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换热器垫片处的槽深要计入管板厚度吗?

浏览次数: 发布日期:2020-05-09 00:06

换热器计算的疑问

 

列管式冷凝器列管式换热器)专业生成厂家无锡天骥化工设备2020年5月9日讯  浮头式换热器,一端夹持管板,两侧八角垫密封,八角垫处槽深14.27mm。请问这个管板厚度要不要在计算出来的管板厚度的基础上再加上2倍的八角槽深。

列管式冷凝器,搅拌式反应釜,列管式换热器

 

如果需要,则管板需要增加29mm厚,真是不舍得啊。

 

平常早餐,煎饼果子加个蛋还要犹豫,这个厚度要是要加上去,十年的鸡蛋钱都没了。

 

其实这种结构很常见,很多朋友面对诸如夹持式的管板,槽深是否需要考虑都很疑惑,一般加与不加相差个8~10mm,要求严格的审核人可能会加,忍忍就过去了。但是对于RJ密封面,槽深度非常深,如果考虑,费用还真有点高。

 

那么到底需不需要考虑呢?本文带你讨论一下这个问题。

 


 

GB-151-2014的规定

 

GB-151如何说这个问题呢?直接的答案是没有。不过从管板的受力来说,对于U形的夹持式的管板,一般最大弯曲应力在中心,边缘的夹持处应力值相对较低。所以理论上,不应该计入管板厚度。只要计算时采用管板中心厚度就行了。

 

规范里也有暗示,在GB/T151的标准释义里,有如下图示:

 

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它的管板厚度怎么取的呢?

 

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管板计算厚度加5+2。其中5是左边隔板槽深,2是腐蚀裕量。并不是用的右边的垫片槽深5mm。

 

所以从理论和规范上来说,是不用计及槽的深度的。

 


EN 13445的规定

 

在EN 13445中,对于垫片,或者应力泄放槽处的最小厚度用eap表示。

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规范要求:eap>=0.8ea。

 

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这个要求其实蛮高的,对于比较薄的管板,比如U型管板计算厚度40mm。垫片处的槽深一边为5mm,那么eap为30。30<40*0.8=32mm。

 

计算一下普通缠绕垫临界厚度,10/(1-0.8)=50mm。所以一般U形管板计算厚度在50mm以下,对于垫片槽深对于管板厚度都有影响。如果管板是RJ密封面的,那影响可能更大了。

 


ASME VIII-2019的规定

 

ASME VIII I对于此处的厚度是如何规定的呢?

 

先看图UHX-9:

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ASME将这个问题,转化成数学描述,如何计算hr?

 

在UHX-9.5节(c)里,有如下规定:

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那么计算的是不是大家所说的位置呢?不妨看看Configuration d到底是个什么地方。

 

列管式冷凝器,搅拌式反应釜,列管式换热器

 

的确是个夹持的管板。

 

所以按照公式计算即可。

 


ASME VIII I的公式来源

 

大家再仔细端详一下这个公式:

 

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DE---管壳程垫片的内径,且不小于管壳程的最大内径。

 

Sfe---管板设计温度下的许用应力

 

Ps,Pt---管壳程设计压力。

 

首先大家发现一个很严重的问题,少了个右边的一竖,绝对值符号。

 

再者这个公式是怎么出来的呢?

 

不妨推导一下:

 

内压在垫片DE处的合力与这一圈DE的剪切力平衡。

 

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剪切取0.8倍的许用应力,化简得:

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很完美。

 

估算一下量级,Sfe按照100MPa,De*P为17500mmMPa,hr=54.68mm。

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直径*压力到达TMEA上限了,其厚度才55mm。

 

也就是说一般根本不用考虑加厚管板

 


相似的公式

 

在八一卷中,管板需要计算布管边缘Do处的剪切力,其原理和上面的公式一样,就是多了一个μ-管板削弱系数。 此系数在GB151中是定值0.4。

 

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在ASME中按照如下公式计算:

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因为大部分的换热器,管间距为1.25d,那么μ=(1.25d-d)/1.25=0.2。

 

也就是说Do处的剪切力为垫片处的5倍。

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假设管板布满管子,开孔处的Do可能和DE非常接近,但是Do处的剪切力是DE的5倍

 

这简直是比隔条街,房价差一倍还要夸张啊。

 

善恶就在一念间,一边是康庄大道,一边是万丈悬崖。

 


ASME VIII II-2019的规定

 

再查查八二怎么说,查到的时候,吓我一跳,2019版455页:

 

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不仅少了一个绝度值号,而且咋多了一个G?
 

再查2017版,还是多了一个G:

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再查2015版,终于正常了:

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终于恢复正常了。

 

假设G真的要参加计算:

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只能这样:

 

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上面加个平方。

 

对不起,我编不下去了。

 

ASME 出版更新速度越来越快,但是质量真是越来越粗糙,越来越不讲究了。

 

 


总结

 

  1. GB中可以自己判断,follow your heart,听审核人的没错。

     

  2. EN的规则简单,适合快速评估。

     

  3. ASME VIII I ,按照公式计算,不过99%都能合格。

     

  4. ASME VIII II,赶紧把公式改过来吧,太丢人了。

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