温差应力 (2)
温度应力计算·
施工配合比（kg/m3）二．温度计算（1）绝热温升Tmax′＝WQ/γC(1-e-mt) Tmax′---绝热温升Q-----水泥水化热Q=377x103J/KgC-----砼比热C=0.96X103J/(Kg.℃)γ-----砼重度γ=2400Kg/M3W-----每立方米水泥重量260 Kg/M3m-----热影响系数,m=0.43+0.0018QTmax′=260X377X103/0.96X103X2400(1-e-1.10X3) =44℃Tmax=8℃+44℃=52℃(12℃为入模温度)相应也可以建立绝热温度见公式:Tmax′＝WQ/γCxε+F/50F-----粉煤灰用量ε――――不同浇筑块的热系数Tmax′＝260X377X103/Tmax=8+55=63℃取Tmax＝63℃三. 温应力计算1.将砼的收缩随时间的进程换算成当量温度计算：Ty(t)= εy(t)/αα=1x10-5砼线膨胀系数εy(t)=ε0M1M2M3······M10(1-e0.01t)Ty(t)------当量温度εy(t)----任意时间的收缩(mm/mm)M1-----水泥品种为普通水泥,取1.0M2-----水泥细度为4000孔，取1.35M3-----骨料为石灰石，取1.00M4-----水灰比为0.52,取1.64M5-----水泥浆量为0.2,取1.00M6------自然养护30天，取0.93M7------环境相对湿度为50%,取0.54M8------水里半径倒数为0.4,取1.2M9------机械振捣，取1.00M10------含筋率为8%,取0.9ε0--ε∞---最终收缩，在标准状态下ε0=3.24X10-4εy(30)=1.01x10-4Ty(30)=10.1℃εy(27)=0.92 x10-4Ty(27)=9.2℃εy(24)=0.83 x10-4Ty(24)=8.3℃εy(21)=0.73 x10-4 Ty(21)=7.3℃εy(18)=0.64 x10-4Ty(18)=6.4℃εy(15)=0.54 x10-4Ty(15)=5.4℃εy(12)=0.439 x10-4 Ty(12)=4.39℃εy(9)=0.335 x10-4 Ty(9)=3.35℃εy(6)=0.226 x10-4 Ty(6)=2.26℃εy(3)=0.114 x10-4 Ty(3)=1.14℃计算中心温度当量温差:△T6=2.26-1.14=1.12℃△T9=3.35-2.26=1.09℃△T12=4.39-3.35=1.04℃△T15=5.4-4.39=1.01℃△T18=6.4-5.4=1.0℃△T21=7.3-6.4=0.9℃△T24=8.3-7.3=1.0℃△T27=9.2-8.3=0.9℃△T30=10.1-9.2=0.9℃2.计算中心温度砼基础施工时处于散热条件，考虑上下表面及侧面的散热条件,当体积厚达3m时,,散热影响系数取0.97；当中心浇筑完第四天后，水化热达峰值。
第五节热应力
第一，钢材性能，包括线膨胀性能、弹性变形性能和导热性能等。钢材线膨
胀系数小、弹性模量小且导热系数大时，其热应力就小；钢材线膨胀系数大、弹
性模量大且导热系数小时，其热应力就大。因此也称复合量αE/λ为材料的热因
子。
第二，传热负荷。传热负荷越强，壁面中热应力越大；传热负荷越弱，
壁面中热应力越小。
化，我们作如下假设：
①圆筒体无限长，不考虑其两端部约束情况及端部的边界效应；
②圆筒体不承受内压和其他外载，只承受径向温差作用；
③圆筒体壁面中的热传导是稳定的，不随时间发生变化；温度分布只是半径
的函数：T=T（r），即径向温差沿圆周均匀分布，沿圆筒轴线不发生变化。由于圆
筒体的结构是轴对称的，所承受的温度载荷也是轴对称的，可以推断，由温
应的位置；管子内层因受外层牵拉，超过了应该膨胀的位置，使外
CUG
层受到压缩，内层受到拉伸。这种因构件内部一部分限制另一部分自由膨胀而产生
的热应力，是与传热现象共存的，是传热构件中最为普遍而无法克服的热应力，构
件内有温度场即有这种热应力。
（三）两个以上零件组成的系统，因为各部分温度不同引起
的热应力
锅壳锅炉及列管式换热器都有这种情况。
(t 0 − t i )
对普通碳钢，取
α = 1.2 × 10−5 ℃−1 ，E = 2.1 ×
μ=0.3，式（3—62）和式（3—63）可简化为：
（3—62）
（3—63）
105 MPa
σt = ±1.8∆t (MPa )
CUG
δ
t
−
t
≈
q
因 0 i
0 ，式（3—62）、（3—63）还可以写成：
第三章第四节2--厚壁圆筒-应力
相应对载荷的限制为： 或
p
K2 -1
2K 2
pmax
K2 -1
2K2
当 K 时 p m ， a0 x .5 ，其含义是，
对厚壁圆筒，其壁厚的无限增加只能换来允许承受载 荷的有限增加。即用增加壁厚来增大承载能力是有限 和有条件的。在应力低的筒体外壁处增大壁厚，对筒 体提高承载能力作用不大，甚至造成浪费或其他问题。
第四节 厚壁圆筒在内压作用 下的应力
•
锅炉及中、低压容器中采用的各类圆筒形受压元件， 一般都是按薄壁圆筒进行应力分析和强度计算的，这样 处理通常能满足安全使用的要求。
如前所述，厚壁与薄壁是相对的，并没有一个严格 的界限。实际采用的圆筒形元件都有一定的壁厚，严格 的讲，应力沿壁厚并不是均匀分布的，把实际圆筒形元 件看做薄壁圆筒壳是一种近似处理，存在着误差。壁厚 越厚，这种误差就越大。对于高压容器及某些特定情况， 为了严格、精确地进行安全设计和安全评定，必须按厚 壁圆筒体进行应力分析，了解应力沿壁厚的分布情况。
将上述公式代入公式(3-46d) 得
(3-46e)
dd rdd rr1 r(r)
式（3-46e）是根据微元体的几何变化关系及物理关系得出 的补充方程，将其与式（3-46a）联立并整理，得：
d2r
dr2
3dr
r dr
0
(3-46f)就是求解微元体应力的微元方程。
将式（3-46f）整理并积分得：
(3-47) 将 r 代入式(3-46a)得：
* 轴对称问题 * 静不定问题
二、轴向应力
厚壁圆筒两端 封闭承受内压时， 在远离端部的横截 面中，其轴向应力 可用截面法求得。 如图3-16所示，
压力容器安全
压⼒容器安全第五章压⼒容器安全5.1压⼒容器的安全问题5.1.1压⼒容器的应⽤和特点压⼒容器是⼯业⽣产中必不可少的⼀类机械设备，压⼒容器不仅是承受流体压⼒(包括内压或外压)的密闭容器，从安全使⽤管理⽽⾔，更是⼀类具有潜在爆炸危险的特种设备。
(1)容器应⽤的⼴泛性压⼒容器⼴泛⽤于⽯油、化⼯、医药、冶⾦、机械、采矿、航天航空、交通运输等⼯业⽣产部门，且多半在压⼒条件下操作。
(2)操作条件的复杂性压⼒从真空到⾼压、超⾼压；温度从低温到⾼温。
处理介质包括：爆、燃、毒、辐(照)、腐(蚀)、磨(损)等。
(3)对安全的⾼要求压⼒容器本⾝要求有⾜够的强度、刚度和稳定性，密封性好。
5.1.2压⼒容器的安全问题压⼒容器事故有三个主要特征：（1）量⼤⾯⼴；（2）事故率⾼；（3）危害性⼤。
发⽣压⼒容器事故多是由于制造和操作管理上的原因。
压⼒容器只要在压⼒容器的材料、设计、制造、检验、运⾏、管理等各个环节循其规律，周密防范，完全可做到减少和避免事故发⽣。
压⼒容器是具有潜在爆炸危险的特殊承压设备，需要专业技术与专门管理，即技术管理和⾏政管理。
技术管理是指各种压⼒容器的安全技术，包括设计、制造、安装、检验的技术、标准与规范等；⾏政管理即政府和劳动部门的安全监察机构与技术检验单位，包括各项压⼒容器、锅炉、⽓瓶、液化⽯油⽓槽车安全监察法规、规程和条例等制度。
5.2压⼒容器的分类5.2.1压⼒容器的定义范围压⼒容器从字⾯上看，凡承受压⼒的密闭容器都属压⼒容器范围。
实际中只是将⽐较容易发⽣事故，且事故危害性较⼤的压⼒容器才作为⼀种需要实施专门安全监察的设备；即：最⾼⼯作压⼒≥0.1Ma(不包含液体静压⼒)；内直径(⾮圆形截⾯则指断⾯最⼤尺⼨)≥0.15m，且容积≥0.025m３；盛装介质为⽓体、液化⽓体或最⾼⼯作温度⾼于或等于标准沸点的液体。
5.2.2压⼒容器的分类（1）按使⽤位置分类：1)固定式压⼒容器即固定安装在使⽤地点的容器；2)移动式容器指⽓瓶、⽓桶和槽车等⽆固定安装和使⽤地点的容器。
名词解释(每小题2分,共10分)
考试方式： ： …………………………………………密…………………………封……………………………………线…………………………………太原理工大学适用专业： 题 得 号 分 一 二 三 考试日期： 四 五 六 时间： 七试卷分钟 共 八 九 页 总 分学号(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)一、 名词解释（每小题 2 分，共 10 分）1. 质量保证 2.扁塌效应 3.卡曼旋涡 4. 搅拌功率 5.应力腐蚀 1.质量保证—设备在设计、制造、操作及退役漫长的过程中，为了保证安全所采用的有计划、 系统的措施。
2.扁塌效应—筒体无加强时，在周向弯矩的作用下，导致支座处圆筒的上半部发生变形而成 为无效截面，这种现象称为扁塌效应。
3.卡曼旋涡—当风以一定速度绕流圆柱体时，在圆柱体两侧的背风面交替产生旋转方向相反 的旋涡，然后脱离并形成旋涡尾流的现象称为卡曼旋涡。
4.搅拌功率—指搅拌器以一定转速进行搅拌时，对液体做功并使之发生流动所需的功率。
（或 指供给反应器内液体运动的能量） 5.应力腐蚀—金属材料在拉伸应力和特定腐蚀介质的共同作用下引起的断裂。
系 专业班级姓名二、填空题（每空 0.5 分，共 30 分）1.搅拌器的电机应根据 功率 、 转速 、 工作环境 来选型。
氯离子 含量。
2.奥氏体不锈钢制容器进行水压试验时，应控制水的 3.求解回转壳薄膜应力的两个基本方程是： ⑴名称是 拉普拉斯方程 ⑵名称是 区域平衡方程 4.壳体环焊缝属 B 接管与壳体间焊缝属学院，公式是 σ ϕ R1 + σ θ R2 = − p z t ，公式是 F = 2πrσ ϕ t sin ϕ A 类焊缝,类焊缝,球形封头与筒体间环焊缝属 D 类焊缝。
第 1 页 共 8 页5.压力容器用钢，机械性能指标要求有 6.平板设计公式 S＝Dc Kp c([σ ] ϕ )t、、、、。
， 是基于 薄板小挠度 结构特征系数 ， 有关。
热交换器重点知识总结
1.什么叫热交换器？在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。
2.热交换器设计应该满足哪些基本要求？合理实现工艺要求。
热交换强度高，热损失小，在有利的平均温差下工作结构安全可靠。
有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构便于制造、安装、操作和维修。
经济上合理。
保证较低的流动阻力，以减少热交换器的动力消耗设备紧凑。
⒊如何能做好热交换器设计？与传热学的发展相互促进，不可分割多学科交叉：传热学、流体力学、工程力学、材料科学涉及设计方法、设备结构、测试技术、计算和优化技术等对设计者来说，扎实的理论知识+经验4.热交换器的类型有哪些？分类方法：按用途：预热器（加热器）、冷却器、冷凝器、蒸发器。
按制造材料：金属、陶瓷、塑料、石墨、玻璃等。
按温度状况：温度工况稳定、温度工况不稳定。
按冷热流体的流动方向：顺流式（并流式）、逆流式、错流式（叉流式）、混流式。
按传送热量的方法：间壁式、混合式、蓄热式5.热交换器的选型应考虑哪些因素？基本标准：流体类型、操作压力和温度、热负荷和费用等。
对于一定热负荷热交换器的选型考虑因素：热交换器材质；操作压力与温度、温度变化情况、温度推动力；流量；流动方式；性能参数—热效率和压降；结构性；流体种类和相态；维护、检测、清洗、拓展、维修的可能性；总的经济性；加工制造技术；其它的用途6.热交换器的设计计算包括哪些内容？热计算，结构计算，流动阻力计算，强度计算。
7.名词解释间壁式热交换器：两流体分别在一个固体壁面两侧流动，不直接接触，热量通过壁面进行传递。
混合式：或称直接接触式。
两种流体直接接触传热蓄热式：或称回热式。
两种流体分别分时轮流和壁面接触，热量借助蓄热壁面传递沉浸式热交换器结构：这种热交换器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。
优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。
缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
火电厂高温管道的弹簧支吊架的调整
火电厂高温管道的弹簧支吊架的调整火电厂的高温管道的弹簧支吊架，其工作荷重的设计值是理论值，往往不等于实际值，在安装时必须按照实际的工作荷重对弹簧支吊架进行调整，称“冷态调零”。
高温管道在运行中会产生热位移，热位移的设计值也不等于实际值，在“冷态调零”的基础上还要进行热态调整，称“热态调零”。
对于300MW及以上的大机组，热态调整是保证高温管道安全的一个不可缺少的工序。
一、影响高温管道安全的因素高温管道是火电厂众多管道中的主管体系，由它引起的事故不仅要停机停产，还会造成厂毁人亡的后果。
因此，保证高温管道的安全运行是确保电厂安全的重要方面之一。
影响高温管道安全的因素如下：（1）由热位移引起的热应力超过材质的允许应力值后，引起机械性爆破。
（2）由管道和保温合成的自重应力，在应力计算中只考虑支吊架正常跨距引起的外载力，未考虑非正常的外载应力，若出现支吊架运行不正常造成的脱载，致使原始热应力计算失效，无法保证关系安全。
（3）由运行操作失误而引起的事故。
（4）由温差应力造成的后果，如支吊架无保温，特别对低合金管材长期处在温差较大的环境下更能产生温差应力，对管道材质引起损伤，造成隐蔽事故。
（5）支吊架性质定性不当、或定性点失误（如该自由导向而定为刚性等），造成的增加推力以及脱载等后果，其性质与爆管无异。
（6）配置的弹簧有误、或是计算不当引起的弹簧失配以及弹簧本身的问题等。
二、支吊架调整的目的1、注意设计值与实际值不相符的问题在设计中的工作荷重是理论值，它不等于实际值。
例如，与设备相连的管系究竟按多少比例来分配，静力矩分配如考虑坡度后的修正值该多少，管道单重与保温厚度容重的误差、安装偏差以及垂直管系的分配，在设计时往往是主观取值，它不符合实际值。
关于热位移理论，除了特别简单的管系能正确判断外，大多数管系的理论热位移值与实际值不相符。
所以设计中所配的弹簧只能是一个参考值而已。
2、“冷态调零”与“热态调零”由于在设计中的工作荷重仅是一个参考值，需求真正的实际荷重。
第九章 热应力问题
满足微分方程，而不一定要满足边界条件。（2）不计变温T，
求出微分方程的一组补充解，使它和特解叠加以后，能满足
边界条件。
25
引用一个函数（x，y） ，将位移特解取为：
u ' , v'
x
y
函数 称为位移势函数。以 u 和 v 分别作为u和v代入微分
( v" x
u") y
28
这样总的位移分量是：u u'u",v v'v" 需满足位移边界条件
总的应力分量是： x x ' x", y y ' y", z z ' z"
需满足应力边界条件。在应力边界问题中（没有位移边界条
件），可以把相应于位移补充解的应力分量直接用应力函数
力问题的
E换
成
1
E
2
换成 1
换成（1 ）
则得到在平面应变条件下的相应方程。 23
热应力问题
温度场和热传导的基本概念 热传导微分方程 温度场的边界条件 按位移求解温度应力的平面问题 位移势函数的引用 轴对称温度场平面热应力问题
24
位移势函数的引用
由上一节知：在平面应力的情况下按位移求解温度应力问
17
x
1 E
[
x
( y
z )] T
y
1 E
[
y
( z
x )] T
z
1 E
yz
[ z
( x y )] T
轴弯曲的测量
4、将百分表装在测量位置上(最好在每个测段都装
一个百分表),测量杆要垂直轴线,其中心通过轴心。
将表的大针调到"0"处, 把小针调到量程中间,然
后缓缓将轴转动一圈,表针应回到始点。
、将轴按同一方向缓慢地转动,依次测出各点读
数,并作好记录。读数误差应小于0.005mm 。
6、根据记录,算出各断面的弯曲值.取同断面内相
临时性弯曲变形是任何轴都存在的,是设
计时充分考虑了的，不会影响轴的使用。而
永久性弯曲变形是影响轴的正常使用的,是不
允许存在的。现在所讨论的轴弯曲的测量就
是指对永久性弯曲变形的而言的。
二、轴弯曲产生的原因
1、设备运输或停放不当,由于受有机械外力的作
用而造成轴的永久性弯曲变形。
2、由于材质不佳或加工不良,使轴内存有残余应
(2)运行中局部摩擦过热使轴弯曲。这多是由于安装
检修中动静部分间隙留得过小所造成的,例如汽轮机
端部轴封或隔板汽封局部发生家擦,摩擦部分金属受
热膨胀,因周围温度较低部分金属的限制而承受压应
力所致。如图a所示,其应力分布情况如图b，当压应
力大于该温度下金属的屈服极限(屈服极限随温度升 高而降低)时,则产生塑性变形,即受热部分金属受压 而缩短;完全冷却后,轴就产生相反方向的永久性弯 曲,摩擦伤痕处于轴的凹面侧,此时应力分布如图(c) 所示。
个弯、弯曲方向及弯曲值。
轴弯曲的测量
一、轴弯曲的种类
轴的弯曲变形分为两种:即临时性弯曲变形和永
久性弯曲变形。前者是轴受外力(机械力或温差应力)
弯曲时，其应力在该材料的弹性极限范围内,当外力
除掉后，弯曲变形随之消失,这种变形为弹性变形；
后者是轴受外力(机械力或温差应力)弯曲时,所受应
第十二章 化工管路
第十二章 化工管路
第十二章 化工管路
目录
1 概述 2 化工管路的安装 3 管路的保温与防腐 4 管路常见故障及排除方法
第一节 概述
化工管路是化工生产中所使用的各种管路的总称，其主要作用是用来输送和控 制流体介质。化工管路按工艺要求将各台化工设备和机器相连接以完成生产过 程，因此它是整个化工生产装置中不可缺少的组成部分。正确合理地设计化工 管路，对于优化设备布置，降低工程投资和减少日常管理费用以及方便操作都 起着十分重要的作用。
（a）楔式闸阀 1-楔式闸阀；2-阀体；3-阀盖；4-阀杆； 5-填料；6-填料压盖；7-套筒螺母；8-压 紧环；9-手轮；10-键；11-压紧螺母
（b）平行式闸阀 1-平行式双闸板（圆盘）；2-楔块；3-密封圈；4铁箍；5-阀体；6-阀盖；7-阀杆；8-填料；9-填料压 盖；10-套筒螺母；11-手轮；12-键或紧固螺钉
化工管路 材质
管子、管件、阀门、管架等组成 金属管路和非金属管路
化 工 管 介质压力 路 分 类
介质温度
介质种类
真空管(p<0MPa)、低压管(0≤p<1.6MPa)、 中压管(1.6≤p<10MPa)、高压管 (16≤p<100MPa)、超高压管(p>100MPa)。
低温管t<-20℃)、常温管(-10℃<t<200℃)、
（9）安全阀
（10）减压阀
图12-15 安全阀 1-阀体 2-阀盘 3-阀杆 4-杠杆 5-重锤
图12-16 减压阀 1-阀体；2-小管；3-活塞；4-阀盘； 5-阀杆；6-弹簧；7-手轮；8-上手 轮；9、10-栓塞
第二节 化工管路的安装
4.阀门的选用原则 化工类工厂中常用的阀门有多种，即使同一类型的阀门，由于使用场合不同也有高
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3)使壳体和管束自由膨胀：
填料函式换热器、浮头式换热器 、U形管式换热器等
4)双套管温度补偿
膨胀节的形式 a. U膨胀节 b.夹壳式膨胀节 c.平板膨胀节
(a)U 形膨胀节
在操作压力和温差应力共同作用下,每平方毫米胀接周边受到的拉脱力为: 2 2 Pf d d t t t 0 i qp q q p qt q t d 0 L d L 4d L
0
0
式中 ：q:管子受到的拉脱力,MPa, qp :在操作压力下,管子每平方毫米胀接周边所受到的力,MPa; qt :在温差应力下,管子每平方毫米胀接周边所受到的力,MPa, P:设计压力,取管程压力和壳程压力两者中的较大值 ,MPa d0为管子外径 ,mm2; L:管子胀接部位长度 mm; σt :管子上的温差应力,MPa; α t :每根管子的横截面积 mm2; di ：管子内径 ,mm,f ：相邻四根管子之间的面积 mm2
FL L t Et At
显然：
（5-6）
s
Fy L Es As
（5-7）
Fy FL F （5-8）
(式中 :F 为管子的压缩力或壳体的拉伸力(当F为正值时表示壳体受拉伸而管子受压缩;当F为 负值时,则表示壳体受压缩而管子被拉伸)，N; Et、Es分别为管子与壳体材料的弹性模量 ,MPa; At 、As分别为管子与壳体的横截面积)
2 2 f 0 . 866 d 0 当管子呈三角形排列时: 4
当管子呈正方形排列时:
f a2
4
2 d0
(当 qp 力与 qt 力作用方向相同时 , 两力符号相同,拉脱力 方向与两力方向一致。若 qp力与qt力作用方向相反时，两力 符号相异，拉脱力方向则与 qp与qt两者中较大者一致)
第四节
• 管壳式换热器的温差应力计算 • 管壳式换热器设计的有关标准
一、温差应力计算
1.温差应力：仅由管壁与壳壁温差引起的应力。 σ=F/A 应力=力/截面积 2.产生原因 1)结构因素：即换热器的管束与壳体是刚性连接; 2)温差因素：即换热器的管壁温度与壳壁温度差; 3)材质因素：即换热器的管束与壳体材料的线膨胀系数大小的影响. 3.产生后果： 1)管子的弯曲变形; 2)造成管子与管板连接部分泄漏; 3)使管子从管板上拉脱.
联立式 (5-6) 和式（5-7) , 得到：
t
F L F L s Et At Es As
(5-9)
s
s t s t0 L （5-4）
t t tt t0 L
（5-5）
式 (5-4) 与式 (5-5) 代人式 (5-9), 可得 :
F
设一固定管板式换热器的壳体与管子在安装温度 均为L，如图（a）所示 。
t 0下，它们的长度
t
处于操作状态时如图（b） ：壳 体壁温为 t ， 管子壁温为 t t， s 且 tt t s ，同时 t s t0 则：壳体的自由伸长量
s s t s t0 L （5-4）
管子的自由伸长量
t t tt t0 L （5-5）
（a）安装温度状况 （b）操作温度且未安装状态 （c）协调变形情况
因管子与壳体刚性连接 , 故管子与壳体的协调变形结果是二者 实际弹性变形量相等,见图(c) 。 此时管子受到弹性压缩 , 压缩长度为 t ; 壳体则受到来自 管板的拉力,被弹性拉伸,变形的长度为 。 s 由虎克定律,得：
1)结构因素：即换热器的管束与壳体是刚性连接; 2)温差因素：即换热器的管壁温度与壳壁温度差; 3)材质因素：即换热器的管束与壳体材料的线膨胀系数大小的影响，使管子和壳体自由膨胀和收缩; 解决壳体与管束膨胀的不一致性。
二)具体措施
1)减少壳体与管束间的温度差： 1.使用传热系数大的流体 2.对壳壁保温 2)装设挠性构件：膨胀节;
F
E (tt t s )
1 1 At As
(5-11)
管壁所受得压应力为： t 壳体所受得压应力为：
s
F / At
(5-12)
At
d 4
2 0
d i2 n
F / As (5-13)
As DiS
二、管子拉脱力的计算
处于工作状态下的换热器承受着流体压力和温差应力的共同作用。 在这两个力的联合影响下,管子与管板会出现相互脱离的趋势。这种使管 子与管板连接部位产生脱离的力即为拉脱力。 拉脱力为管子每平方毫米胀接周边上所受到的力 , 单位为MPa 。 实验结果证实 : 1）管子与管板是焊接结构形式 , 其连接部位的强度要高于管子自 身金属材料的强度,这个拉脱力不足以造成该部位的破坏； 2）如果管子与管板是采用胀接结构形式,则这个拉脱力可能会造成 管子在管板上的松脱及密封的失效。 因此,存在上述第二种情况时应对拉脱力进行校核,以保证管端与管 板连接的紧固性和密封的有效性。
(b) 夹壳式膨胀节
(c) 平板焊接式膨胀节
11
U形：应用普遍，结构简单，制造安装方便，热补偿能力大，使用可靠，不足之处造 价相对较高。
结构简单 , 制造方便 , 但热补偿 能力较弱 , 只适用于常低压 的工 作场合。
适用于壳程压力较高的场合, 但造价偏高,安装较复杂
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换热管的许用拉脱力要根据实验测定。常见的许用拉脱力 [q]见下表。
换热管与管板连接结构形式 管端不卷边，管板孔不开槽 管端卷边或管板孔开槽 [q] 2.0 4.0
焊接
0.5[σ]
t
t
为了保证换热器中的管子与管板连接的紧固性和密封性 , 由式 (5-16) 所算得的 拉脱力q不得超过该胀接部位的许用拉脱力 [q], 于是管子拉脱力的校核条件为：
q q
实际上,管子的拉脱力还与管子和管板连接的不均匀度、换热器内流体温度分布的不均 匀性及管板对管子的支撑情况等有关。故以上关于力 q 的计算也只是近似的。尽管如此 , 如果计算出来的管子拉脱力q 大于或等于许用拉脱力 [q], 则应考虑设臵温差补偿装臵。
三、温差应力补偿
( 一 ) 消除温差应力的方法 回忆：为什么会有温差应力？
t tt t 0 s t s t o
1 1 Et At Es As
(5-10)
由式 (5-10) 可见,作用在管子(壳体 )上的拉伸力或压缩力 F 与两壁温差、两种 材料的线膨胀系数及管壳的抗拉( 压 ) 刚度成正比。
如果管子与壳体为同一种材料 , 即 s t , Es Et E则式 (5-10) 又可改写为: