带U形膨胀节的固定管板式换热器的强度计算

分析了带U形膨胀节的固定管板式换热器在波壳压力影响下的受力情况,提出用当量圆筒壁温升法解决管板系统的强度计算问题,并给出了U形膨胀节轴向位移的计算公式。     

带膨胀节固定管板换热器的强度计算

国家标准GB 151《管壳式换热器》的管板计算方法不能适应带膨胀节的固定管板换热器的计算。文献[1]指出,对这种换热器直接按GB 151方法设计管板,有可能造成大的设计失误。其原因是计算中未考虑壳程压力p_s在膨胀节波谷中作用引起的轴向伸长。笔者分析了此"伸长"对换热器管板应力的重要影响,提出一种将"伸长"化为"当量管壳温差"以解决此类换热器管板设计问题的方法,该计算具有精确性。     

大温差中压换热器波形膨胀节设计探究

讨论了大温差、压力高等苛刻条件下固定管板换热器膨胀节的设计。对此种苛刻工况下的膨胀节选材、受力及具体结构设计做了详尽的分析,总结了该工况下的膨胀节优化设计方法和步骤。以具体案例设计为例,采用调整波高、曲率半径、波数、波纹管厚度4种参数和优选波纹管材料等手段试算。其模拟结果表明,应用镍基合金等高强度合金作为波纹管材料,其优化后的结构既合理且又相对经济,可为类似工况下的波形膨胀节的设计提供参考。     

省煤器膨胀节泄漏原因分析及处理

膨胀节应用在高温换热器中可大大降低因温差产生的轴向力,改善管板、壳体、换热管等构件的受力状况,但若应用不当会使膨胀节过早失效,降低整个换热器的使用寿命。本文针对兰州石化公司25.5万吨/年稀硝酸装置省煤器膨胀节的失效原因进行了分析并提出了应用膨胀节需要注意的问题。     

含膨胀节固定管板换热器管板的简化计算探讨

为简化带波形膨胀节固定管板换热器管板的有限元分析计算,以某余热回收换热器为例,利用ANSYS软件分别建立该换热器管板的全模型和简化模型,并将两种模型的管板应力及位移分布进行对比。结果表明:简化模型管板的Tresca当量应力分布及径向位移分布与全模型的一致,但简化模型管板的计算最大应力强度值比全模型约大2.6%。计算结果证明此简化方法可行。     

流体流程对固定管板换热器强度设计的影响

通过理论分析讨论了在管壳程材料给定情况下,通过换热器的冷热两种流体的流程选择,对不带膨胀节的固定管板式换热器强度的影响,并用实例证明了结论。最后提出了在对不带膨胀节的固定管板式换热器强度设计时,关于冷热两种流体的流程与管/壳程材料匹配的几点原则。     

固定管板换热器膨胀节设计应注意的几个问题

介绍了固定管板换热器设计中与膨胀节的设置相关的几个问题,包括膨胀节设置原理:因管程与壳程的膨胀系数不同致使两者的膨胀差过大,导致壳程筒体拉伸应力、换热管拉伸或压缩应力、换热管拉脱力中出现的不合格项,需要设置膨胀节。介绍了膨胀节与筒体对焊连接时,允许筒体削薄的限制条件,包括膨胀节设置位置的确定:对于立式换热器,膨胀节宜设置于耳式支座的下方;而卧式换热器应设置于管道约束小的一侧等等。     

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。     

带N型管箱换热器中筒体厚度对管板设计厚度的影响

对于带N型管箱的固定管板换热器,管板与两侧筒体直接焊接;文章从基本原理入手,考察管板周边区域的受力情况,分析了筒体厚度对旋转刚度参数Kf及管板边缘支撑条件的作用;区分壳程带与不带膨胀节两种情况并结合换热管加强系数K的调整,文章通过八个算例来分析圆筒厚度变化对管板内径向应力分布以及极值的影响.由于壳程筒体的轴向刚度与其自身厚度有关并会直接影响到管板的设计厚度,文章分析了这一影响规律并提出了壳程筒体由不同厚度段组成时的轴向刚度计算.     

甲烷化换热器设计及使用中的一些问题

淮化集团“1830”装置新合成净化工序中的甲烷化换热器设备,在2001年8月因煤气配氮过程中氮气过氧操作引起爆炸,造成管束、管板严重变形以后,经修复继续使用,设备一直存在隐患。2004年初接到该设备更新设计任务,但更新的设备还没有来得及投用,在2004年12月5日又一次在膨胀节部位爆炸开裂、起火(见图1),不得不停车10天,经济损失惨重。1甲烷化换热器的选材甲烷化换热器结构如图2。它是由Ⅰ型、Ⅱ型两台立式固定管板换热器串连而成。其特性如表1。依据介质温度、压力以及含图12004年12年5日甲烷化换热器膨胀节爆炸现场特性Ⅰ型Ⅱ型壳程壳程管程…     

固定管板换热器导流筒变径段的设计问题

作者在对管壳式固定管板换热器导流筒的锥形变径段进行了应力测试和应力分析后认为,完全用现行压力容器标准去设计锥形变径段是不合适的,并为此提出了以壳体大端壁厚为变径段壁厚,小端不必加厚及不另设加强区的设计计算方法。     

釜式固定管板换热器的新颖设计计算方法探析

通过分析和实际算例,说明釜式固定管板换热器的常规计算办法存在盲目性,分析了壳程各壳体组合刚度的变化规律,提出了用当量壳体筒体来代替原筒体进行管板计算的方法。     

焊入式固定管板换热器管板设计及计算方法探讨

在分析焊入式固定管板换热器管板结构特点基础上,探讨了该类结构管板的几种计算方法,并结合实例,详述了各计算方法的特点及适用性,并对管板计算结果进行了比较,提出焊入式按压差设计的高压固定管板换热器,在换热管与壳体温差小、线膨胀系数相近的情况下,采用基于AD规范的薄管板设计方法是适用的,且有一定的优势。     

关于膨胀节的设计问题

一、概述 对于固定管板管壳式换热器,由于壳程流体和管程流体之间有温度差和压力差,结果在壳和管之间引起伸缩不同。当由温度差而使壳体伸长多时,则在筒壁中产生压缩应力,而在管中产生拉伸应力;反之,如果使管伸长多时,则所产生的应力恰好相反。然而由于压力差而产生的应力,则无论是在壳和管中,通常都是拉伸应力。究竟温差应力大还是压差应力大     

复式波纹管膨胀节位移附加值计算的探讨

《美国膨胀节制造商协会标准》EJMA—2003对复式膨胀节中间管引起的膨胀节位移附加值计算作出了规定,要求在计算最大单波组合位移时加以考虑,而国内标准中并没有对此部分内容提出要求。由于波纹管的应力主要由内外压和位移引起,位移产生的应力通常大于内外压引起的应力。当复式膨胀节中间管较长,口径较大,结构较重时,对波纹管会引起较大的附加位移,最大组合位移超出设计值。因此在设计复式波纹管膨胀节时要充分考虑膨胀节上各种构件自身结构重量引起波纹管附加位移的情况,再按照国标规定进行波纹管的强度、稳定性及疲劳寿命的计算,做好膨胀节设计,确保其在装置中正常运行。     

B30/16MnR管壳式换热器制造

以开膜蒸发器为例,对B30/16MnR金属复合板管壳式换热器中的管板、换热管、半波膨胀节及换热器与管板的装焊工艺作了介绍。     

炼油厂奥氏体不锈钢波纹管膨胀节的腐蚀与防护

本文对炼油厂催化裂化，重油催化裂化能量回收系统管中使用的１８－８型不锈钢波纹管膨胀节的腐蚀失效类型及产生原因进行了分析，并从工艺操作，不锈钢的表面改性，选材，消除残余应力等方面对如何防止波纹管膨胀节的穿孔和开裂进行了阐述。     

高压固定管板式换热器多层膨胀节有限元分析

以一台高压固定管板式换热器为例,运用ANSYS有限元分析,设计并分析了换热器采用的双层波形膨胀节。考虑了层间摩擦及接触等因素的影响,将计算结果与其同刚度等效的单层波形膨胀节进行了对比分析。参照GB/T12777-2008标准相关规定对主体结构进行强度校核和比较研究,可为固定管板式换热器多层波形膨胀节的设计提供参考。     

中压加氢装置换热器结构的改造

某化工厂中压加氢裂化装置原料油换热器因结垢导致装置失效,对换热器结构进行的改造,打破了传统的中压加氢裂化装置采取U形管换热器结构,改为固定管板换热器结构,从而解决了换热器结垢这一难题,同时也避免了U形管弯曲部位开裂带来的安全隐患。     

压力容器强度设计技术分析（六）

2 管壳式换热器备元件应力解析 本文介绍我国国家标准GB151《管壳式换热器》中固定管板换热器计算方法所考虑的管板、管子、壳体在各种载荷(P_s、P_t、△t)作用下应力的产生机理、危险工况组合及计算。该计算方法的力学模型如图1所示。