• <center id="z5net"><em id="z5net"></em></center>
    1. <strike id="z5net"><video id="z5net"></video></strike>
    2. <tr id="z5net"><sup id="z5net"></sup></tr>

      哈雷釬焊板式換熱器
      專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
      新聞動態

      立式換熱器的膨脹節位置及其設置問題

      點擊:2686 日期:[ 2014-04-26 21:08:17 ]
                                       立式換熱器的膨脹節位置及其設置問題                                                   干斌                            (自貢鴻鶴化工股份有限公司四川自貢643000)     【摘要】本文通過對其在非工作狀態和工作狀態兩種情況下的受力進行分析,指出了立式換熱器膨脹節位置確定應考慮其受力情況和自身結構影響等因素。     【關鍵詞】膨脹節藹穩定性剛體軸向載荷補償變形     1.問題提出     我公司在2004年的壓力容器設計資質換證審核人員考試中,曾有這樣一道考題,“請問立式換熱器的膨脹節設置在耳座上方還是下方更合理”,其答案為“立式換熱器的膨脹節應設置在耳座下方更合理”。筆者查閱了大量資料,未得確切的理論依據,僅在2000年《化肥設 計》增刊(總第198期)——《壓 力容器設計和制造常見問題》中找到這樣一段解釋,“支座在膨脹節之下,致使膨脹節承受由換熱器自重產生的附加軸向力并降低了設備的穩定性。合理的設計是膨脹節應設在支座的下方,……,以提高設備 的穩定性”。筆者在實際工作中曾遇到類似問題,當時從設備具體的 運行工況及自身結構考慮,將膨脹節設置在支座上方。帶著這個問題,筆者查閱了大量的基礎資料,并對立式換熱器的不同截面進行了仔 細的受力分析后認為:忽略設置膨脹節的目的而僅從設備穩定性考慮其位置設置,且籠統的將膨脹節設置在耳座下方的觀點值得商榷。     2.問題的分析     2.1膨脹節的設置需要     在固定管板換熱器中,由于殼程流體和管程流體之間存在溫差,致使殼體和管束在工作狀態與非工作 狀態的溫度變化不一致,造成工作狀態時殼體和管束的熱變形量不相同。而殼體和管束通過剛性較高的管板固定在一起,必然造成在工作狀態時,殼體和管束之間彼此約束著對方的變形,從而產生軸向載荷。為了避免殼體破壞、管子失穩、換熱管從管板上拉脫,就必須考慮在殼體設置一個良好的變形補償元件——膨脹節,以降低殼體和管束的軸向載荷。     在固定管板換熱器的設計中,若設備在低溫差應力狀況運行,一般不需考慮設置膨脹節;若殼體和換熱管壁溫差異較大時,則應考慮是否設置膨脹節。其具體依據為殼體軸向應力、換熱管軸向應力和換熱管與管板間的連接拉脫力三方面,若其中有一個不能滿足強度條件時,就必須設置膨脹節。     由于膨脹節在設備運行中起變形補償的作用,所以膨脹節通常選用耐腐蝕材料,以減小腐蝕裕量,降低膨脹節厚度,提高單波補償量,故其剛度相對較差。      2.2膨脹節的剛度差但不會影響 (立式)換熱器的穩定性     膨脹節的壁厚小、剛度低,若將其布置在耳座上方,會不會因自重產生的軸向載荷而降低設備的穩定性呢?筆者認為,設備自重(指可能對膨脹節產生影響的局部自重)對膨脹節的影響應從非工作狀態和工作狀態兩種情況進行考慮。下面分別對非工作狀態自重不可能導致膨脹節失穩和工作狀態應根據殼體受力情況確定膨脹節位置才能避免膨脹節因承受由自重產生的附加軸向載荷而降低設備穩定性兩個方面進行分析。     2.2.1非工作狀態自重不可能導致膨脹節失穩     2.2.1.1在不考慮加工因素的前提下,立式換熱器的管束和殼體(包 括膨脹節)均處于立置自由狀態,由于管束通過管板與殼體連接固定在一起,若將管束和殼體簡化成為一個剛體來考慮,則在換熱器的任何一水平截面上,都是殼體和管束共同承受著設備的部分自重,即耳座上方截面管 束和殼體共同承受該截面上方因自重而產生的壓載荷,耳座下方截面管束和殼體共同承受該截面下方因自重而 產生的拉載荷。但由于客觀上殼體和管束是分開的,故外部對設備的支承 是通過殼體來傳遞的,即耳座上、下方均是由殼體承受著設備的部分自重。為了便于說明以圖1為例,分別在換熱器的耳座上方、下方和中部取三個截面進行受力分析。由于設備處于立置自由狀態可知,在2—2截面(將耳座支承段假象為一個截面)上,殼體處于自由狀態,不受因自重產生的軸向載荷;在1—1截面,殼體處于被壓狀態,承受因該截面以上殼體和2—2截面上方管束(包括管板)兩部分自重產生的軸向壓載荷,其受力情況如圖2;在3—3截面,殼體處于被拉狀態,承受因該截面以下殼體和2—2截面下方管束(包括管板) 兩部分自重產生的軸向拉載荷,其受力情況如圖3。                                                                             由上可知,在非工作狀態,任何截面上殼體均只承受部分設備自重,膨脹節亦如此。如果因自重產生的載荷已影響到設備的穩定性, 即膨脹節已有較大變形,那么由于通過剛性管板和殼體連接在一起的管 束勢必約束其變形,其受力狀況也 相應發生變化,直至平衡為止。故膨脹節不會因承受自重的原因降低穩 定性。     2.2.1.2在考慮加工因素時, 換熱器通常是臥置加工,若無折流板或其它類似結構的支承,加工時,管束中單根換熱管因剛度低而造成由自重產生的彎曲撓度遠大于殼體的彎曲撓度,一旦設備豎立安裝,其自重對換熱管的作用將由彎曲載荷轉變為軸向載荷,換熱管也將出現彈性恢復趨勢,但由于通過管板與殼體剛性連接在一起,從而受到殼體的約束。在這種情況下,1—1截面上的壓載荷可能減小,3—3截面上的拉載荷可能增加。若換熱器中有折流板等支承結構或立置 加工時,其安裝時的受力情況與3.1相似。故在考慮加工因素的前提下,膨脹節也不會因承受自重的原因降低穩定性。     2.2.1.3單獨從膨脹節的角度考慮,膨脹節亦不會因承受自重而失穩。根據GB16749-1997《壓力容器波形膨脹節》附錄A中的數據計算可知,非工作狀態時膨脹節因部 分自重產生的軸向載荷遠小于其變形量為額定位移所能承受的軸向載荷 (主要指壓載荷),故僅自重亦不會使其產生失穩。     綜上所述,在非工作狀態下,膨脹節不會因承受由換熱器自重產生的附加軸向力并降低了設備的穩定性,將其作為判斷膨脹節位置設置的依據是不合理的。     2.2.2在工作狀態下,膨脹節位置的確定應根據殼體受力情況而定,這樣可避免因承受由自重產生 的附加軸向載荷而降低設備穩定性膨脹節的設置是為了補償管束和殼體的熱變形不一致,因此膨脹節位置的確定應從最有利于變形補償的角度來考慮。在工作狀態下,如果考慮換熱器自重對膨脹節乃至整臺設備穩定性有影響,那么就更應該從設備管、殼的實際受力情況和自圖身結構進行考慮,而不能籠統的認 為將膨脹節設置在耳座上方將承受設備自重會降低設備穩定性,而將膨脹節設置在耳座下方。下面以殼體承受軸向拉應力為例,分別對膨脹節設置在耳座上方和耳座下方兩種情況進行分析。     2.2.2.1當殼體承受軸向拉應力時,將膨脹節設置在耳座下方其受力不合理,應將其設置在耳座上方,如圖4。                            在1—1截面上:工作狀態時,管束熱變形趨勢大于殼體熱變形趨勢,但由于管板剛性連接的原因約束 了管束的熱變形,致使管束承受因熱變形受阻而產生的軸向壓載荷。此時 1—1截面的管束承受的軸向載荷包括附加熱載荷和該截面以上的局部或全部自重,其受力情況如圖5。即1—1截面上殼體承受小于非工作狀態時承受的自重或不承受軸向壓載荷而承受拉載荷。                                  在2—2截面上:工作狀態時,2 —2截面的管束承受的軸向載荷包括附加熱載荷和該截面以上的管束、管板和耳座以上的殼體三部分自重,與之對應的2—2截面上殼體承受的軸 向拉載荷則包括附加熱載荷和除耳座與該截面之間的殼體自重外的設備自重,其受力情況如圖6。                                當換熱器需要設置膨脹節時,說明殼體軸向應力、換熱管軸向應力或換熱管與管板之間的連接拉脫力三者之一已經不能滿足強度條件。此時因熱變形產生的軸向載荷應大于 耳座上方的設備自重,即整個殼體均處于被拉伸狀態。如果將膨脹節設置在耳座上方,其承受的軸向拉 載荷僅為管束承受因熱變形受阻而產 生的軸向壓載荷與該截面上方設備自重的差值,從而改良了膨脹節的受5 力狀況。相反將膨脹節設置在耳座下方,其承受的軸向載荷將是管束 承受因熱變形受阻而產生的軸向壓載 荷與除耳座與該截面之間的殼體自重外的設備自重之和,使膨脹節受力情況更加惡劣,對于部分大型換熱器,其自重即已接近膨脹節的補償,從而嚴重降低設備穩定性,導致膨脹節在工作狀態產生失穩。     2.3結論     根據以上分析可知,將設備自重對膨脹節受力的影響作為其位置設置的依據是不合理的,在此條件下籠統的將膨脹節設置在耳座下方更是錯誤的。要使膨脹節位置設置合理,必須結合換熱器殼體的受力情況來確定,同時還應考慮設備自身結構和相關工藝管線是否對其存在剛 性支承等因素的影響。通常情況 下,當殼體承受軸向熱載荷拉應力時,將膨脹節設置在耳座上方更合理;反之,當殼體承受軸向熱載荷壓應力時,將膨脹節設置在耳座下方更為合理。     3.結語     在換熱器的設計中,膨脹節位置的確定受很多因素的影響,不能單一的從某一角度考慮,籠統的將其設置在耳座的上方或下方,應根據實際情況來確定。根據以上分析,筆者認為主要應遵從以下三方面的內容:     a、當殼體承受軸向拉載荷時,應將膨脹節設置在耳座上方;     b、當殼體承受軸向壓載荷時,應將膨脹節設置在耳座下方;     c、當換熱器上存在剛性支承結構(如大接管)時,盡量不要把膨脹節設置在耳座和剛性約束結構之間。     參考文獻: [1]化工設備設計全書編輯委員會編.換熱器設計.化學工業出版社.2003年.第168~215頁 [2]化學工業部基礎建設司、中國五環化學工程公司編.化工壓力容器設 計技術問答.《氮肥設計》編輯部出版. 1993年.第105~105頁 [3]國家技術監督局發布.壓力容器 波形膨脹節.中國標準出版社.1997年 作者簡介:干斌,現在自貢鴻鶴化工股份有限公司工作。 
      上一篇:天然氣轉化爐換熱器泄漏的判斷及處理 下一篇:內展翅片換熱器在空氣除濕系統中的應用

      相關資訊

      Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88661201 傳真:0086-574-88916955
      換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
      无码绝顶敏感痉挛抽搐潮喷