1、第44卷第6期2007年12月化工設釜廳管道process eqijipmevt & pipingvd. 44 net. 6dre. 2007換熱管壓彎剛度分析及對換熱器各部件的影響（合肥通用機抜妍究院合肥230031）播 要：介紹了換敗管穹曲心壓鎬剛度下降的壞鼻方法對按皓診應力計畀和件定從校柚從出騎的建議不同年住 的決攵督偽箱倉和蟲力/同按羔亍圧笊刖度不同，舌板布應處理為仝星礎佯此屋砒蚯，進行按典2! *氓蟲 力分卄。關直詞：譽恢；從扌則廢f降；菱屋越屋雜扳中圖分類號:tqo5o.3文就標識bh a文章細號：10093281 2007）0632643analysis of tube

2、bending stiffness and its influenceto parts in heat exchangerli yongtai li yong li viinfu（hcfa orirrai machinery rejcarrh /nstiiule. ikfei 230031）abstract in ihi« paper, tlw mhhoci of(ol( ulatin the dcvrwwcd comprzhc ?«iffncs of bonl h蝕i iraifcr lubrmlndiirrd. rmxion the fact that lhe dcll

3、cction tingle and ulreiiic* for lhe hdio at difterefil wv arr rfiffrrrnt a thun. (he compressive stiffness of tube* arc ako cliffrrrnt. ji new 卩mpozl “a pmcenlrd lo rjnry out lhecakuhlio:i an<! blabiliiv c hetkickg im llie sure%* jirialyx </ ikjii ex-rlunnci y«tciu. (he tube 厶ayoul arvui

4、of (ubr«her( kikwim br (rrutrii n> u virvoim doolie imisd platekcyorch lubehed. drrwi*c of miftne of bent lube, various elastic bal phtr換熱器山管板管束売體管箱等部件紹成受壓 力和溫差各種載荷作用k各部件變形應滿足變形 協凋條件恤板邊緣部位產生比較人的彎曲變形. 管板和筲子都有-定融的偏轉角）在殼稈壓力作用 卜管板布管區邊緣處背子受壓半骨稈介質潟度囪 討邊緣管f也是xso由于這部分應力屬二次應 力右口限性換熱管彎曲后壓縮剛度會卜降使換 煥管、売

5、體、管板的應力均會下降管子壓縮刷度下 降和殼體上加膨脹節有相同作用這也正是薄管板 換熱器不加膨張汗的原因之一，考慮彎曲后換熱管 壓縮剛度下降因素而管板布世區不同部位的管卡 軸向應力以及圈悸板彎曲變形管子瑞部轉角不同. 管子剛度下降不同使胥板變為變慕礎彈性棊礎板 木來計算圮很大的管板分析乂增加了難度和計算 工作錄好在計算機發展普及問題可以解決丁期外各國標準對管尹應力計算公式不盡郴同.骨子穩定性校樓也有一定基開本文對管子穩定性 枚核從出新的看塊“1管子壓彎剛度計算推導平衡徽分方程xrrd4wz p d2 w a(i)p = ea“，+*(ir)2(2)只中/為管了軸向纟標閃為橫向位移（撓度）上為

6、軸向位移上為管子材料彈性模量4©為管子內外 直徑/為管子橫裁面枳丿為管子橫彼面積慣性矩q收"日期:2oo7 4h-30作實介:t»（!956）.«.«授級髙工v 直從寧化t設備忙 僅廢分析丄低衽球m和狀熱対行板應力分析方面冇戦 隈人的研噸u2007年12月傘水鳥并.樓冬管圧芳1度分析鳳對換姚35$郃件的教切1_» 艮*二.d=n-»；:asin(0. 5«a)理-一( 2ea " ssin2(o.5al)k管端柔度：=a = ai(l-5in) (i2)p 2ea «psin(0.5alra 7

7、 k ；方程(1)的通解(撓度):wx) ii(xa) +c2c(xa) * c、x c. (3) 轉角：申(x) = acfcoscxa) -ac2sin(fa) c3 (4) 彎矩：v(x)= e7畔=曲(c&n(xa) gcx(m)"（x）s畑后嚴（wg （9） 皿）j" j麗也嚴w） （10） §/ f sin（at） （）a骨端軸向位移:ex 其中gg.gc為積分常數。1.1無折流板取管子中心箝線中點作為坐杯原點得xo.利 用對稱性"為k的偶函效式(3)中g0由 此：w(x) = c.coxa) 4 g(7)4p(x)二 ac4sin(

8、-¥a)(8)邊界條件：x =時 w = 0 二 ac2sin(身)2.2有一塊折流板在折流板缺口區骨子端柔度由式(12)衣示° 在折流板區由對稱性折說板處(a=o)fw = = 0在u r鑰部(x二05門二()2二億 由式(3)和 (4)可以得到：g=0tag=0(13)c)«in(0. 5ul) t c7c(w(0. 5al) *0. 5c2l c4 =0 kc|acos(0. 5azr) - c3asin(0. 5al) t c、=h鮮方程給(13)得:6 u 5al - gn(0 5aa ( 1 - cos(0»5a)- sin(0.5al) (

9、0.5al - sin(0.5al)1 - 1x(0. 5“)(, sin(0. 5al) - 0.5alcs、g代入式(6)得背端軸向位移it3l4 * 4a *ytcino. 5aa) 2cjsin(0.5at) - ic.cl - cos(o.sal) (14)済端柔度;zu =+ qjd(16)其中%分別為折流板區和折訛板険區曽數與總 管數之比。符瑞剛度札: 共中旳皿分別為折流板區和折流板缺區骨數與總 骨數之比。同樣方広可以推導出多折流板悄況的壓彎囲度 (柔度)計算公式從公式中可以看出壓彎柔度變化 獻與管瑞轉角平方成正比。2管子壓蠻剛度計算以下給岀管了 k度"2 000 mm

10、.管子外栓心25 minit子業i怙(5 = 25 mm 管子應力r = 1002管子壓彎剛度計算以下給岀管了 k度"2 000 mm,骨子外檜d =25 mm. ft子樂邸氏25 mm.管千應力r = 100 mpd.秤端轉他e =0.57。時代入以上公式可計黨出 剛度(柔度)變化5l（1）件瑤無轉角怦f對稱壓冷剛度人=攀二 37110.06 n/mm（2）管端有轉角管子對稱壓縮剛度 無折流板昔子對稱壓彎剛度：=27160. 15 n/mm 管端剛度下降比/>-rx,00% =26.81%一塊折流板管尸對稱圧彎剛度：札=36469.47 n/ mm管端剛度f降比jl -1 x

11、l0<）% wl.701%管子應力crt = l00 m仏管端轉角"22獷時. 序度（柔度）變化凰:無折流板骨子對稱壓彎剛度： 540& 46 n/mm骨瑞剛度f降比-7x100% -85.43%一塊析流板管子對稱壓彎剛度:k. =28965.19 n/mm管端剛度下降比管端剛度下降比卩=札當乂100% =21.20%當管了應力5二50 vfps.管端轉角0二0.57。 時，剛度（柔度）變化量無折流板管f對稱壓彎剛 度：ka 二 32554.69 n/mm管端剛度卜降比塊折流板骨子對稱壓彎剛度： k& =35991.08 n/mm 骨端剛度下降比xloo% =3

12、.015%曽子應力 crt -50角 0=2.28。時,剛度（柔度）變化呈：無折流板管產對稱壓卒剛度：何=11457.69 n/mm管端剛度下降比x 100另二69 13%塊折流板件子對禰壓彎剛度:札=24782.23 n/mm管端剛度下降比xloo 低=33.22%通過以上計算可以打出：隨右背瑙轉何的增加 管子剛度f降很快件子軸向應力培加時管子剛度 波動性地變化接近臨界應力時卜降特快。3管子穩定性校核以及管子壓彎的利用換熱器的管子在管薦壓力支以衿管板住殼程 圧力拉若管板管尹穩定性校核應只對骨程壓力作 用下進行，殼程壓力作用下管子總體受拉，根本不可 能失穩c管子應力由兩部分組成第部分是壓力 引

13、起的一次應力，第二部分是各部分變形協闊引起 的二次應力件板較薄或殼體宜徑較大時，怦板布骨 區中部城本匕以右第一部分應力件板布管區邊緣 處由曲部分應力組成第二部分應力是主要部分。 件板較厚或売體自徑較小時，肯板布管區中部利邊 緣處均曲兩部分應力組成菅板布骨區邊緣處第二 部分應力也定主翌部分.考慮穩定性管于應力應 部分應力也是主豎部分。考股穩定性管子應力應 是件板布背區中部只有骨程壓力作用下的值對管 板邊緣管子由于件板彎曲變形，骨板和昔子瑞部都 有備轉角管子肯定右一定謚的彎曲變形作穩定性 枚核（壓彎認為失效）沒有實際意義。gb 151-98 只計算管板布管最外點管束應力，對穩定性較核是 不夠的，應

14、如同ad規范還考慮換熱件由壓力引起 的壓應力<r,= -只-（r-p.）（p>0時按0考 慮）。當管桎壓力很大時，按以上公式計算營束應力 穩宦性校核很有可能通不過o產生的后果是背板布 管區中部大部分管束次穩喪失支承件板的能力，在 管稈應力試吻時管板產生嚴更理性變形另外管板較薄時背板邊緣和周邊管子瑞部轉 角較大席子壓縮剛度明顯下降當曾稈介質溫度高 時管子圧彎自軟性與走體冊妙脹節作用是相同的。 薄管板換熱器不需耍他脹節其原因一是管板曲撓 （下轉第62 i）上層玻璃絲布上的漆液t燥應接纏繞第二層玻璃 絲布然后刷凌冉編繞玻璃絲布再涮漆宜到最后 一妄玻璃絲布嫌好最后涂劇面灤。這樣做的好處 圧

15、施匸速度快但容易產生氣泡且玻璃絲布易松動 不易干透。有的工程業主工期催得很緊常費卿子 焊接好，防腐完成不等漆扶f透就喪求立即逬行下 管冋填很容易將已防腐好的漆狽撕裂、碰破給整體 管道防腐施工質就帶來了很大的難度.3玻璃絲布的繳繞方向控制有的施工人員在施工中不問青紅皂白拿起布來 就纏不管上層布的纏繞方向如何規范在這方面也 未期確規從。對質載最右保證的燥繞方向是反向魂 繞法即第二次牌繞方向與前次方向相反苴他依次 類推。這樣做可以更好地保證玻璃絲布纏繞緊密衷 面均勻并能夠較好地趕走里玻璃紋電面的空氣。4玻璃絲布材料質控制埋地管道陰腐一般采用非石蠟乳液型的中堿、 無堿無捻粗紗玻堰纖維方格平紋布其厚度為

16、02 -0.4 mm不等這種玻璃絲布因不含石蠟可以蟲 接使用。但是有的單位采用的是含石蠟乳液住玻璃 絲布質命較卑此種布必須進行處理采用漂洗、浸 9 p- 9 9 泡竽方法除去玻璃絲布上的石蠟然后再使用。這 樣才能使瀝背充分浸透玻璃絲布網恪粘結牢固。最后一遍面漆涂刷施工也很重耍。有的施工人 員用卿.只涂刷-遍面漆就完事盡管這樣做能夠 省工省料但干后就會出現玻璃纖維網格顯露涂刷 不均勻等欣陷所以最后一遲瀝青漆的涂刷是必不 可少。它能夠較好地消除漆腿衣面的針眼、氣孔、涂 刷不均等缺陷 > 也能夠保證防鴨層的夠體厚度為取 （上接第28頁） 性好管板吸收了 定的熱變形二是管孑壓彎自軟 件吸收熱變形

17、"4結束語文中只對無折流板和-塊折流板給出計算結果 （作者對0-12塊折流板逬行了方程推導以及編程 工作）。管板邊緣管子壓彎自軟緩減了管板、禿 休、管子幾部分變形協調引起的應力真正專慮管子 利通過檢査打下r良好的皐礎。這一層面漆涂刷時 應注滋要稍稀.并反復涂刷使漆液充分樓透防腐定 表面的針孔、網恪要盡址避免出現流掛.厚薄不均 等缺陷*對管逍彎頭部分纏繞玻璃絲布時應注恿毎縫繞 一広都妄將打皺的玻璃絲布處理平整然肓涂刷環 氧瀝育漆。緘繞第層時應使玻堪絲布延伸到管道 包段一定的距離保證玻璃絲布搭接足夠的寬度其 他依次類推然后涂刷瀝青漆苴到規定的厚度5面漆涂刷質控制盡皆按照上述方法小心施工也不可避免地會 出現漆膜最血仔在空氣孔毀泡、安裝時碰破等缺陷。 對空氣鼓泡的處理一般采用刀子將氣孔割破然后 涂上漆粘貼玻璃絲布啟再涂刷兩遍面漆；對安裝時 碰破的部位應先進行清理除去衷面的泥土等臟飭. 然后涂劇瀝青漆粘站玻璃絲:布到規定的”度城后 涂刷兩遍面漆。按尉上述方袪進行施工完畢后做電火花檢測及 防廊尿粘結力檢査等試驗均達到了規范要求的技 術標準取得了很好的效果。6結束語埋地件適防腐施工是安裝工程的堆后一道關謹 工序,它的施1:質啟好