管殼式換熱器中管板強度設計

   管板是管殼式換熱器重要的受力元件之一，管板的設計合理與否直接關系到換熱器的制造成本的高低及綜合性能的優(yōu)劣。管板的強度計算作為管板設計的關鍵一環(huán)，一直是許多國家相關部門的研究重點，管板強度的計算方法也在不斷地發(fā)展和完善。

   1975年以來，美國的ASME VIII-I嘗試給出適合各種管板類型的設計規(guī)范，在1983年板中給出U形管式換熱器的簡支和整體結(jié)構(gòu)的管板計算方法，在1992年版中又加入了固定式換熱器管板計算方法。法國壓力容器規(guī)范CODAP于1986年出版的非規(guī)定附錄里，給出了包括U形管式、浮頭式、固定式換熱器的管板計算方法。

多年來，主要工業(yè)國家都已有自己的管板設計計算公式或規(guī)定，如英國的BS 5500標準、美國的TEMA、日本工業(yè)標準JIS、捷克壓力容器計算準則、管板計算公式及TEMA修正計算公式、前蘇聯(lián)的鍋爐監(jiān)察手冊及聯(lián)邦德國的AD規(guī)范等。

隨著歐洲統(tǒng)一市場的建立和歐元的?**用，為促進承壓設備在歐盟成員國內(nèi)的自由貿(mào)易，2016年3月歐盟成員國正式表決通過了修改后的表尊EN13445，并于同年5月30日頒布了該標準版，并且要求，所有與此相抵觸的歐盟成員國同類遲于2016年11月廢棄。    

      對于管板的設計、EN13445中提出了兩種方法，一種是傳統(tǒng)方法，考慮內(nèi)外壓、幾何尺寸等因素嚴格計算各種載荷狀態(tài)引起的管板應力，并嚴格校核；另一種是極限分析方法，通過管板的極限分析，確定許用應力載荷。

管殼式換熱器之換熱器的制造工藝分析介紹

管殼式換熱器的制造工藝分析如下：

在換熱器的制造中，筒體、封頭等零件的制造工藝與一般容器制造無異，只是要求不同，其中重點把握材料的檢驗，管板、折流板管孔的配鉆，筒體的焊接，法蘭的加工等。

1 檢驗材料

換熱器用的材料中，鋼材(鋼板、鋼管、型材、鍛件)的質(zhì)量及規(guī)格應符合下列現(xiàn)行、行業(yè)標準或有關技術(shù)條件，鋼材應符合GB GB713-2016的要求，鋼材的選用應接受頒發(fā)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)察。

凡符合下列條件之一的，應逐張進行超聲波檢測：①盛裝介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害的壓力容器②盛裝介質(zhì)為且含量大于100mg/l的壓力容器③高工作壓力大于等于10MPa的壓力容器④GB150第二章和附錄C、GB151《管殼式換熱器》、GB2337《鋼制球形儲罐》及其他和行業(yè)標準中規(guī)定應逐張進行超聲波檢測的鋼板（詳見各標準）⑤移動式壓力容器。

2 焊接方式

制造過程中，常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護焊（弧焊、CO2保護焊）等。根據(jù)不同的材料，不同的厚度，開不同的坡口，采用不同的焊接工藝。手工電弧焊是應用廣泛的焊接方法，其操作靈活，設備簡單，可進行全位置的焊接，但焊接質(zhì)量很大程度上取決于焊工的技術(shù)水平；埋弧自動焊電弧熱量利用率高，焊接速度較快，生產(chǎn)率高，可節(jié)約金屬和改善勞動條件，但受其限制，一般只用來焊接直焊縫和大圓周環(huán)焊縫。。

焊接過程中產(chǎn)生變形和應力是不可避免的，因而必須想辦法降低其危害，采用好的焊接材料，更合理的焊接工藝，合理的工件結(jié)構(gòu)和坡口等，退火消除應力。

管殼式換熱器是如何工作的？

     管式換熱器是目前應用廣泛的一種，其結(jié)構(gòu)簡單、堅固，制造容易，資料范圍廣泛，處置能力可以很大，適應性強。一般來說，設備制造容易，生產(chǎn)成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應性強，處理量大，工作可靠，且能適應高溫高壓。雖然它在結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無法與板式和板翅式換熱器相比，但它由于具有前述的一些優(yōu)點，因而在化工、石油能源等行業(yè)的應用中仍處于主導地位。

      圓形外殼內(nèi)裝入平行管束，管式兩端固定在管板上，管子在管板上的固定方法一般采用焊接法或脹管法，裝有進口或出口管的頂蓋用螺釘與外殼兩端法蘭相連，頂蓋與管板之間構(gòu)成流體的分配室。列管冷凝器進行熱交換時，冷卻水由頂蓋的連接管進入，管內(nèi)流動，這條路徑稱為管程；有害蒸氣在管束與殼體之間的空隙內(nèi)流動，這條路徑稱為殼程；管束的外表積就是傳熱面積。冷凝回收不論是對飽和蒸氣的冷凝還是對含不凝氣的冷凝過程中，一般情況下，好在臥式冷凝器的殼程冷凝，因為無論從傳熱、壓力降及清掃方面都比較合理。

     管殼式換熱器有多層導熱特性良好的材料疊合而成工作原理和熱水器類似，熱水器是由燃氣燃燒時產(chǎn)生熱而換熱器是發(fā)熱的介質(zhì)不是明火，換熱器內(nèi)部有兩路管道回路，一個是熱源另一個是被加熱源熱源就像熱水器燃燒時的火焰如熱水或蒸汽等。被加熱源就像熱水器里被加熱的水。還有熱源回路中換熱器的熱源進口前有一個調(diào)節(jié)閥通過改變這個閥門的開度就可以調(diào)節(jié)被加熱源的溫度。

     管殼式換熱器可以適應在高溫高壓的情況下工作，長期使用不會生成結(jié)垢，從而保證產(chǎn)品的換熱效果穩(wěn)定，其使用壽命長，長期使用不會發(fā)生泄漏事情，不影響效果的情況下安全。管殼式換熱器的材質(zhì)比較堅硬，一般以鋼材為主，即便在高溫高壓下也可以使用，維護起來十分方便。