在固定式列管換熱器中, 當列管、殼體熱膨脹差較大時, 殼體軸向應力增大。因此, 在結構設計中, 在殼體上加設波形膨脹節以降低殼體軸向應力是一個行之有效的方法。波形膨脹節由于撓性大, 易變形,其補償作用增大了殼體方面的伸長量, 從而使管子與殼體熱膨脹伸長量的差值減少, 達到降低殼體軸向應力的目的。然而, 由于殼體方面彈性伸長量增加了, 必然影響管板的撓曲變形, 而管子與管板又緊密連接在一起, 管子的應力狀態也將隨管板撓曲變形的變化而變化。本文通過數值計算研討了幾種不同溫差狀況下由管子與殼體之間膨脹差引起的管板撓曲變形、列管軸向應力、殼體軸向應力的變化狀況, 研討了波形膨脹節對固定式列管換熱器重要受力構件的綜合效應, 從而提出何時加膨脹節對整個設計最有利。
固定(ding)式列管(guan)換熱器管(guan)板變形受到多種因素的影響(xiang), 其(qi)中有管(guan)程壓力與殼程壓力作(zuo)(zuo)用, 管(guan)束(shu)支承效應, 未鉆孔實心環的影響(xiang), 列管(guan)與殼體(ti)之(zhi)間不同的熱膨(peng)脹以及(ji)管(guan)板與殼體(ti)ö管(guan)箱之(zhi)間的相互(hu)作(zuo)(zuo)用等。
在固定(ding)管(guan)(guan)板(ban)(ban)列管(guan)(guan)換熱器中(zhong), 加(jia)設(she)膨(peng)脹節是為了降低管(guan)(guan)壁與(yu)殼(ke)壁溫差引起(qi)的(de)(de)殼(ke)體(ti)(ti)軸(zhou)向力。加(jia)設(she)膨(peng)脹節后, 殼(ke)體(ti)(ti)方面彈性伸長(chang)量的(de)(de)增(zeng)加(jia)必(bi)然影響管(guan)(guan)板(ban)(ban)的(de)(de)撓(nao)曲變形, 列管(guan)(guan)的(de)(de)軸(zhou)向應力也將隨管(guan)(guan)板(ban)(ban)撓(nao)曲變形的(de)(de)變化(hua)而變化(hua)。
當管(guan)(guan)(guan)壁與殼(ke)壁溫(wen)差引起(qi)的膨(peng)(peng)脹(zhang)差較大(da)時(shi), 如果不加膨(peng)(peng)脹(zhang)節, 溫(wen)差軸向(xiang)力的作(zuo)(zuo)用(yong)使管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)撓曲變(bian)形大(da),管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)受(shou)力狀況(kuang)不好(hao), 對應(ying)(ying)于(yu)管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)變(bian)形, 列(lie)管(guan)(guan)(guan)最(zui)大(da)軸向(xiang)應(ying)(ying)力為壓縮應(ying)(ying)力, 須校核管(guan)(guan)(guan)子的穩定性。加設膨(peng)(peng)脹(zhang)節后, 由于(yu)膨(peng)(peng)脹(zhang)節的補償(chang)作(zuo)(zuo)用(yong)降低了溫(wen)差的軸向(xiang)力, 管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)撓曲變(bian)形變(bian)小, 管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)彎矩值下降, 管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)受(shou)力狀況(kuang)好(hao)轉, 列(lie)管(guan)(guan)(guan)最(zui)大(da)軸向(xiang)應(ying)(ying)力為拉應(ying)(ying)力。
當管(guan)(guan)(guan)壁與殼壁溫差(cha)(cha)引起的(de)膨(peng)脹(zhang)差(cha)(cha)較(jiao)小(xiao)(xiao)時, 沒(mei)有(you)必要加(jia)膨(peng)脹(zhang)節(jie)。此(ci)時, 不(bu)加(jia)膨(peng)脹(zhang)節(jie), 由于(yu)溫差(cha)(cha)軸(zhou)向(xiang)(xiang)力小(xiao)(xiao), 不(bu)僅(jin)殼體軸(zhou)向(xiang)(xiang)應力值(zhi)在許可值(zhi)范圍(wei)內(nei), 而(er)且管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)撓曲變(bian)形小(xiao)(xiao), 因而(er)管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)彎矩值(zhi)小(xiao)(xiao), 列(lie)管(guan)(guan)(guan)的(de)軸(zhou)向(xiang)(xiang)應力值(zhi)亦低。如果(guo)這(zhe)種狀況下加(jia)膨(peng)脹(zhang)節(jie), 管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)撓曲變(bian)形加(jia)大, 管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)徑向(xiang)(xiang)彎矩絕對(dui)值(zhi)顯(xian)著增(zeng)大, 管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)受力狀況惡化, 且部(bu)分(fen)列(lie)管(guan)(guan)(guan)由壓(ya)縮轉為(wei)拉伸, 拉伸應力值(zhi)比未加(jia)膨(peng)脹(zhang)節(jie)時增(zeng)大, 從而(er)造成(cheng)列(lie)管(guan)(guan)(guan)和管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)內(nei)表面應力腐蝕破壞條件(jian), 對(dui)于(yu)容易發生應力腐蝕破壞的(de)列(lie)管(guan)(guan)(guan)換熱器, 尤(you)其(qi)要填重考慮。