壓力作用下膨脹節對固定管板熱交換器各元件的受力影響分析

陳強

（中國昆侖工程有限公司，北京 100037）

固定管板熱交換器主要由管板、換熱管、管箱、殼程筒體等部件組成，換熱管兩端固定在管板上，兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。在管殼式熱交換器中，在相同直徑的情況下，其換熱面積最大；管程可設計成多程，殼程也可用縱向隔板分成多程；其結構簡單，制造成本低，能實現較小的殼體內徑；因此固定管板熱交換器在工程中應用廣泛。

膨脹節也是固定管板熱交換器的主要元件，在管板應力、殼體軸向應力、換熱管軸向應力以及換熱管與管板之間連接拉脫力中有不能滿足強度條件的情況時，就需要考慮設置膨脹節。但是要判斷是否需要設置膨脹節，取決于設計條件下，熱交換器各元件的實際受力狀況。

對于固定管板熱交換器在管程正壓和殼程正壓作用下，膨脹節對管板、換熱管和殼程筒體的應力的影響，有些參考書給出了一些結論，但是這些結論一般都不是很全面。本文旨在得出較為準確的結論，同時研究在壓力作用下，不計溫差應力時，設置膨脹節前后固定管板熱交換器的管板、換熱管、殼程筒體等元件的真實應力性質和變化情況。經過多組數據驗證，當熱交換器尺寸變化時，設置膨脹節前后各受壓元件應力性質和應力變化規律相同。本文以一臺典型的固定管板式熱交換器為例進行分析。

1 固定管板式熱交換器基本參數

固定管板式熱交換器公稱直徑為1 200 mm；換熱管公稱直徑為19 mm，換熱管壁厚為2 mm，管間距為25 mm，換熱管正方形排列。……