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管壳式换热器管板

点击:1832 日期:[ 2014-04-26 22:48:40 ]
管板是换热器的重要部件之一,用来排布换热器并起着分隔管程,壳程空间的作用,避免冷,热流体混合。是换热器中的一个重要的部件。 1.平管板:是最常见的(P81图14-21,图14-22、23) 当流体无腐蚀或有轻微腐蚀时,可采用低碳钢或普低钢板制成,也可采用锻件加工。 但流体有腐蚀性时,应采用耐腐蚀材料。但为了节约起见,工程上都采用复合不锈钢板,由碳钢或普低钢承受载荷而不锈钢抵抗腐蚀。复合钢板可直接轧制或堆焊——复盖层,不锈钢复盖层的厚度均不小于5mm。当换热器承受高温高压时,对管板的要求是矛盾的。从承受机械应力考虑,希望管板加厚,从降低温度应力考虑,管板减薄更为有利。 管板的设计计算已讲过,目前设计管板厚度的方法很多,由于处理问题的出发点不同,考虑的因素周密程度不同,而结果往往彼此相差很大。我国的设计部门,分析影响管板受力情况,整理管板的厚度计算经验公式,列出图表如下: 2.薄管板: 随着换热器操作压力和温度的提高,管板会变得越来越厚。如在高温高压大型换热器中管板重量可超过20吨,厚度可达300mm以上,甚至可达500mm。这样厚的管板不但成本高,且制造困难,毛坯和加工设备都不好解决,而且管子与管板的连接更困难。同时,厚度很大的管板,还会由于高温造成两侧面温差很大,从而产生很大的热应力,可能引起管板的破坏。 如果管板材料不变,而将其管板厚度尽量减少到技术上能把管子和管板紧密连接起来的允许的最小极限时。这样就可大大提高冷面地壁温,同时降低热面温度,使管板两面温度应力大大减少。但管板又往往处于两介质压力差很大的情况下,厚度减薄后,必须满足轻度的要求,为此设计一种“网状支持格”,和“锚(或螺栓)”组成的钢性框格状栅栏与薄的管板紧密地联系在一起,以加强管板的受压强度而温度应力则有“锚”来承受,这种管板称为“薄管板”。(如图:P88图14—32所示。) 如图三种用于固定管板式换热器中的薄管板结构。 优点:①节省管板材料:一般可节省70~80%,压力较高时可节省90% ②供货方便, ③加工方便,目前已逐渐在中低压换热器中推广应用。 薄管板贴于法兰表面上,当管内通过的是腐蚀介质时,法兰可不与其接触。 管板嵌入法兰内,然后将表面车平。在这种结构中,不论腐蚀性流体通入管程还是壳程,都会与法兰接触而且管板受法兰力矩的影响较大。 管板在法兰的下方与筒体焊接法兰力矩对管板的影响较小。而且管板与刚度较小的筒体连接,也降低了管板的边缘应力。当壳程通入腐蚀性流体时,法兰不会受到腐蚀。因此,是一种好的结构。 3.椭圆形管板:犹如一椭圆的封头,与换热器的壳焊在一起,受力条件比平管板好的多,所以可以做得很薄,因而也有利于降低温差应力,故适用于高压,大直径的换热器。与此类似的还有蝶形,球形等。(P86图14—29、30) 4.双管板结构:(P84图14—25) 当要求严格禁止管程与壳程中的流体互相混合时,可采用双管板结构。管子分别固定在两块管板上,两管之间保持着一定的距离。如果管子与管板连接处有少量流体漏出,可让从其两管板之间的空隙泄放至外界。也可利用一薄璧圆筒(图中虚线)将此空隙封闭出来,充入惰性介质,其压力高于管程与壳程的压力,也可达到避免冷热流体混合的目的。       另外,还有一些其它形式的管板见教材。P80~89
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