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换热器计算的疑问
浮头式换热器，一端夹持管板，两侧八角垫密封，八角垫处槽深14.27mm。 请问这个管板厚度要不要在计算出来的管板厚度的基础上再加上2倍的八角槽深。
如果需要，则管板需要增加29mm厚，真是不舍得啊。
平常早餐，煎饼果子加个蛋还要犹豫，这个厚度要是要加上去，十年的鸡蛋钱都没了。
其实这种结构很常见，很多朋友面对诸如夹持式的管板，槽深是否需要考虑都很疑惑，一般加与不加相差个8~10mm，要求严格的审核人可能会加，忍忍就过去了。但是对于RJ密封面，槽深度非常深，如果考虑，费用还真有点高。
那么到底需不需要考虑呢？本文带你讨论一下这个问题。
GB-151-2014的规定
GB-151如何说这个问题呢？直接的答案是没有。不过从管板的受力来说，对于U形的夹持式的管板，一般最大弯曲应力在中心，边缘的夹持处应力值相对较低。所以理论上，不应该计入管板厚度。只要计算时采用管板中心厚度就行了。
规范里也有暗示，在GB/T151的标准释义里，有如下图示：
它的管板厚度怎么取的呢？
管板计算厚度加5+2。其中5是左边隔板槽深，2是腐蚀裕量。并不是用的右边的垫片槽深5mm。
所以从理论和规范上来说，是不用计及槽的深度的。
EN 13445的规定
在EN 13445中，对于垫片，或者应力泄放槽处的最小厚度用eap表示。
规范要求：eap>=0.8ea。
这个要求其实蛮高的，对于比较薄的管板，比如U型管板计算厚度40mm。垫片处的槽深一边为5mm，那么eap为30。30<40*0.8=32mm。
计算一下普通缠绕垫临界厚度，10/（1-0.8）=50mm。所以一般U形管板计算厚度在50mm以下，对于垫片槽深对于管板厚度都有影响。如果管板是RJ密封面的，那影响可能更大了。
ASME VIII-2019的规定
ASME VIII I对于此处的厚度是如何规定的呢？
先看图UHX-9：
ASME将这个问题，转化成数学描述，如何计算hr？
在UHX-9.5节（c）里，有如下规定：
那么计算的是不是我们所说的位置呢？不妨看看Configuration d到底是个什么地方。
的确是个夹持的管板。
所以按照公式计算即可。
ASME VIII I的公式来源
我们再仔细端详一下这个公式：
DE---管壳程垫片的内径，且不小于管壳程的最大内径。
Sfe---管板设计温度下的许用应力
Ps，Pt---管壳程设计压力。
首先我们发现一个很严重的问题，少了个右边的一竖，绝对值符号。
再者这个公式是怎么出来的呢？
不妨推导一下：
内压在垫片DE处的合力与这一圈DE的剪切力平衡。
剪切取0.8倍的许用应力，化简得：
很完美。
估算一下量级，Sfe按照100MPa，De*P为17500mmMPa，hr=54.68mm。
直径*压力到达TMEA上限了，其厚度才55mm。
也就是说一般根本不用考虑加厚管板。
相似的公式
在八一卷中，管板需要计算布管边缘Do处的剪切力，其原理和上面的公式一样，就是多了一个μ-管板削弱系数。 此系数在GB151中是定值0.4。
在ASME中按照如下公式计算：
因为大部分的换热器，管间距为1.25d，那么μ=(1.25d-d)/1.25=0.2。
也就是说Do处的剪切力为垫片处的5倍。
假设管板布满管子，开孔处的Do可能和DE非常接近，但是Do处的剪切力是DE的5倍。
这简直是比隔条街，房价差一倍还要夸张啊。
善恶就在一念间，一边是康庄大道，一边是万丈悬崖。
ASME VIII II-2019的规定
再查查八二怎么说，查到的时候，吓我一跳，2019版455页：
不仅少了一个绝度值号，而且咋多了一个G？
[url=]佛系少女冯提莫 - 佛系少女[/url] 你说你喜欢森女系 而我多了一个G 就像LOVE 去掉一半变 loli 我在默默等着你 哪怕中年危机 我的爱不过气
再查2017版，还是多了一个G：
再查2015版，终于正常了：
终于恢复正常了。
假设G真的要参加计算：
只能这样：
上面加个平方。
对不起，我编不下去了。
ASME 出版更新速度越来越快，但是质量真是越来越粗糙，越来越不讲究了。
总结
GB中可以自己判断，follow your heart，听审核人的没错。
EN的规则简单，适合快速评估。
ASME VIII I ，按照公式计算，不过99%都能合格。
ASME VIII II，赶紧把公式改过来吧，太丢人了。
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发表于 2020-1-17 15:01:12
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