U形管换热器管板隔板槽面积计算
多管程管壳式换热器隔板槽面积的计算
１３．５
７８．９９ ４．９８
２０
７．４
２０．９
９０．３９ ６．６９
３０
７．０
２７．９
９４．８８ ６．６４
４０
１０．２
３８．１
９７．０３ ９．９０
５０
１３．４
５１．５
９８．１８ １３．１６
６０
１５．９
６７．４
９８．８４ １５．７２
７０
１２．４
７９．８
９９．２４ １２．３１
８０
８．２
８８．０
９９．４９ ８．１６
１．４１４×n’×S（n’为沿隔板槽一侧的排管根数） 图 ２ 转角正方形排列的管板的隔板槽面积的计算简图
３．２ 推导计算公式 对于管孔为正方形排列的布管，每根管子对
管板的支承面积是以管孔圆心为中心，以 S 为边 长的正方形面积，即 S２。
根据图 ２ 计算简图，图中阴影部分为隔板槽 面积，即：
当 Sn＝１．４１４S 时， Ad＝n′S２ 当 Sn≠１．４１４S 时，Ad=n′S（１．４１４Sn-S） ４ 多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的 计算 双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的 计算公式在 ＧＢ１５１－１９９９ 中 １～３ 节已详细给出， 双管程以上的多管程管壳式换热器管板的隔板 槽面积计算时，无论何种形式的排管方式，都可 以按照上述给出的双管程管壳式换热器管板的 隔板槽面积的计算公式，先分别计算再相加，然 后扣除重复计算的隔板槽部分面积即可。 ５ 结论 多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积 Ad 的准确计算非常重要，在管板计算时隔板槽面积 影响许多参数的计算。对固定管板换热器，隔板 槽面积 Ad 影响最大的是管板周边不布管区无量 纲宽度 ｋ。在 ＧＢ１５１－１９９９ 中要求 ｋ＜１．０，当 ｋ＞ １．０ 时，无法按照 ＧＢ１５１－１９９９ 中 ５．７ 章节计算。 在 ｋ 接近 １ 时，准确计算隔板槽面积 Ad 更有利于 设计出合理安全的换热器管板。
u形管换热器计算
接管实际内伸长度
mm
接管材料
接管焊接接头系数
名称及类型
接管腐蚀裕量
mm
补强圈材料名称
凸形封头开孔中心至
封头轴线的距离
mm
补强圈外径
mm
补强圈厚度
mm
接管厚度负偏差C1t
mm
补强圈厚度负偏差C1r
mm
接管材料许用应力[σ]t
MPa
补强圈许用应力[σ]t
MPa
开孔补强计算
壳体计算厚度δ
mm
接管计算厚度δt
mm
补强圈强度削弱系数frr
接管材料强度削弱系数fr
开孔直径d
mm
补强区有效宽度B
mm
接管有效外伸长度h1
mm
接管有效内伸长度h2
mm
开孔削弱所需的补强面积A
mm2
壳体多余金属面积A1
mm2
接管多余金属面积A2
mm2
补强区内的焊缝面积A3
mm2
补强圈面积A4
mm2
A-(A1+A2+A3)
mm2
结论:
nmm7全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书sw698螺栓间距校核实际间距ldbmmn最小间距lmin查gb15098表93mm最大间距lmaxmmhh形状常数确定h0dikdd0ooi10由查表95得zyu整体法兰查图93和图94iiefhfvi0松式法兰查图95和图96flvleflh0查图97整体法兰松式法兰3fuuhd1h2do2f由1o得vioo1vlod1fe1t4fe13剪应力校核计算值许用值结论预紧状态1wmpa108ndil操作状态wpmpa208t2diln输入法兰厚度f330mm时法兰应力校核应力计算值许用值结论性质轴向fmompa15ft或h25t按整体法兰设计的任校核合格2din应力1意式法兰取15nt径向133fe1m0mpat应力r2diff切向m0yzrmpatt2dif应力f综合max05hr05htmpaft应力法兰校核结果校核合格8全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书u型管换热器管板计算计算单位设计条件壳程设计压力ps管程设计压力pt壳程设计温度ts管程设计温度tt壳程筒体壁厚s管程筒体壁厚h壳程筒体腐蚀裕量c管程筒体腐蚀裕量c换热器公称直径di换热管使用场合管板与法兰或圆筒连接方式abcd型换热管与管板连接方式胀接或焊接材料名称及类型名义厚度n管强度削弱系数刚度削弱系数材料泊松比隔板槽面积ad换热管与管板胀接长度或焊脚高度l设计温度下管板材料弹性模量ept设计温度下管板材料许用应力r许用拉脱力q壳程侧结构槽深h1板管程侧隔板槽深h2壳程腐蚀裕量cs管程腐蚀裕量ct材料名称换管子外径d热管子壁厚t管u型管根数n换热管中心距s设计温度下换热管材料许用应力sw698mpampaccmmmmmmmmmmmm2mmmmmpampampammmmmmmmmmmm根mmmpa9全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书垫片材料压紧面形式垫垫片外径od片垫片内径dia型垫片厚度g垫片接触面宽度垫片压紧力作用中心园直径dg管板材料弹性模量efc型管板材料弹性模量efd型ehbd型管箱圆筒材料弹性模量esbc型壳程圆筒材料弹性模量bfcd型管板延长部分形成的凸缘宽度壳体法兰或凸缘厚度fc型d型管箱法兰或凸缘厚度f参数计算sw698mmmmmmmmmmmpampampampammmmmm管板布管区面积at一根换热管管壁金属横截面积a管板开孔前抗弯刚度d管板布管区当量直径dt
U形管换热器管板隔板槽面积计算
万方数据万方数据万方数据U形管换热器管板隔板槽面积计算作者：毕庶力， 何志萍， BI Shuli， HE Zhi-ping作者单位：中油辽河工程有限公司,辽宁,盘锦,124010刊名：石油化工设备英文刊名：PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT年，卷(期)：2009，38(1)引用次数：0次1.期刊论文杨胜林.魏小平U形管换热器管板连接处管子开裂原因分析-石油和化工设备2009,12(11)对U形管换热器泄漏的管子进行了化学成份分析、力学性能测试,并借助于光学和扫描电镜对管子开裂处进行了显微组织、断口宏观和微观分析,得出管子与管板连接处管子开裂的原因是由连多硫酸引起的应力腐蚀(SCC).2.期刊论文安维峥.徐鸿.于洪杰.肖金花"U"形管换热器中管板-法兰-垫片-螺栓连接系统的非线性有限元分析-石油化工设备技术2005,26(4)从整体性观点出发,考虑垫片的非线性性质和应力-应变时滞效应,用大型有限元软件ANSYS建立了"U"形管换热器中等效管板和法兰垫片螺栓连接系统的非线性三维有限元模型,并且考虑垫片的非线性与时滞效应,着重分析了预紧和加压两种工况下垫片材料的时滞效应、不同的管壳程压差以及不同的螺栓预紧力和不同的螺栓尺寸等因素对法兰接头紧密性的影响.3.期刊论文张树生.程延海.程林U型管换热器管-管板焊接工艺-石油化工设备技术2005,26(2)1管子与管板连接形式的选择 管子与管板的连接结构形式主要有以下几种:(1)胀接;(2)焊接;(3)胀焊结合.这几种形式除本身结构固有的特点外,在加工中,与生产条件,操作技术都有一定的关系.但无论采用何种连接都必须保证连接处能满足设计所需的密封性和具有足够的抗拉脱强度[1].4.期刊论文汪琴中压加氢装置换热器结构的改造-石油和化工设备2009,12(12)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.5.期刊论文侯静.张亚新.HOU Jing.ZHANG Yaxin ANSYS在化工设备结构优化设计中的应用-化工进展2006,25(z1) 优化设计一直是工程界较为关注的领域,文章用 ANSYS 软件对U形管换热器的管板厚度进行了优化设计,结果表明:合理的结构优化设计可以提高安全性和经济性,并为换热器的设计提理论依据.6.期刊论文安维峥.徐鸿.于洪杰.肖金花.AN Wei-zheng.XU Hong.YU Hong-jie.XIAO Jin-hua考虑垫片时滞效应的管板-法兰-垫片-螺栓连接系统三维有限元分析--预紧工况和加压工况下密封垫片的压紧应力分析-压力容器2005,22(8)本文从整体性观点出发,考虑垫片的非线性性质和应力-应变时滞效应,用大型有限元软件ANSYS建立了U形管换热器中等效管板和法兰垫片螺栓连接系统的三维有限元模型,并作为研究报告的第一部分,着重分析了预紧和加压两种工况下垫片材料的非线性与时滞效应、不同的管壳程压差以及不同的螺栓预紧力和不同的螺栓尺寸等因素对法兰接头紧密性(垫片压紧应力的大小和分布状况)的影响;在下一部分中将讨论上述各种因素对法兰接头强度的影响.7.学位论文杨胜林加氢精制装置奥氏体不锈钢高压U形管换热器管子开裂原因分析及预防对策研究20053×104t/a生产D系列低硫低芳烃特种溶剂油加氢精制装置中E001/B换热器管子自2000年以来经常出现泄漏，最短的一次为7天内发生两次泄漏，严重影响了装置的正常运行。
多管程管壳式换热器管板隔板槽面积计算
多管程管壳式换热器管板隔板槽面积计算范勇波【摘要】In the tubesheet calculation of tubular heat exchangers with multi-tube sides,the calculation of the bulkhead tank area is needed.The calculation of the bulkhead tank area about two-tube sides heat exchangers with tubes arranged as regular triangles and tubes arranged as squares have been given in the GB151-1999《Tubular heat exchangers》.This paper will give the calculation of the bulkhead tank area about multi-tube sides heat exchangers with tubes arranged as any ways.%在多管程换热器管板计算中,应进行隔板槽面积的计算。
GB151-1999《管壳式换热器》中给出了两管程正三角形和正方形排管换热器隔板槽面积的计算公式,本文补充了两管程换热器其余的两种排管形式及四管程换热器管子在各种排列方式下隔板槽面积的计算公式。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2011(039)016【总页数】4页(P140-142,167)【关键词】换热器;管板;隔板槽面积;计算【作者】范勇波【作者单位】茂名瑞派石化工程有限公司,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TQ051.5对于管壳式换热器，管板作为主要受压元件之一，其结构设计是否合理，对于确保设备的安全运行、提高设备的经济合理性起到了极为重要的作用。
简单计算板式换热器板片面积
/view/fe40a766f5335a8102d2206a.html换热器基础知识简单计算板式换热器板片面积板式换热器文章2009-12-16 10:24:27 阅读113 评论0 字号：大中小订阅选用板式换热器就是要选择板片的面积的简单方法：Q=K×F×Δt，Q——热负荷K——传热系数F——换热面积Δt——传热温差（一般用对数温差）传热系数取决于换热器自身的结构，每个不同流道的板片，都有自身的经验公式，如果不严格的话，可以取2000~3000。
最后算出的板换的面积要乘以一定的系数如1.2。
换热器的分类与结构形式晨怡热管2008-1-22 15:19:56换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。
适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：一、换热器按传热原理可分为：1、表面式换热器表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。
表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。
2、蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。
蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
3、流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
4、直接接触式换热器直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。
二、换热器按用途分为：1、加热器加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。
2、预热器预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。
毕业设计-u型管式换热器的传热工艺计算
摘要本文依据国家相关规范、标准，严格遵循GB151-99和GB150-98，着重介绍了U型管式换热器的传热工艺的计算，及物料与结构因素对换热能力的影响和换热器的机械设计，包括工艺结构与机械结构设计和换热器受力元件如管板的受力计算和强度校核，以保证蒸汽过热器安全运行，其中，前者主要是确定有关部件的结构形式，结构尺寸和零件之间的连接，如封头、接管、管板、折流板等的结构形式和尺寸，管板与换热管、壳体、管箱的连接等。
还介绍了U 型管式换热器的制造、检验、安装和维修时应注意的事项。
关键词：蒸汽过热器传热计算结构设计强度校核AbstractThis thesis is based on relevant national, standards, and strictly follows the GB151-99 and GB150-98, emphatically introduces the calculation of heat technologic process of U-tube heat exchangers, the effect with the fluids and structure of heat exchanger, and design of kinds of mechanical structure, including structure of technologic process and mechanical structure and the loading conditions of objects of heat exchanger and strength check ,such as, tube sheet, aimed to make the heat exchangers work safely, the former is mostly related to component structural form and dimension, such as Vessel Head, nozzle, tube sheet, and baffle plate, and so on. And it also involves connection between tube sheet and accessories, shell and channel. Besides it also introduces some events to taking into account when manufacturing, inspecting, installing and maintaining.Key words: Steam superheater; Calculation of heat transfer; Design of structure; Strength check目录摘要.................................................................................................................................I Abstract ......................................................................................................................... II 第1章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2换热器在工业中的应用 (1)1.3换热器研究现状及发展方向 (2)1.3.1研究现状 (2)1.3.2发展趋势 (3)1.4设计任务及思想 (4)1.4.1设计任务 (4)1.4.2设计思想 (4)第2章工艺计算及结构设计 (5)2.1确定物性参数 (5)2.2确定热流量 (7)2.2.1平均传热温差 (7)2.2.2热流量 (7)2.3工艺结构尺寸 (8)2.3.1管径和管内流速 (8)2.3.2管程数和传热管数 (8)2.3.3平均传热温差校正 (9)2.3.4传热管排列 (9)2.3.5筒体 (9)2.3.6折流板 (10)2.3.7其他附件 (11)2.3.8接管 (11)2.3.9鞍座设计 (12)2.4校核传热系数及换热面积 (12)2.4.1壳程表面传热系数 (12)2.4.2管内表面传热系数 (12)2.4.3污垢热阻和管壁热阻 (13)2.5换热器主要参数 (14)第3章结构及强度计算 (15)3.1 U型管换热器基本参数 (15)3.1.1原始数据 (15)3.1.2布管限定圆 (15)3.2壳体设计及检验 (15)3.2.1壳程筒体壁厚 (15)3.2.2筒体壁厚检验 (16)3.2.3壳程筒体封头厚度的计算 (17)3.2.4折流板设计及检验 (17)3.2.5验证U型管的尾部支撑 (17)3.3管箱设计 (18)3.3.1管箱短节设计 (18)3.3.2管箱短节壁厚检验 (18)3.3.3管箱封头设计 (19)3.3.4管箱法兰设计 (19)3.4管板设计计算 (20)3.5分程隔板的设计 (22)3.6拉杆与定距管的设计 (22)3.7开孔和开孔补强设计 (23)3.7.1壳程进出口接管补强计算 (23)3.7.2管箱短节进出口接管补强计算 (25)第4章安装使用及维修 (28)4.1安装 (28)4.2维护和检修 (29)4.3设备施工中常见错误的一些解决方案 (30)4.3.1设备施工中管口错误的解决方案 (30)4.3.2材料选择与代用 (30)4.3.3试压 (31)4.3.4容器加工 (31)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第1章绪论1.1概述蒸汽过热器是管壳式换热器的一种，是以煤为原料的合成氨氮肥装置中的主要设备。
管板分程隔板槽面积的计算与分析
é ' 3 2 ùú æ 3 2ö ' ' ' ÷ 0.25 Ad = êê( n1 - 0.5) SS n - ( n1 - 0.75) S ú +ç ç 0.5 n SS 0.5 n S ÷ ÷ 2 n 2 ç ÷ ç 2 2 ø úû è ëê
（15）
é ' 3 2 ùú æ 3 2ö ' ' ' ÷ 0.25 Ad = êê nSS S ú +ç ç 0.5 n SS 0.5 n S ÷ ÷ 1 n -(n 1 - 0.25) 2 n 2 ç ÷ ç 2 2 ø êë úû è
图 6 双管程 90°排列 Nhomakorabea2.2
4 管程换热器 对于四管程换热器，依管内介质流动顺序的不同，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 中给出了管内介质三种不同流动顺序 时前端管板和后端管板上的隔板布置方式，以下分别讨论。 2.2.1 第一种流动顺序 前端管板上跨设备水平中心线平行地布置两块隔板，而后端管板上只在设备 水平中心线位置布置一块隔板， 如图 7 所示。 由于前后端管板上换热管 管孔的布置必须是位置、 大小一 一对应的， 而后端管板在设备水 平中心线位置有一隔板， 因此前 端管板的设备中心线位置虽然
管板分程隔板槽面积的计算与分析
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摘 要
Jxw0954
本文介绍了管壳式换热器其换热管三角形排列、正方形排列时管板的分程隔板槽面积的计算，
并编制了相应的计算表格。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，为压力容 器设计人员对标准的认识与理解提供了参考。
1.
引言 在用 SW6 进行换热器管板设计中，当管程为两程或者两程以上时，需要设
U型管换热器设计说明书
形式如下图：
（2）管板计算 按照 GB151——1999 管壳式换热器中 a 型连接方式管板的计算步骤进行下
列计算。 a)根据布管尺寸计算
在布管区围，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换 热管支撑的面积， 对于正方形排布
煤油在管中的流速为 0.8~1，取管程流体流速
常用换热管为
与
选用外径
管程流体体积流量可由煤油的要求流量的出：
n=20 N=4
换热管。
L=8m
取管数 由换热面积确定管程数和管长： 由于是 U 型管换热器，由 GB151-1999 管壳式换热器查得有 2，4 两种管程可 选。 初选管程为 4
考虑到常用管为 9m 管，为生产加工方便，选用单程管长 8m 又考虑到单程管长 8m 会使得换热器较长，在选取换热器壳体径时，尽量选取 较大的，以保证安全，因此换热器部空间较大，故选用较为宽松的正方形排 布。 换热管材料 由于管程压力大于 0.6MPa,不允许使用焊接钢管，故选择无缝冷拔钢管。
折流板间 距 200mm
计算压力
圆筒径由选定的圆筒公称直径得 设计温度下的圆筒材料的许用应力由选定的材料 Q345R 从 GB150.2 中查得
焊接接头系数
由于壳程流体为水，不会产生较严重的腐蚀，选取腐蚀 yu 量 又由于 Q345R 在公称直径为 400mm 是可选取得最小厚度为 8mm，则选择圆 筒厚度为 8mm 折流板间距： 折流板间距一般不小于圆筒径的五分之一且不小于 50mm；因此取折流板间 距为 200mm 核算传热系数： 由 GB151—1999 管壳式换热器得到包括污垢在的，以换热管外表面积为基准 的总传热系数 K 的计算公式:
u型换热器计算
椭圆封头简图压力试验时应力校核椭圆封头简图压力试验时应力校核设 计 条 件简 图设计压力 p 3.600 MPa计算压力 p c 3.600 MPa 设计温度 t 65.0 ︒ C 轴向外载荷 F 0.0 N 外力矩 M0.0 N .mm 壳 材料名称Q345R 体 许用应力 nt []σ189.0 MPa 法 材料名称 16Mn 许用 [σ]f 174.0 MPa 兰 应力 [σ]tf 174.0 MPa 材料名称 35CrMoA 螺 许用 [σ]b 228.0 MPa 应力 [σ]t b 215.6 MPa 栓 公称直径 d B30.0 mm 螺栓根径 d 1 26.2 mm 数量 n 40个D i 900.0 D o 1115.0垫 结构尺寸 D b 1055.0 D 外 999.0 D 内 949.0 δ0 11.0 mm L e 30.0 L A 42.5 h 42.0 δ1 35.0 材料类型 软垫片 N25.0m 3.00 y (MPa) 69.0 压紧面形状1a,1bb 8.94D G 981.1片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺 栓 受 力 计 算 预紧状态下需要的最小螺栓载荷W a W a = πbD G y = 1902356.5 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F = 3317141.0 N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) = 15383.8mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = 21583.2 mm 2力 矩 计 算操 F D = 0.785i 2D p c= 2289060.0N L D = L A + 0.5δ1 = 60.0 mm M D = F D L D = 137343600.0 N .mm 作 F G = F p = 595218.9N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 36.9 mm M G = F G L G= 21990294.0 N .mm M p F T = F -F D = 431183.3N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = 57.2 mm M T = F T L T= 24673362.0 N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p = 184007248.0 N .mm 预紧M a W = 4214247.5N L G = 36.9 mm M a =W L G = 155694896.0 N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t/[σ]f 中大者 M o = 184007248.0N .mm前端管箱法兰计算结果计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图设计压力 p 3.600 MPa计算压力 p c 3.600 MPa 设计温度 t 65.0 ︒ C 轴向外载荷 F 0.0 N 外力矩 M0.0 N .mm 壳 材料名称Q345R 体 许用应力 nt []σ189.0 MPa 法 材料名称 16Mn 许用 [σ]f 174.0 MPa 兰 应力 [σ]tf 174.0 MPa 材料名称 35CrMoA 螺 许用 [σ]b 228.0 MPa 应力 [σ]t b 215.6 MPa 栓 公称直径 d B30.0 mm 螺栓根径 d 1 26.2 mm 数量 n 40个D i 900.0 D o 1115.0垫 结构尺寸 D b 1055.0 D 外 999.0 D 内 949.0 δ0 8.0 mm L e 30.0 L A 45.5 h 42.0 δ1 32.0 材料类型 软垫片 N25.0m 3.00 y (MPa) 69.0 压紧面形状1a,1bb 8.94D G 981.1片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺 栓 受 力 计 算 预紧状态下需要的最小螺栓载荷W a W a = πbD G y = 1902356.5 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F = 3317141.0 N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) = 15383.8mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = 21583.2 mm 2力 矩 计 算操 F D = 0.785i 2D p c= 2289060.0N L D = L A + 0.5δ1 = 61.5 mm M D = F D L D = 140777184.0 N .mm 作 F G = F p = 595218.9N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 36.9 mm M G = F G L G= 21990294.0 N .mm M p F T = F -F D = 431183.3N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = 57.2 mm M T = F T L T= 24673362.0 N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p = 187440848.0 N .mm 预紧M a W = 4214247.5N L G = 36.9 mm M a =W L G = 155694896.0 N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t/[σ]f 中大者 M o = 187440848.0N .mm。
多管程换热器Ad的计算
多管程管壳式换热器隔板槽面积的计算设备室白建涛摘要：本文阐述了对Ad（布管区内而未布管的区域面积）的理解，并且给出了几种典型排列方式下此值的计算公式，供换热器结构设计参考。
关键词：Ad；k；管板计算1. 前言由于多管程换热器在满足流量和压降的前提下，能达到强化传热的目的，所以在化工生产中应用非常广泛，但此类换热器较单管程换热器在管板计算时要稍复杂些。
在我们使用SW6设计软件计算时，打开“管板设计数据输入1”对话框，会发现程序要求我们输入隔板槽面积（Ad），但笔者认为“隔板槽面积”这种提法很不妥当，它导致很多设计者认为“隔板槽面积”就是管板上开槽截面的面积，这是不准确的，因为GB151-1999《管壳式换热器》中对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，而未被换热管支承的面积”。
所以本人认为称Ad为“布管区内未布管的区域面积”更为合适。
2. Ad的计算对于管孔为三角形排列的管板，其每根管子对管板的支承的作用面积是以管孔中心为圆心，以换热管中心距S为内切圆直径的正六边形面积，即0.866S2。
对于正方形排列的管板，每根管子对管板的支承的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。
理论上Ad应该是由于设置隔板槽的原因导致布管区内未布管的区域面积与由于设置拉杆的原因而使得布管区内未布管的区域面积之和。
此值的重要性在于，第一，此值影响到管板布管区当量直径（Dr），进而影响了管板周边不布管区无量纲宽度，即我们常说的k,而k值又是判定管板设计是使用常规设计方法（GB151）还是使用分析设计方法（JB4732）的依据。
另一方面，在SW6计算程序里合理变动此值的大小，我们不难发现管板厚度也是有所变化的，所以对Ad的正确取值取对管板的计算十分重要。
1. GB151-1999《管壳式换热器》中，给出了三角形排列及正方形排列的双管程管壳式换热器管板Ad的计算公式，具体计算公式如下：对于正三角形排列：Ad=n'S（Sn-0.866S）对于正方形排列：Ad=n'S（Sn-S）式中：S—换热管中心距，mm；Sn—隔板槽两侧相邻两管中心距，mm；n'—沿隔板槽一侧的排管根数；Ad—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，mm2。
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万方数据
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U形管换热器管板隔板槽面积计算
作者：毕庶力， 何志萍， BI Shuli， HE Zhi-ping
作者单位：中油辽河工程有限公司,辽宁,盘锦,124010
刊名：
石油化工设备
英文刊名：PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
年，卷(期)：2009，38(1)
引用次数：0次
1.期刊论文杨胜林.魏小平U形管换热器管板连接处管子开裂原因分析-石油和化工设备2009,12(11)
对U形管换热器泄漏的管子进行了化学成份分析、力学性能测试,并借助于光学和扫描电镜对管子开裂处进行了显微组织、断口宏观和微观分析,得出管子与管板连接处管子开裂的原因是由连多硫酸引起的应力腐蚀(SCC).
2.期刊论文安维峥.徐鸿.于洪杰.肖金花"U"形管换热器中管板-法兰-垫片-螺栓连接系统的非线性有限元分析-石油化工设备技术2005,26(4)
从整体性观点出发,考虑垫片的非线性性质和应力-应变时滞效应,用大型有限元软件ANSYS建立了"U"形管换热器中等效管板和法兰垫片螺栓连接系统的非线性三维有限元模型,并且考虑垫片的非线性与时滞效应,着重分析了预紧和加压两种工况下垫片材料的时滞效应、不同的管壳程压差以及不同的螺栓预紧力和不同的螺栓尺寸等因素对法兰接头紧密性的影响.
3.期刊论文张树生.程延海.程林U型管换热器管-管板焊接工艺-石油化工设备技术2005,26(2)
1管子与管板连接形式的选择 管子与管板的连接结构形式主要有以下几种:(1)胀接;(2)焊接;(3)胀焊结合.这几种形式除本身结构固有的特点外,在加工中,与生产条件,操作技术都有一定的关系.但无论采用何种连接都必须保证连接处能满足设计所需的密封性和具有足够的抗拉脱强度[1].
4.期刊论文汪琴中压加氢装置换热器结构的改造-石油和化工设备2009,12(12)
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.
5.期刊论文侯静.张亚新.HOU Jing.ZHANG Yaxin ANSYS在化工设备结构优化设计中的应用-化工进展2006,25(z1) 优化设计一直是工程界较为关注的领域,文章用 ANSYS 软件对U形管换热器的管板厚度进行了优化设计,结果表明:合理的结构优化设计可以提高安全性和经济性,并为换热器的设计提理论依据.
6.期刊论文安维峥.徐鸿.于洪杰.肖金花.AN Wei-zheng.XU Hong.YU Hong-jie.XIAO Jin-hua考虑垫片时滞效应的管板-法兰-垫片-螺栓连接系统三维有限元分析--预紧工况和加压工况下密封垫片的压紧应力分析-压力容器2005,22(8)
本文从整体性观点出发,考虑垫片的非线性性质和应力-应变时滞效应,用大型有限元软件ANSYS建立了U形管换热器中等效管板和法兰垫片螺栓连接系统的三维有限元模型,并作为研究报告的第一部分,着重分析了预紧和加压两种工况下垫片材料的非线性与时滞效应、不同的管壳程压差以及不同的螺栓预紧力和不同的螺栓尺寸等因素对法兰接头紧密性(垫片压紧应力的大小和分布状况)的影响;在下一部分中将讨论上述各种因素对法兰接头强度的影响.
7.学位论文杨胜林加氢精制装置奥氏体不锈钢高压U形管换热器管子开裂原因分析及预防对策研究2005
3×104t/a生产D系列低硫低芳烃特种溶剂油加氢精制装置中E001/B换热器管子自2000年以来经常出现泄漏，最短的一次为7天内发生两次泄漏，严重影响了装置的正常运行。
本文通过对E001/B换热器管子的化学成分分析、力学性能测试，借助于光学显微镜、扫描电镜和断口能谱发析，从材料成分、微观组织和性能角度，对E001/B失效原因和机理进行了分析，同时，应用ANSYS有限元软件模拟了换热器管子与管板上的应力分布和大小。
8.会议论文侯静.张亚新ANSYS在化工设备结构优化设计中的应用2006
优化设计一直是工程界较为关注的领域,文章用ANSYS软件对U形管换热器的管板厚度进行了优化设计,结果表明:合理的结构优化设计可以提高安全性和经济性,并为换热器的设计提理论依据.
9.期刊论文闫东升.Yan Dongsheng关于夹持式法兰计算压力取法的讨论-石油化工设备技术2009,30(5)
从U形管换热器等夹持管板的管程法兰和壳程法兰受力分析出发,以一具体的算例,分析指出设计中低压侧法兰计算压力取法存在的问题,并提出相对合理的计算办法.
10.学位论文安维峥考虑垫片时滞效应的管板-法兰-垫片-螺栓连接系统的非线性三维有限元分析2005
本论文以U形管换热器法兰夹管板接头为研究对象，考虑垫片材料压缩的非线性特性和压缩-回弹时的时滞效应，将法兰接头各元件看成一个系统
，研究各元件的相互作用，建立了管板-法兰-垫片-螺栓连接系统的非线性三维有限元分析模型。
通过计算得到了接头整体和各元件的变形和应力分布情况。
研究了垫片的时滞效应、管壳程不同的压力以及法兰接头的部分参数变化对法兰接头强度和密封性能的影响。
在上述有限元分析模型中，带孔管板根据ASME规范简化为无孔等效板。
把有限元分析得到的管板应力分布与GB151设计规范进行对比。
本文链接：/Periodical_syhgsb200901013.aspx
下载时间：2010年4月16日。