計(jì)參數(shù)

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3.內(nèi)外管板厚度計(jì)算

雙管板換熱器示意圖

管板型式無論是延長(zhǎng)部分兼做法蘭或是不帶法蘭的固定管板，均可按延長(zhǎng)部分兼做法蘭的力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)為延長(zhǎng)部分兼作法蘭固定式管板其受力情況與不帶法蘭的固定式管板相比較，條件更為苛刻。

管板計(jì)算時(shí)，把隔離腔分別與管程和殼程組合，將雙管板換熱器分解為兩臺(tái)單管板換熱器來進(jìn)行管板強(qiáng)度的計(jì)算。

3.1 管程管板的強(qiáng)度計(jì)算

其設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度分別按管程和隔離腔（設(shè)計(jì)溫度為常溫，設(shè)計(jì)壓力為常壓）工況確定；換熱管和殼程壁溫以換熱管與殼程或隔離腔殼體之間最大溫差為計(jì)算依據(jù)。管板和換熱管的連接為焊接；換熱管的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)=L1+2L2（見示意圖）。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)表1

3.2 殼程管板的強(qiáng)度計(jì)算

設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度分別按殼程及隔離腔工況確定；換熱管和殼程壁溫按管程及殼程工況確定；換熱管與管板的連接為脹接；換熱管的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)=L1（見示意圖）。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)表2

4.計(jì)算過程

按上述參數(shù)表，利用SW6-2011《過程設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算包》軟件中固定管板換熱器模塊分別進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

計(jì)算過程不再敘述，計(jì)算結(jié)果如下：

管程管板厚度δ=35mm；殼程管板厚度δ=37mm。

由于該設(shè)備直徑較大，管束孔徑較小，且為正三角形排布，擔(dān)心管板變形導(dǎo)致強(qiáng)度脹接發(fā)生泄漏，且經(jīng)驗(yàn)較少，出于安全性考慮最終確定管程管板厚度δ=45mm；殼程管板厚度δ=40mm。

5.結(jié)束語(yǔ)

為積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該臺(tái)設(shè)備進(jìn)行了跟蹤測(cè)評(píng)，設(shè)備至今運(yùn)行良好，未發(fā)生泄漏情況。說明此次設(shè)計(jì)合格。但從節(jié)約材料角度來講未合理的利用材料，希望專家多多指正，日后盡量做到經(jīng)濟(jì)合理，優(yōu)化設(shè)計(jì)。

[1]GB151-1999管殼式換熱器

[2]《換熱器》設(shè)備設(shè)計(jì)全書

[3]雙管板換熱器的設(shè)計(jì)制造涂俊宏等著化工設(shè)備與管理