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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。
固定式(shi)列(lie)管換熱器(qi)管板變形受到多種因素的(de)(de)影響, 其(qi)中有管程壓力(li)與殼(ke)程壓力(li)作用, 管束支承效應, 未鉆孔實心環的(de)(de)影響, 列(lie)管與殼(ke)體(ti)之間不同(tong)的(de)(de)熱膨脹以及管板與殼(ke)體(ti)ö管箱(xiang)之間的(de)(de)相互作用等。
在固(gu)定管(guan)板列管(guan)換熱器(qi)中, 加設膨(peng)脹節是為了降低(di)管(guan)壁與(yu)殼(ke)壁溫差引(yin)起(qi)的殼(ke)體(ti)軸向力。加設膨(peng)脹節后, 殼(ke)體(ti)方(fang)面(mian)彈性伸長量的增(zeng)加必然影響管(guan)板的撓曲變形(xing), 列管(guan)的軸向應力也將隨管(guan)板撓曲變形(xing)的變化(hua)而變化(hua)。
當管(guan)(guan)(guan)壁與殼壁溫(wen)差(cha)引起的膨(peng)脹差(cha)較大時(shi), 如果不加(jia)膨(peng)脹節(jie), 溫(wen)差(cha)軸(zhou)向力(li)(li)的作用使管(guan)(guan)(guan)板撓(nao)曲(qu)變形(xing)大,管(guan)(guan)(guan)板受力(li)(li)狀況(kuang)不好, 對(dui)應于(yu)管(guan)(guan)(guan)板變形(xing), 列管(guan)(guan)(guan)最(zui)大軸(zhou)向應力(li)(li)為壓縮應力(li)(li), 須校核管(guan)(guan)(guan)子的穩定性。加(jia)設膨(peng)脹節(jie)后(hou), 由于(yu)膨(peng)脹節(jie)的補償作用降低了溫(wen)差(cha)的軸(zhou)向力(li)(li), 管(guan)(guan)(guan)板撓(nao)曲(qu)變形(xing)變小, 管(guan)(guan)(guan)板彎矩值下降, 管(guan)(guan)(guan)板受力(li)(li)狀況(kuang)好轉, 列管(guan)(guan)(guan)最(zui)大軸(zhou)向應力(li)(li)為拉應力(li)(li)。
當管(guan)(guan)壁與殼(ke)壁溫差引(yin)起的(de)(de)膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)差較小(xiao)時, 沒(mei)有(you)必(bi)要加(jia)(jia)膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)(jie)。此(ci)時, 不加(jia)(jia)膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)(jie), 由(you)于溫差軸(zhou)向(xiang)力(li)(li)(li)小(xiao), 不僅殼(ke)體(ti)軸(zhou)向(xiang)應(ying)力(li)(li)(li)值在(zai)許可值范圍內(nei), 而且管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)撓(nao)曲變形小(xiao), 因而管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)彎矩(ju)值小(xiao), 列管(guan)(guan)的(de)(de)軸(zhou)向(xiang)應(ying)力(li)(li)(li)值亦低。如果這種狀況下加(jia)(jia)膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)(jie), 管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)撓(nao)曲變形加(jia)(jia)大(da)(da), 管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)徑(jing)向(xiang)彎矩(ju)絕對值顯著增(zeng)大(da)(da), 管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)受力(li)(li)(li)狀況惡化, 且部分(fen)列管(guan)(guan)由(you)壓縮轉為拉(la)伸(shen), 拉(la)伸(shen)應(ying)力(li)(li)(li)值比未(wei)加(jia)(jia)膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)節(jie)(jie)時增(zeng)大(da)(da), 從而造成列管(guan)(guan)和(he)管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)內(nei)表面應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)破壞(huai)(huai)條件(jian), 對于容易發生應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)破壞(huai)(huai)的(de)(de)列管(guan)(guan)換熱(re)器(qi), 尤(you)其要填重(zhong)考慮(lv)。