固定管板式換熱器是指管束兩端管板采用焊接方法與殼體固定連接的管殼式換熱器。管板與殼體焊接后也可兼作法蘭，與管箱法蘭用螺栓連接。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在保證相等傳熱面的條件下所需的殼體內(nèi)徑最小。缺點(diǎn)是殼程與管程介質(zhì)之間溫差大時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，造成管子與管板結(jié)合處拉脫破裂而發(fā)生泄漏或管子失穩(wěn)等，同時(shí)檢修、殼程清洗也不方便，在一般場(chǎng)合應(yīng)用廣泛，但也受到溫差的限制。

一、基本假設(shè)

世界各國(guó)的管板的計(jì)算公式盡管形式各異，但其大體上是分別在以下三種基本假設(shè)的前提下得出的。

1.將管板看成為周邊簡(jiǎn)支條件下承受均布載荷的圓平板，應(yīng)用平板理論得出計(jì)算公式?？紤]到管孔的削弱，再引人經(jīng)驗(yàn)性的修正系數(shù)。如在力學(xué)模型上作了適當(dāng)簡(jiǎn)化的美國(guó)TEMA方法。

2.將管子當(dāng)作管板的固定支撐而管板是受管子支撐著的平板。管板的厚度取決于管板上不布管區(qū)的范圍。如西德AD規(guī)范采用的計(jì)算公式。實(shí)踐證明，這種公式適用于各種薄管的計(jì)算。

3.將管板視為在廣義彈性基礎(chǔ)上承受均布載荷的多孔圓平板，即把實(shí)際的管板簡(jiǎn)化為受到規(guī)則排列的管孔削弱、同時(shí)又被管子加強(qiáng)的等效彈性基礎(chǔ)上的均質(zhì)等效圓平板。這種簡(jiǎn)化假定既考慮到管子的加強(qiáng)作用，又考慮了管孔的削弱作用，分析比較全面，現(xiàn)今已為大多數(shù)國(guó)家的管板規(guī)范所采用。

我國(guó)石油、化工、機(jī)械三部在1983公布的《換熱器設(shè)計(jì)規(guī)定》中所列入的管板計(jì)算公式基本上也是根據(jù)第三種假設(shè)經(jīng)過比較嚴(yán)密的推導(dǎo)得出的，在國(guó)內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用。接下來的強(qiáng)度校核也是基于第三種假設(shè)。

二、管板設(shè)計(jì)的基本考慮

GB151《管殼式換熱器》所列人的管板公式基于的基本考慮是:把實(shí)際的管板簡(jiǎn)化為;承受均布載荷、放置在彈性基礎(chǔ)上且受管孔均勻削弱的當(dāng)量圓平板。同時(shí)在此基礎(chǔ)上還考慮了以下幾方面對(duì)管板應(yīng)力的影響因素。

1.管束對(duì)管板的支承作用：在流體壓力作用下管板將產(chǎn)生撓度與轉(zhuǎn)角。因管束與管板連接在一起，管束

也將沿軸線方向產(chǎn)生壓縮或伸長(zhǎng)，管子端部產(chǎn)生彎曲變形。管束對(duì)管板會(huì)起到約束的作用，具有減少管板中應(yīng)力的作用。考慮管束對(duì)管板撓度的約束作用，但忽略管束對(duì)管板轉(zhuǎn)角的約束作用。

2.管孔對(duì)管板的削弱作用：管孔對(duì)管板的削弱作用有兩個(gè)方面：

(1)減小了管板整體的剛度與強(qiáng)度。

(2)在管孔邊緣產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中,在計(jì)算公式中是忽略不計(jì)。

因此在計(jì)算時(shí)把管板近似地當(dāng)作一塊均勻連續(xù)受管孔削弱的當(dāng)量圓平板。

3.管板周邊不布管區(qū)的折算方法

管板周邊不布管區(qū)對(duì)管板應(yīng)力的影響，將管板劃分為兩個(gè)區(qū)，即靠近部分的布管區(qū)和靠近周邊處較窄的不布管區(qū)。通常管板周邊部分較窄的不布管區(qū)按其面積簡(jiǎn)化為圓環(huán)形實(shí)心板。由于不布管區(qū)的存在，管板邊緣的應(yīng)力下降。、除上述以外，在對(duì)管板分析時(shí)，還注意到以下幾項(xiàng)實(shí)際因素

(1)由殼程壓力p、管程壓力加以及熱膨脹引起的殼璧軸向位移與管板管束系統(tǒng)的軸向位移應(yīng)在管板周邊處協(xié)調(diào)一致。

(2)管板邊緣的轉(zhuǎn)角應(yīng)受殼體、法蘭、封頭、螺栓、墊片系統(tǒng)的約束。其轉(zhuǎn)角應(yīng)在連接部位處協(xié)調(diào)一致。

(3)管板兼作法蘭時(shí)，考慮了法蘭力矩對(duì)管板應(yīng)力的影響。

4.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與許用應(yīng)力

應(yīng)用彈性理論計(jì)算出管板中的應(yīng)力，然后應(yīng)用塑性力學(xué)的觀點(diǎn)將此應(yīng)力分為兩類:

①壓力Ps、Pt與法蘭力矩引起的管板中的應(yīng)力為一次彎曲應(yīng)力，將其限制在1.5倍許用應(yīng)力以下

②殼體與管子受熱后的膨脹差引起的管板中的應(yīng)力為二次應(yīng)力，將一次應(yīng)力與二次應(yīng)力之和限制在3倍許用應(yīng)力以下。

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