[发明专利]一种确定可拆卸板式热交换器压紧板厚度的方法

说明书

技术领域

本发明属于热交换器结构设计技术领域，具体涉及一种用于确定板式换热器压紧板的厚度的方法。 

背景技术

可拆卸板式换热器是广泛应用于石油、化工、电力等行业的工艺传热设备。可拆卸板式换热器活动压紧板与固定压紧板的主要作用是为设备承载时能提供足够的刚度从而避免压紧板变形越大，夹紧板之间的间隙越大使得密封胶垫回弹变形过大密封垫片表面的密封压力降低太多从而发生泄漏，决定压紧板变形程度的参数主要有长度、宽度、厚度、波松比、弹性模量，其中，压紧板的长、宽由换热板片大小决定，材料一般选用特定材料，因此，设计压紧板的主要内容是确定合适的厚度尺寸在保证密封要求的前提下节约材料。 

已公布的中国专利CN101349557B，公开了一种用于固定管板换热器的确定非均厚薄管板厚度的方法，其关键在于建立非均厚薄管板厚度的数学模型，其在无支撑区的计算实际上是一个为满足由于热膨胀而引起的应力弯矩的刚度校核，其实质上为引用的重型机械中管撑弹簧的计算模型。 

上述厚度计算方法为采用通用的计算模型，即通用的解析表达式，其基于许用应力要求选择厚度，导致其强度计算公式偏于保守，所计算得到的厚 度尺寸富裕量较大。 

如上述专利，可拆卸板式换热器压紧板厚度的设计方法主要有两类。一是数值模拟方法可根据计算得到的不同变形值、应力大小设计压紧板厚度，但计算周期较长，计算过程复杂，不易被多数工程设计人员掌握，二是采用通用的解析表达式，板式换热器国家标准NBT 47004-2009依据设计压力列出了压紧板厚度的选取尺寸。制冷用板式换热器行业标准JB8701参照平板封头强度设计公式给出了制冷用板式换热器压紧板厚度的设计表达式。该类设计方法存在的优点是适用于计算压紧板长和宽尺寸、材质、载荷不同的压紧板厚度，计算方法简单，不足是基于许用应力要求或依据设计压力选择压紧板厚度，而板式换热器压紧板主要失效形式是泄漏而非断裂或屈服，上述方法的设计准则中采用的是许用应力而没有采取对橡胶垫处泄漏有直接影响的压紧板刚度控制参数且提供的强度计算公式也偏于保守，导致计算的压紧板尺寸富裕量过大。 

发明内容

为克服上述技术难点，本发明目的在于提供一种基于刚度要求的确定可拆卸板式换热压紧板厚度的方法。 

为实现上述目标，本发明采取的技术方案是，提供一种确定可拆卸板式换热器压紧板厚度的方法，其特征在于，基于刚度控制参数即换热器活动压紧板变形曲面切线相对位于垂直方向的许用偏转角，并引入修正系数对开有角孔的固定压紧板进行厚度补强，以计算可拆卸板式换热器压紧板的厚度； 

所述方法包括以下步骤： 

步骤(一)：计算水压试验条件下换热器所有夹紧螺栓的夹紧载荷； 

步骤(二)：通过步骤(一)中所获得的所述夹紧载荷计算所述夹紧螺栓在水压试验压力下对所述压紧板施加的弯矩； 

步骤(三)：计算与压紧板长宽比值有关的特征参数； 

步骤(四)：通过步骤(三)中所获得的上述特征参数计算活动压紧板厚度； 

步骤(五)：利用上述活动压紧板的厚度计算获得固定压紧板的厚度。 

较佳的，所述计算水压试验条件下螺栓载荷的步骤(一)为： 

W_p＝(A+2·B·L_G·m)×q_o

(1) 

W_p表示水压实验压力条件下，所有夹紧螺栓夹紧载荷之和，A表示换热板片单板面积，B-垫片有效宽度，m-垫片系数，m＝1，L_G-密封垫片周长。 

较佳的，步骤(二)中计算夹紧螺栓在水压试验压力下对压紧板施加的弯矩： 

M_o＝W_p/2×e/a    (2) 

M₀表示夹紧螺栓对压紧板在单位高度上施加的弯矩，e代表夹紧螺栓中心线距离橡胶密封垫片中心线的距离，a代表固定压紧板上、下角孔中心线沿高度方向的跨距。 

较佳的，步骤(三)中计算与压紧板长-宽比值有关的特征参数的步骤为：