基于ANSYS的双管板换热器管板厚度设计探讨杨玉强1，贺小华2，杨建永1（1．南京市锅炉压力容器检验研究院，江苏南京210002；2．南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009）摘要：由于双管板换热器管板结构的多样性，其管板厚度设计方法目前国内没有标准可依。针对某U型管及固定管壳式换热器双管板结构，根据SW6软件相应模块进行管板厚度近似计算，在此基础上采用ANSYS软件对管板结构进行热应力分析和优化设计，进一步讨论了聚液壳结构的影响。分析结果表明，双管板换热器管板厚度采用SW6软件近似计算是安全的，但结果过于保守。有限元优化设计有效地降低了管板厚度，为双管板换热器管板设计提供了有效手段。关键词：双管板换热器；管板厚度；聚液壳；热应力；有限元优化设计中图分类号：TQ051．5；O241．82文献标识码：A文章编号：1001－4837（2010）10－0030－06doi：10．3969/j．issn．1001－4837．2010．10．006DiscussiononThicknessDesignofTubesheetforDoubleTube－sheetHeatExchangerbyANSYSYANGYu－qiang1，HEXiao－hua2，YANGJian－yong1（1．NanjingBoiler＆PressureVesselSupervisionandInspectionInstitute，Nanjing210002，China；2．Col-legeofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China）Abstract：Duetothediversityofthetubesheetconstructionfordoubletube－sheetheatexchangers，thereisnonationaldesignstandardfortubesheetdesign．TheapproximatecalculationoftubesheetbasedonSW6softwarewasmadeforU－tubeandfixedshellandtubeheatexchangers，andthethermalstressa-nalysisandoptimizationdesignoftubesheetweremadebyANSYSsoftware，furthermore，theeffectoftheliquidgatheringshellwasstudied．Theresultsshowthattheapproximatecalculationofthedesignthick-nessoftubesheetfordoubletube－sheetheatexchangersbySW6softwareissafe，buttheresultiscon-servative．Optimizationdesignbasedonfiniteelementanalysishaseffectivelyreducedthedesignthick-nessoftube－sheetandprovidedaneffectivemeansforthedesignoftubesheetfordoubletube－sheetheatexchangers．Keywords：doubletube－sheetheatexchanger；thicknessoftubesheet；liquidgatheringshell；thermalstress；finiteelementoptimizationdesign符号说明：L———双管板间距，mmf———换热管挠度，mmDb———排管圆直径，mmσt———换热管材料的屈服限，MpaEt———换热管材料的弹性模量，MPaσtt，σss，σst———换热管端面拉应力、壳程筒体端面拉应力、换热管端面压应力，MPa［σ］———管板材料许用应力强度，MPaA1，A2———管板1和管板2在优化设计中的厚度，mmSMAX1，SMAX2———管板1和管板2在优化设计中的应力强度，MPaPs，Pt———壳程和管程设计压力，MPaAs，At———管板壳程侧和管板管程侧有效受压面积，m2Do，Di———壳程筒体外径和内径，mdo，di———换热管外径和内径，mNsh，Ntu———壳程筒体、管束内力，NΔlsh，Δltu———壳程筒体、管束的轴向变形量，mΔltsh，Δlpsh———壳程在温度载荷、内压作用下的轴向变形量，mΔlEJ———每一个膨胀节产生的轴向变形量，mR———膨胀节的半径，mαsh，αtu———壳程筒体、管束材料的热膨胀系数，℃－1Δtsh，Δttu———壳程筒体、管束操作温度与制造装配温度的差值，℃Ash，Atu———壳程筒体、管束的横截面积，m2I———膨胀节惯性矩，m4E———膨胀节材料的弹性模量，MPal———壳程筒体的总长度，m0引言双管板换热器是在换热器一端设有一定间距的两块管板或相当于有一定间距的两块管板的换热器。在实际操作中，双管板换热器一般用于以下两种场合［1］：一种是绝对防止管壳程间介质混串的场合；另一种是管壳程间介质压差很大的场合。目前，双管板换热器的管板厚度设计方法，国内没有标准可依，通常采用近似方法将双管板换热器分解成两部分，然后根据每块管板两侧所接触的介质压力与温度按GB151—1999［2］相应模块来进行设计计算，此方法的合理性和安全性值得商榷...