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[原创] 浮头换热器两管板一样厚吗?

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发表于 2020-1-17 14:54:58 显示全部楼层 |阅读模式
疑问

BES型的浮头换热器应用比较多,很多朋友有这样一个疑问:

浮头换热器的两管板,固定和浮动端,是一样厚吗?

浮头换热器的固定管板和浮动管板外径相差不小,按理来说两者的边界条件是不一样的,所以厚度也应该不同。


                               
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说的很有道理:从数学上讲,两个模型和边界条件不同,怎么用一样的厚度呢,能不能再多计算一下,把其中一块,更薄一点呢?

我们先看规范怎么讲。



规范规定

GB/T 151-2014 7.4.1.3:
在管板计算中,规定假设两端管板应具有相同的材料和厚度。

                               
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浮头的固定端和浮动端管板也属于其中,所以按GB151,应该取一样的厚度。

也有朋友会问,这条也没有明确是浮头管板啊,并且只是假设,而不是真实就是这样,浮头管板真实样子就是两块管板直径不同,说服力不够啊。

ASME VIII I-2019 UHX-14.2
在UHX-14,浮头管板的计算中,第14.2条规定的更明确:

                               
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TEMA 2019 TABLE A.1.3.1
计算管板时,用的边界条件,管板直径G的取值,在TEMA中有如下规定。
固定端G取垫片处的圆直径。


                               
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浮动端的G,不是取的浮动端垫片的有效直径,而是取固定端的直径。

                               
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总结
从规范的规定来看,其要求都是一样的:
  • 两块管板一样厚
  • 浮头管板的计算,均是计算固定端的管板厚度,然后取浮动端的厚度等于固定端管板厚度。


在数学中,将方程解的明明白白,应力值是多少清清楚楚。

在工程中,很多时候采用保守的方法来计算,并不一定需要得到精确结果。

估算的准不准,需要工程师对总体方向有把握,对于什么是保守的,什么是冒进的,一定要有个清晰的认识,才能迅速决断,哪种才是合适的。因为有时候看上去保守的行为,并不保守。

这种能力需要大量的经验,练习,对比,积累,验证。

共勉!

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发表于 2020-1-17 14:54:58 显示全部楼层
均按固定管板计算厚度,然后取浮动端的厚度等于固定端管板厚度.
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发表于 昨天 05:44 来自手机 显示全部楼层

cxd11888 发表于 2020-1-17 14:54
均按固定管板计算厚度,然后取浮动端的厚度等于固定端管板厚度.
你这个简化做法在不少中小型项目技改、小直径(DN≤600)普通工况的浮头式换热器(管壳程存在较大温差时,可通过浮动端自由位移消除温差应力的管壳式换热器)设计里确实常用,但得先卡几个前提条件,不然容易出强度或者密封问题。1. 首先得确认换热器的工况边界,管壳程设计压差不超过0.4MPa,设计温差不超过50℃,介质不属于《危险化学品目录》里的剧毒、高度危害类,设备类别不属于三类压力容器,这种场景下固定管板计算时已经覆盖了管壳程压力组合、温差应力、管孔削弱等最严苛载荷组合,浮动端直接取等厚的安全余量基本够。2. 取完等厚之后必须补做两个校验,第一个是按GB/T 151-2014《热交换器》里浮动管板的简支圆板受力模型再校一次最小厚度,尤其是壳程有抽真空工况、或者管程设计压力是壳程1.5倍以上的场景,浮动管板没有固定端的壳体约束弯矩抵消载荷,实际受力更恶劣,避免出现固定端厚度够但浮动端偏薄的问题,第二个是校验腐蚀裕量的适配性,要是浮动管板的接触介质和固定端不一样,比如固定端管侧走腐蚀介质、壳侧是循环水,浮动端两面都接触壳程介质的话,得按腐蚀裕量更高的侧再补加厚度,不能直接照搬固定端的计算值。3. 还要核对结构匹配性,浮动管板要和浮头法兰、勾圈配套,要是取的等厚值超出了对应公称压力等级浮头法兰的匹配厚度范围,得同步调高法兰的公称压力等级,避免密封比压不够出现泄漏风险,另外如果是三类压力容器、重点监管危险化工工艺配套的换热器,绝对不能用这个简化方法,必须分别按固定管板、浮动管板的独立受力模型计算,不然过不了特种设备监检的要求。
我使用的大模型是豆包大模型。   

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