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。     

浮头式换热器换热管轴向压应力校核不合格的解决方法

在浮头式换热器的计算过程中,若壳程设计压力较高,可能出现管板最小厚度下换热管轴向压应力校核不合格,此时可采用适当的方法,提高换热管在设计工况下的稳定许用压应力[σ]tcr或降低换热管的轴向压应力σt来进行调整。文章主要介绍了两种具体方法,即减小换热管受压失稳当量长度lcr和增加管板厚度。通过分析校核不合格时的实际情况,分别简述了该两种方法的适用情况和具体措施,并说明了各自利弊,为今后类似设计提供借鉴。     

基于ANSYS的管板有限元分析及其优化设计

换热器中的管板除了承受管程压力和壳程压力乊外,还要承受热流体和冷流体由于温度梯度所带来的温差应力,管板的受力情况复杂多变,严重影响换热设备的经济性和安全性。利用ANSYS有限元分析软件对管板进行了应力和热-应力耦合分析,比较了其应力云图的分布特点,再对7种工况下的应力进行评定,最后以管板质量为目标函数,以管板厚度为设计变量,以管板最大应力为状态变量,对管板进行结极的优化分析,所得结论对于换热器中管板的优化具有一定的指导意义。     

复合管板结构在换热器设计中的应用

在硫铵用换热器设计中 ,采用碳钢管板衬一层不锈钢薄板结构。管板设计时 ,碳钢管板的厚度应满足设计厚度 ,管板与换热管的焊缝满足拉脱应力强度 ,碳钢管复层满足防腐要求。给出了管板的设计结构图。因换热管伸出碳钢管板长度大于GB 15 1- 89中的规定长度 ,换热管与管板焊缝的有效截面积大于标准中的规定 ,从而保证了管板与换热管的拉脱应力强度。     

换热管压弯刚度分析及对换热器各部件的影响

介绍了换热管弯曲后压缩刚度下降的计算方法,对换热管应力计算和稳定性校核提出新的建议,不同部位的换热管偏转角和应力不同,换热管压缩刚度不同。管板布管区应处理为变基础弹性基础板,进行换热器系统应力分析。     

换热器浅球面非标薄管板分析设计

浅球面薄管板是一种非标管板,其合理的壁厚设计一直成为工程应用难点.基于JB 4732-1995分析设计标准及通用有限元软件,对某换热器用浅球面非标管板进行了分析设计,重点对分析设计的应力分类法和极限载荷法计算管板壁厚进行了对比研究.结果表明：相对于平面厚管板,在相当条件下,基于分析设计方法计算得到的浅球面管板厚度降低了约75％;在4 MPa设计压力下,应力分类与极限载荷两种分析设计方法得到的浅球面管板厚度相当.研究成果为该类非标管板工程设计提供了一定的工程参考.     

管壳式废热锅炉挠性管板强度设计分析

介绍挠性管板的特点及结构型式,对典型的管壳式废热锅炉挠性管板进行应力分析,得出管板强度计算的危险工况(内压与温差组合的工况)。应用GB 150-2011、GB/T 151-2014和西德AD规范中的计算方法进行挠性管板的强度计算时,管板厚度还应考虑制造、安装及运输的要求。在确定挠性管板厚度时,须根据标准JB/T 4732-1995(2005年确认)进行管板圆弧过渡区转角应力评定。     

换热管中心距增大后对管板计算厚度的修正

比照GB 150标准中有关开孔削弱系数的计算公式,分析论证了换热器管板强度削弱系数与换热管中心距之间的相互关系,推导得出了管板计算厚度修正式和修正系数的计算方法,通过实例说明了对管板计算厚度进行修正的意义。提出了GB 151换热器标准中增加"当换热管中心距增大后,允许对管板计算厚度进行修正"的建议。     

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。     

蒸汽发生器薄挠性管板设计计算

用标准规范中的公式对蒸汽发生器挠性管板厚度进行计算,同时应用ANSYS有限元软件对薄挠性管板进行了热-结构耦合分析校核计算,得到了挠性管板的温度场及应力场。根据JB/T 4732-1995进行了应力分类及强度评定,发现根据几个标准规范中公式计算的挠性管板厚度可作为初始参考。由于标准中管板的计算前提条件要求载荷的轴对称性,同时未考虑到薄管板转角折弯处的受力情况及管板挠性支撑对薄管板实际应力分布的影响,因此,薄挠性管板的设计加入有限元分析计算是十分必要的。     

椭圆形管孔管板应力强度的有限元分析

为比较管板在不同形式管孔下的应力强度,分别在UG中建立了八分之一模型,即圆形开孔和椭圆形开孔的管板结构。在ANSYS中进行温度场和应力场的的分析。对计算结果进行分析,结果表明在本文计算工况下,圆形开孔的管板应力值与椭圆形开孔的管板应力值相比,其值很大且分布很不均匀,在管板中心布管区域的应力比较大,出现应力集中。而椭圆形开孔的管板,应力值普遍较低,应力的分布比较均匀。目前,所有的标准均是针对圆管的,这样的结果为工程实际应用提供了依据。     

半球形管箱高压U形管换热器管板的强度计算

对一台半球形管箱的高压U形管换热器的管板进行强度计算,该管板与管箱、壳程筒体之间的连接方式不属于GB/T 151-2014标准中列出的结构,不能直接选用该标准中的连接方式计算管板的厚度。根据管板所承受的载荷和受力情况,提出了两种计算方法计算了管板的厚度,并根据换热管中心距对管板计算厚度进行修正。因为两种计算结果比较接近,故认为所采用的计算方法是可行的。鉴于该换热器的管箱是半球形封头,而在第2种方法中将管板当作平盖计算时,现有的设计标准中均没有给出与半球形封头连接的平盖的计算方法,于是先按与圆筒连接的平盖的计算方法进行计算,然后采用ANSYS软件进行有限元应力分析,对计算结果加以验证,验证结果表明所采用的计算方法基本正确的,可用于工程设计。     

换热器不同工况下管板的应力分析与评定

使用ANSYS Workbench分析管板在管壳式换热器4种工况下压力载荷对应力分布的影响规律,并对比分析了温度载荷对管板应力分布的影响程度。结果表明:存在温度载荷的工况中,管板非布管区域应力较小且分布均匀,在换热管连接处应力最大;温度载荷对管板应力分布影响很大,螺栓预紧力也会对应力分布产生影响。针对分析结果,将管板厚度由40mm减小至30mm后,管板应力依旧满足安全要求。     

化工静设备固定管板换热器是否设置膨胀节的探讨

固定管板换热器在化工静设备的应用中经常遇到需设置膨胀节的情况,本文简要介绍了如何通过调整管板、换热管、折流板间距等各计算参数确认是否需要设置膨胀节,并一一举例,分析各参数对计算结果的影响,实现固定管板换热器及膨胀节的合理设计。     

管箱结构对挠性管板一次应力影响的研究

采用有限元分析方法研究了管箱结构对挠性管板一次应力的影响,通过建立不同管箱结构的挠性管板有限元模型,计算了各个模型的一次应力,对比分析了管箱结构对挠性管板一次应力的影响规律。研究表明：法兰环和翻边结构均能降低管板的一次应力,对管板起到加强作用,且法兰环加强效果稍好,但带翻边结构的管板受力更简单、综合性能更均衡;翻边结构外径或内径保持不变时,增加翻边厚度能降低管板的一次应力;翻边厚度保持不变时,减小翻边内径能降低管板的一次应力。     

新型废热锅炉高低温管板应力数值分析

利用大型有限元程序ANSYS的参数化语言,对新型高低温管板模型和两种不同厚度的平板模型,进行了多种工况的应力分析.通过计算结果分析,得出了一些有价值的结论,对于管板的寿命延长和安全运行提供了一定的理论依据.     

废热锅炉薄管板的三维机械应力分析

运用有限元分析软件ANSYS,对废热锅炉建立了考虑筒体和换热管影响的管板真正实际结构的三维模型,对其进行机械应力分析,得出管板的变形和应力分布云图.将分析结果进行应力线性化处理,按照JB4732-95<钢制压力容器--分析设计标准>中的应力分类和评定方法对管板进行了评定.     

挠性薄管板设计方法

通过设计实例,概述挠性薄管板在高温高压换热设备设计中的结构设计和应力分析。     

固定管板式换热器管板强度的有限元分析

某公司根据GB 151按照常规设计方法设计了一台冷凝器,结果发现由于管板厚度（200mm）过大造成工艺条件无法满足。为了对管板进行合理的设计,使其既满足强度要求也满足工艺条件,利用有限元计算软件对管板进行了详尽的计算与分析,调整管板厚度为150mm,并依据JB 4732《钢制压力容器——分析设计标准》对其安全性进行了评价。     

管壳式换热器管板分程隔板槽面积的计算与探讨

根据作者的设计经验,总结了多管程的管壳式换热器换热管在四种不同的排列方式下管板的分程隔板槽面积的计算方法。同时以固定管板式换热器为例,应用过程设备设计计算软件SW6-2011对管板的厚度进行了计算,并分析了隔板槽面积大小对管板厚度的影响。