釜式固定管板换热器限制条件的矛盾

釜式固定管板换热器

在国标设计中，遇到釜式固定管板换热器时，很多时候采用的是用小端筒体代替全部釜式的部分进行计算。

但是由于筒体的为釜式的，小筒体和大筒体以及锥体的刚度是不一样的，劳力越戴，责任越大，刚度越大，承担越多。

换热器的轴向力是由壳体和管束共同承担的，各自分担的量由各自的刚度决定。

都用小筒体的刚度，会导致筒体刚度偏小，计算的管板应力是不准确的。

所以在国标计算中，此类设备需要慎重，如果不想分析，稍微多放点裕量。

ASME的解决方案

在ASME中，UHX-13.10中有一节专门讲解，如何计算此类换热器，给我们带来了福音。

主要思路是将锥壳，大端筒体的刚度折算到小端筒体上。

主体的计算还是UHX-13.5，不过将其中的刚度和泊松比换成了小端筒体的等效刚度和泊松比，再代入UHX-13.5计算。

由于用的是小端的筒体等效的刚度，这也是规范假设膨胀节优先加在釜式的小端筒体上。

目前配套的软件已经加入此种算法，应该是非常有参照意义了。

规范的限制

但是这种算法真的解决所有问题了吗？

当然不是。

规范对于此种换热器的结构尺寸有限制。如下图：UHX-13.10.2 （C ），（d），（e）

翻译成白话文是：

1. 偏心锥壳的锥角小于30°。很好理解，规范计算偏心锥壳，本来就限定了锥壳角度最大为30°。

    

2. 锥壳长度L，与小端直径d之比为：0.5≤L/d≤1.5.

    

3. 锥壳大端直径D和小端直径d满足：D≤2.17d

你品，你细品！

发现什么没有？

规范的矛盾

不妨试试小端为500mm，大端为1000mm的釜式固定管板换热.

满足了第三条，但是第1，2条永远是矛盾的！？？

细想一下，这三条之间尺寸是不协调的。

按照第一条：锥壳长度L=（D-d）/tanθ

按照第二条：L/d=（D-d）/（d*tanθ）≤1.5

D≤1.5*tanθ*d+d

令θ≤30°，D的最大值为≤1.866d， 和第三条2.17d矛盾。

如果锥壳大小端的比大于1.866d，其实就不能计算了。而规范还列了D≤2.17d。如果真想到2.17d，那么第二条要修改L/d≤2.02.