雙管板換熱器管板厚度計算

崔曉云（石家莊工大化工設備有限公司）

李建平（石家莊海力精化有限責任公司）

張玉平陳雨涵（石家莊工大化工設備有限公司）

1.前言

雙管板換熱器一般應用于嚴禁管程和殼程介質發生混合的情況；也可用于管程和殼程壓力差較大的情況。

“雙管板”是指在換熱管端部有一塊管板，稱為外管板，也就是管程管板并兼做法蘭與換熱管及管箱法蘭相連接；在距換熱管端部較近的位置再設一塊管板，稱為內管板，即殼程管板，與換熱管及殼程相連接。管、殼程每側布置二塊管板，不僅起到兩道防線作用，而且能通過設置在二塊管板間隔離腔上的管口及時查處內側管板的泄漏問題。

在雙管板換熱器中管板是一個核心部分，在整個設計和制造過程中管板的設計尤為重要，現根據現有的計算方法對本設備管板進行管板厚度的設計校核計算。

2.設備主要設計參數

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3.內外管板厚度計算

雙管板換熱器示意圖

管板型式無論是延長部分兼做法蘭或是不帶法蘭的固定管板，均可按延長部分兼做法蘭的力學模型進行計算，應為延長部分兼作法蘭固定式管板其受力情況與不帶法蘭的固定式管板相比較，條件更為苛刻。

管板計算時，把隔離腔分別與管程和殼程組合，將雙管板換熱器分解為兩臺單管板換熱器來進行管板強度的計算。

3.1 管程管板的強度計算

其設計壓力和設計溫度分別按管程和隔離腔（設計溫度為常溫，設計壓力為常壓）工況確定；換熱管和殼程壁溫以換熱管與殼程或隔離腔殼體之間最大溫差為計算依據。管板和換熱管的連接為焊接；換熱管的有效長度為L=L1+2L2（見示意圖）。

主要設計參數表1

3.2 殼程管板的強度計算

設計壓力和設計溫度分別按殼程及隔離腔工況確定；換熱管和殼程壁溫按管程及殼程工況確定；換熱管與管板的連接為脹接；換熱管的有效長度為L=L1（見示意圖）。

主要設計參數表2

4.計算過程

按上述參數表，利用SW6-2011《過程設備設計計算包》軟件中固定管板換熱器模塊分別進行強度計算。

計算過程不再敘述，計算結果如下：

管程管板厚度δ=35mm；殼程管板厚度δ=37mm。

由于該設備直徑較大，管束孔徑較小，且為正三角形排布，擔心管板變形導致強度脹接發生泄漏，且經驗較少，出于安全性考慮最終確定管程管板厚度δ=45mm；殼程管板厚度δ=40mm。

5.結束語

為積累經驗，對該臺設備進行了跟蹤測評，設備至今運行良好，未發生泄漏情況。說明此次設計合格。但從節約材料角度來講未合理的利用材料，希望專家多多指正，日后盡量做到經濟合理，優化設計。

[1]GB151-1999管殼式換熱器

[2]《換熱器》設備設計全書

[3]雙管板換熱器的設計制造涂俊宏等著化工設備與管理