多管程管殼式換熱器隔板槽面積計(jì)算

丁滿福

(山西豐喜化工設(shè)備有限公司,山西 永濟(jì) 044500)

多管程管殼式換熱器隔板槽面積計(jì)算

丁滿福

(山西豐喜化工設(shè)備有限公司,山西 永濟(jì) 044500)

針對(duì)換熱器設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)角正三角形排列及轉(zhuǎn)角正方形排列的多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積難以精確計(jì)算的問(wèn)題,給出了一種隔板槽面積的計(jì)算方法。該方法可以方便地獲得多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積,從而提高了管板厚度計(jì)算的精確性。

多管程管殼式換熱器;隔板槽;面積計(jì)算

引言

石油化工及化肥工業(yè)中,換熱器作為流程中的重要設(shè)備,得到了十分廣泛的應(yīng)用。多管程管殼式換熱器的管板作為主要受壓元件之一,其設(shè)計(jì)計(jì)算的精確性對(duì)確保換熱器的安全運(yùn)行、節(jié)約金屬材料及降低制造成本至關(guān)重要。由于管板結(jié)構(gòu)復(fù)雜,影響其強(qiáng)度的因素很多。其中,管板布管區(qū)就是影響因素之一,而隔板槽面積則是管板布管區(qū)面積中不可缺少的一部分。因此,精確地計(jì)算出隔板槽面積,對(duì)于多管程換熱器的管板計(jì)算非常重要。

1 雙管程換熱器管板的隔板槽面積計(jì)算

1.1 雙管程正三角形排列

雙管程正三角形排列見(jiàn)圖1中陰影部分,面積計(jì)算公式見(jiàn)式(1):

1.2 雙管程正方形排列

雙管程正方形排列見(jiàn)圖2陰影部分,面積計(jì)算公式見(jiàn)式(2):

1.3 雙管程轉(zhuǎn)角三角形排列

雙管程轉(zhuǎn)角三角形排列見(jiàn)第61頁(yè)圖3。對(duì)于管孔為三角形排列的布管,每根管子對(duì)管板的支撐面積是以管間距S為內(nèi)切圓直徑的等邊六角形的面積,即0.866S2。

根據(jù)圖3,隔板槽面積計(jì)算公式為式(3):

1.4 雙管程轉(zhuǎn)角正方形排列

對(duì)于管孔為正方形排列的布管,每根管子對(duì)管板的支撐面積是以管孔圓心為中心,S為邊長(zhǎng)的正方形面積,即S2。

雙管程轉(zhuǎn)角正方形排列見(jiàn)圖4。根據(jù)圖4,隔板槽面積計(jì)算公式為式(4)或式(5):

2 四管程換熱器管板的隔板槽面積計(jì)算

2.1 四管程正三角形排列

四管程正三角形排列見(jiàn)圖5,計(jì)算公式見(jiàn)式(6):

2.2 四管程轉(zhuǎn)角三角形排列

四管程轉(zhuǎn)角三角形排列見(jiàn)圖6,計(jì)算公式見(jiàn)式(7):

2.3 四管程正方形排列

四管程正方形排列見(jiàn)圖7,計(jì)算公式見(jiàn)式(8):

2.4 四管程轉(zhuǎn)角正方形排列

四管程轉(zhuǎn)角正方形排列見(jiàn)圖8,計(jì)算公式見(jiàn)式(9):

3 多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積計(jì)算

雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計(jì)算公式在GB151-1999中第1節(jié)～第3節(jié)已詳細(xì)給出[1]。在計(jì)算多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積時(shí),無(wú)論何種形式的排管方式,都可以按照公式(1)～(9)管殼式換熱器管板隔板槽面積的計(jì)算方法先分別進(jìn)行計(jì)算,再相加,然后扣除重復(fù)計(jì)算的部分即可。

多管程管殼式換熱器管板隔板槽面積Ad的精確計(jì)算非常重要,在管板計(jì)算時(shí)隔板槽面積影響許多參數(shù)的計(jì)算。對(duì)固定管板式換熱器,隔板槽面積Ad對(duì)管板周邊無(wú)布管區(qū)無(wú)量綱寬度k影響最大。GB151-1999中要求管板周邊無(wú)布管區(qū)k≤1.0。當(dāng)k>1.0時(shí),無(wú)法按照GB151-1999計(jì)算。當(dāng)k接近1時(shí),精確計(jì)算隔板槽面積Ad更有利于設(shè)計(jì)出合理安全的換熱器管板計(jì)算厚度,從而節(jié)約材料,降低成本,提高工作效率。

4 結(jié)語(yǔ)

本文給出了雙管程、四管程、多管程不同排列方式的換熱器管板的隔板槽面積的計(jì)算公式,從而為設(shè)計(jì)者提供更快、更簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)途徑。

符號(hào)說(shuō)明:

S——換熱管中心距,mm;

Sn——隔板槽兩側(cè)相鄰兩管中心距,mm;

n′——沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù),根;

n″——沿另一隔板槽一側(cè)的排管根數(shù),根;

Ad——在布管區(qū)范圍內(nèi),因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要而未能被換熱管支承的面積,mm。

[1]朱巨賢,張延豐,馬小珍,等.GB151-1999《管殼式換熱器》[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版.

Abstract:Aiming at the difficulty in accurate area calculation of partition gutter for arrangement equilateral triangle angle and square angle multiple tube shell and tubular heat exchanger,a method on area calculation of partition gutterwas proposed,which is beneficial to convenient acquisition area calculation of partition gutter and i mprove the accuracy calculation of tube plate thickness.

Key words:multiple tube shell and tubular heat exchange;partition gutter;arca calculation

Area calculation of partition gutter on multiple tube shell and tubular heat exchanger

D INGMan-fu
(Shanxi FengxiChem ical Equipment Co.,L td.,Yongji Shanxi044500,Chi na)

TQ051.5

A

1004-7050(2010)06-0060-02

2010-09-13

丁滿福,男,1963年出生,1988年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué),工程師,現(xiàn)主要從事壓力容器設(shè)計(jì)及技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。