GB 151中浮头式换热器管板设计方法的理论依据及其应用

阐述了国家标准GB 151中浮头式换热器设计方法的理论依据。在此基础上,进一步给出了如何应用GB 151中浮头式换热器对应于最小管板设计厚度的公式与曲线,计算实际管板厚度下的管板应力和换热管应力的方法。通过一个实际算例,说明当管板的实际厚度与其最小设计厚度相差较多时,换热管中的应力可以大大降低。

GB151固定式换热器管板应力计算与校核方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对固定式换热器管板设计中的应力计算与校核方法的改进意见。管板应力计算方法的改进提高了计算精度并更便于使用。针对带膨胀节换热器固定管板的设计增加了两种校核工况。

关于管板结构的数值分析设计

针对管子与管板以胀接和焊接形式连接的管板结构,采用有限元方法计算了在壳程压力作用下的挠度和应力,并拟合为管板半径、厚度和压力的函数。结果表明:由于管子的支撑作用,管板的挠度和应力对管板的半径和厚度的变化并不十分敏感;有限元分析得到的管板应力不足按常规设计标准计算所得管板应力的一半,这表明,虽然在换热器设计标准中管板的设计计算考虑了管子的一定支撑作用,但实际的支撑效果更大,若采用基于有限元法的分析设计法,仍然可以降低换热器的管板厚度;与焊接结构相比,胀接结构更有利于提升开孔管板的强度与刚度。

对GB 151—1999中管壳式换热器管板计算方法的修改说明

对正在修订的GB 151—1999版中5.7节"管板计算"一节的主要修订内容进行了介绍。其中包括:改进了带膨胀节的固定式换热器管板计算方法,改进了固定管板中最大应力的计算方法,增加了壳程分段圆筒的计算方法,增加了管程压力p t与壳程压力p s同时作用的两种校核工况,换热管许用压缩应力的安全系数降低为1.5。

带中心管的固定式换热器管板分析设计方法

对带中心管 (尺寸大于其它换热管 )的固定式换热器建立了力学模型 ,提出了该类型换热器管板的一种分析设计方法与相应的计算公式 ,并对三个不同参数的该类型换热器进行了算例分析 ,分析表明 :中心管存在只对其附近的管板应力有较大影响 ,且影响范围较小。

基于均匀化理论的管板有效弹性常数的研究

根据多尺度均匀化理论建立了管板有效弹性常数研究的有限元计算模型 ,在弹性平面状态下 ,计算结果与ASME规范中采用的有效弹性常数进行了比较 ,其相对误差在 0 .2 % ,然后对管板中胀接管子的加强作用进行了研究 ,得到了管板有效弹性常数与胀接管子在孔间带效率为 0 .4时的变化曲线。计算结果表明 。

GB 151中带膨胀节固定式换热器管板计算方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对带膨胀节的固定式换热器管板设计中应力计算方法的改进意见。文中指出现有计算忽略了膨胀节圆环内部压力引起轴向位移影响,会对某些高参数换热器固定管板的应力分析带来较大误差,并基于板壳理论得到膨胀节圆环内部压力与其两端受轴拉力引起轴向位移之间的相互关系,并结合现行GB 151管板计算模型,提出修订原则和方法。通过有限元计算,证明该方法是可靠的。

基于有限元分析方法对换热器结构的改进设计

采用三维有限元分析方法对BEM型管壳式换热器进行强度分析 ,发现原设计不符合要求。根据正常操作工况下温度载荷高 ,液压试验工况下压力载荷高的特点 ,先提出采用减少管板厚度的方案 ,随后 ,在此基础上提出法兰与壳体连接处加筋板的设计方案。该方案通过三种工况的强度校核 ,从而可对该换热器进行合理的改进。

中美标准中三种NEN型固定管板设计方法的比较

分析比较了我国工程界广泛应用的三种NEN型管壳式热交换器管板的设计方法:GB/T 151,JB 4732(2005年确认)和ASME BPVCⅧ-1。三者基本原理相同、力学模型相似,相对于JB 4732,为便于工程应用,GB/T 151和ASMEⅧ-1又做了不同程度的简化。近年来,随着工业装置大型化,NEN型固定管板热交换器的结构参数已经大大超过GB/T 151的标准适用范围,笔者给出了三种设计方法的理论对比和7台不同大小NEN型热交换器管板算例以该三种设计方法计算了管板应力,对其中3个实例通过有限元应力分析与设计结果进行对比,并指出在工程设计实践中不同规范方法各自的适用参数范围,对于今后管板设计标准规范的修订工作具有借鉴意义。

特殊结构填函式换热器的管板设计

在分析固定管板换热器管板应力的计算原理基础上,指出了该特殊结构的填函换热器,由于其管板周边的剪力和弯矩为零,不会引起管板的整体弯曲应力,故可视为极端状态的固定管板换热器。在进行管板厚度设计时可免除整体弯曲应力的计算,仅按小圆板模型进行计算,且在结构上满足制造要求的最小厚度即可。

我国标准管板设计方法与ASME规范的比较及换热器管板应力分析应考虑的问题

简要地介绍了我国GB 151,JB 4732附录Ⅰ与ASME规范换热器管板应力分析计算的一些异同,并提出在换热器管板应力分析方面要做的工作,以及解决问题的方法和途径。

双管板换热器管板设计厚度探讨

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,国外TEMA标准也仅给出了3种设计计算模型。针对某U形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软件对管板模型结构进行热应力分析并进行优化设计。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。

蒸汽发生器管子-管板接头设计的计算方法

本文主要介绍液压胀接管子-管板接头设计的一种理论计算方法。该方法是:将接头的整个胀接过程分为四个阶段,以此为数学模形,用弹性理论和塑性理论分阶段对管子或管子和管板的应力、应变和位移进行分析,从而估算胀管压力、变形、残余应力和拔脱力等。该方法可用于设计蒸汽发生器和钢制管壳式换热器。文中指出,对核蒸汽发生器的管子-管板接头来说,采取液压胀后再局部滚胀比只进行液压胀更好。

换热器液压胀接管孔槽结构优化设计

采用最优化设计方法,对液压胀接管孔槽结构进行了优化设计,获得了接头连接强度最大的管孔槽几何尺寸,并对工程应用中的有关问题进行了讨论。

对GB/T151—2014《热交换器》有关内容的商榷——浮头式热交换器管板设计

浮头式热交换器设计原理除管、壳间不存在约束外和固定管板式换热器相同,都按弹性基础圆平板理论设计,为此而应先假定管板厚度并按迭代法实施。GB 151—1999和GB/T 151—2014对其a型结构的规定则可以不假设管板厚度,直接由所规定管板计算厚度公式和系数C、Gwe的线算图简单求得,而系数C、Gwe和管板厚度δ无关,显然和弹性基础圆平板理论不符,对此提出商榷,并对阐述GB151中浮头式换热器管板设计方法理论依据和应用的专文提出商榷。

制冷装置蒸发器异型管板设计研究

制冷装置用蒸发器异型管板有其结构和使用条件的特殊性,不宜采用GB151-1999《管壳式换热器》进行管板设计计算,企业标准中管板厚度公式考虑因素较少,且得出的厚度较薄。通过全参数的有限元数值模拟,获得了一系列数据,分析了管板中应力与结构参数的关系。利用数据拟合技术,获得了异型管板的设计方法。

管板结构轴对称简化模型的分析研究

针对大型换热器管板结构建模复杂与求解困难等问题,根据支撑刚度相等的原理,采用一族等厚薄壁圆筒体来取代换热管对管板的支撑作用,结合多尺度均匀化方法,考虑管子壁厚对管板的加强作用,在此基础上提出了一种管板结构轴对称分析的简化模型即当量管板—壳单元模型,探讨了壳单元个数对轴对称模型计算精度的影响,并将轴对称模型的计算结果与实体模型进行了对比分析和应力评定,所得结果显示简化后的轴对称模型不仅能满足工程设计需要,且能有效地节省计算成本,因此所提出的简化模型能够为管板结构的应力分析设计提供理论参考。

国内首台超大型换热器的研制及技术难点分析

由某公司建造的国内首台超大型管壳式换热器(E-6111型)已经通过最终检查和验收,在该项目的研制过程中出现了许多技术难题,对该设备的结构特点、设计规范、材料要求、设备制造和检验等环节存在的技术难点进行了深入分析,并提出了有效的解决方案,从而为超大型换热器实现国产化提供了经验。

折流杆换热器薄管板的分析设计及应用

阐述薄管板在折流杆换热器中的应用前景，并利用应力分析设计方法，研究薄管板的应力分布及应力评定。结果表明，薄管板适合在折流杆换热器中应用，并能产生可观的经济效益。

有关规范对固定管板式换热器设计中管子、壳体应力规定的分析

本文在前二文的基础上分析了TEMA、ASMEⅧ—1、CODAP、GB151—89、JB4732—95等规范对固定管板式换热器设计中管子和壳体应力的计算公式,再次指出的危险工况下管子和壳体应力在固定管板式换热器设计中的重要意义。