静设备石油化工设备技术，2013，34(6)·1·Petro—ChemicalEquipmentTechnology特殊结构浮头式换热器的管板强度计算周耀1，谢智刚2，段瑞2，林少波2(1．四川天一科技股份有限公司，四川I成都；2．中国石化工程建设有限公司，北京100101)摘要：分析比较了三种基于弹性基础圆平板理论的管板受力情况，指出了管板应力计算的差异，提出了用一种变通的固定管板计算方法来解决特殊结构浮头式换热器管板的应力计算。开发出一种将固定管板应力计算方法应用于其他结构换热器管板应力计算的新途径，使GB151管板计算方法有更广泛的适应性。关键词：特殊结构浮头式换热器管板计算在石油炼制和化工、石化装置中经常采用一填料函管板三种。种如图1所示的特殊结构的浮头式换热器。此种换热器管板的计算方法虽然在GB151《管壳式换热器》标准中指出：对于固定端为b、c、d型连接方式的管板可按JB4732附录I，但实际上到目前为止，国内尚未开发出按JB4732附录I中对于浮头式、填料函式换热器管板的计算程序。长期以来在设计中均借鉴美国TEMA【11标准的方法进行粗略计算。由于TEMA标准对此管板的计算甚为简化，因此很有必要解决该种管板的准确计算问题。陀竹’板，℃换热豁图1特殊结构浮头换热器本文在分析三种基于弹性基础圆平板理论的管板的受力差别基础上，提出了用一种变通的固定管板的计算方法乜1来解决特殊结构浮头式换热器管板应力的计算问题。以下先对管壳式换热器的管板受力情况进行l一㈨fI㈨?_掩热描分析比较。图24种管壳式换热器的结构示意1管壳式换热器管板的受力列入GB151标准的管壳式换热器主要有4种，如图2所示。收稿日期：2013-07—25。作者简介：周耀，1982年毕业于成都科技大学(现四川大学)管壳式换热器管板的受力计算模型分为两化工机械专业，长期从事压力容器设计工作．已获省、部级奖类：一类是基于圆平板理论的计算方法，U形管3项，国家专利2项，发表论文8篇，常规压力容器和应力分换热器的管板即属此类；另一类是基于弹性基础析设计批准人．教授级高级工程师。圆平板理论的计算方法，有固定管板、浮头管板和Email：zhouy@tianke．corn万方数据石油化工设备技术2013焦管板计算无论是基于哪种理论，作用于管板生自由位移，上管板上移，下管板下移D】。周边的边界力计算的正确性均是影响管板应力计另一方面，壳程圆筒在P。的径向作用下，直算准确性的前提，所以管板应力计算的关键是其径增大，产生环向拉伸薄膜应力，由于泊松效应壳边界力的计算。程圆筒长度缩短，由此造成了两个系统的轴向自1．1基于圆平板理论的管板的边界力由变形差，由于两者间的变形协调，使壳程筒体轴U形管板的应力由简支圆平板应力基础上向受到拉伸，相反管板管束系统的管板周边上产叠加管板周边均布弯矩产生的均匀弯曲应力构生向下(对上管板)的横剪力V。，迫使管束系统轴成，当管板周边被一对法兰夹持时管板周边弯矩向缩短，从而使两系统的轴向位移连续起来。此为零。对于管板直接与简体相焊的U形管板(即外为使连接处的转角保持一致，还在壳体端部和GB151中图18的b结构)“】，其应力在简支圆平管板周边处各产生弯矩M。，如图3所示。管板在板应力基础上叠加管板周边由简体边界效应引起周边横剪力V。和弯矩M。共同作用下，发生弯曲的均布弯矩产生的均匀弯曲应力。管板应力计算变形引起弯曲应力。弯曲应力的大小取决于边的准确性取决于管板周边弯矩计算的准确性D】。界力V。和M。的大小，而V。和M。需根据变形协1．2基于弹性基础圆平板理论的管板的边界力调关系求得。基于弹性基础圆平板理论的管板应力除了受当P。作用时，则发生相反的情况，在管板周管板周边弯矩的影响外，还受管板周边均布横剪边产生与上相反方向的V。和M。(见图3)，从而力的影响。使管板产生与上相反方向的变形及应力(为此P。固定管板换热器的管板、浮头式换热器的管与P。共同作用，反使管板应力减小，故不考虑P。板和填料函式换热器的管板同属于弹性基础圆平与P。均为正压或负压共同作用时的工况)。V。板。它们由于同时有两块管板存在，所以在P。、和M。同样需根据变形协调关系求得。P。载荷作用时，由于两管板的受力对称，变形对称，方向相...