管板分程隔板槽面积的计算与分析VIP免费

第49卷第1期2012年2月化工设备与管道PROCESSEQUIPMENT&PIPINGVol.49No.1Feb.2012管板分程隔板槽面积的计算与分析蒋小文，丘波(中国寰球工程公司，中国北京100029)摘要：本文介绍了管壳式换热器换热管三角形排列、正方形排列时管板分程隔板槽面积的计算原理和方法。同时以浮头换热器为例，分析了隔板槽面积对管板计算厚度的影响，以期对广大的工程设计人员更好地理解和运用标准，使设计更符合规范的要求提供有益的参考。关键词：换热器；隔板槽面积；管板；计算中图分类号：TQ050.3TH122；文献标识码：A文章编号：1009-3281(2012)01-0001-01在用SW6软件进行换热器管板设计计算中，当管程为两程或两程以上时，需设计者输入管板的分程隔板槽面积。GB151—1999给出了隔板槽面积的定义以及双管程换热器其换热管按正三角形排列和正方形排列时管板隔板槽面积的计算方法。但仍有一些设计人员对隔板槽面积定义的理解以及多管程管板在不同布管方式下隔板槽面积的计算比较模糊。事实上，隔板槽面积的计入与否以及其计算正确与否对管板厚度的计算有一定影响，尤其对于换热器直径较小，管程数又较多的管板，其影响更为明显。为此，本文对管板分程隔板槽面积的计算及其对管板厚度的影响进行一些探讨，以期对压力容器的设计人员特别是那些刚接触压力容器设计，经验还不足的设计人员有一定帮助。1隔板槽面积的定义GB151—1999上管板的强度计算是基于圆平板理论，把管板视为受管孔均匀削弱，又受管子加强的当量圆平板来考虑的。管板上最外层管子连接起来的区域为布管区，将其折算成为当量直径为Dt，面积等于布管区面积At的当量圆。对于管孔为三角形排列的管板，其每根管子对管板起支撑作用的面积是以管孔中心为圆心，以S为内切圆直径的正六边形面积，即；对于正方形排列的管板，每根管子对管板的支撑作用面积是以管孔中心为圆心，以S为边长的正方形面积，即S2[1~2]。假设在布管区内的管孔数为n（此处不讲管子数，因为对于U形管换热器，管孔数是管子数的两倍），对于单管程换热器管板，布管区面积（三角形排列）或者At=nS2（正方形排列）。但对于多管程换热器管板，布管区面积At除了包括换热管支撑的面积，还应计入隔板槽面积Ad。Ad的定义是：在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换热管支承的面积。由于拉杆等占据的面积相对隔板开槽的面积很小，可忽略不计，故如不加特别说明，隔板槽面积Ad只计算由于设置隔板槽的需要而未被换热管支承的面积，但应正确理解Ad的含义。隔板槽面积Ad的计算原则如下：(1)将各隔板槽的面积分别计算后相加，但应扣除掉重复计入的隔板槽面积；(2)对于多管程（4程及以上）固定管板换热器以及浮头换热器，由于前后端管板上的开槽结构不一样，用于计算管板厚度的隔板槽面积应是前后端管板上开槽的“并集”；(3)当某一隔板槽两侧的排管根数不一致，应收稿日期：2011-07-01作者简介：蒋小文（1978—），男，设备工程师。主要从事石油化工设备设计与相关技术工作。第49卷第1期·6·化工设备与管道以大者计入参与隔板槽面积计算。2隔板槽面积计算以下按管程数为2和4分别介绍隔板槽面积Ad的计算方法。本文将按图1所示的四种管子排列方式分别讨论。以下如不特别说明，布管图都遵循上下，左右对称布置，所给出的布管图为1/4区域。2.12管程换热器双管程换热器在管板上只布置一块分程隔板，其隔板槽面积即为由于布置该块隔板而未被换热管支撑的面积，其计算比较简单，以下按换热管如图1所示的四种排列方式分别讨论。2.1.1换热管30°排列（如图2所示）图2双管程30°排列分程隔板槽面积的计算式如（1）所示：(1)2.1.2换热管45°排列（如图3所示）图3双管程45°排列分程隔板槽面积的计算式如式（2）所示：（2）2.1.3换热管60°排列（如图4所示）图4双管程60°排列分程隔板槽面积的计算式如式（3）所示：（3）2.1.4换热管90°排列（如图5所示）图5双管程90°排列分程隔板槽面积的计算式如式（4）所示：（4）2.24管程换热器对于4管程换热器，依管内介质流动顺序的不图1换热管排列方式2012年2月·7·同，其前端管板和后端管板上隔板槽的布置方式各不相同。GB151—1999中...