[发明专利]浮头换热器管板、管束的计算方法有效

专利信息
申请号: 201910673358.3 申请日: 2019-07-24
公开(公告)号: CN110619141B 公开(公告)日: 2021-09-07
发明(设计)人: 朱国栋;谢铁军;谢国山;徐峰;史进;钱才富 申请(专利权)人: 中国特种设备检测研究院
主分类号: G06F30/17 分类号: G06F30/17;G06F30/20;G06F17/12;G06F17/15;G06F17/16;G06F111/10;G06F119/14
代理公司: 北京高沃律师事务所 11569 代理人: 张德才
地址: 100029 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 换热器 管束 计算方法
【权利要求书】:

1.一种浮头换热器管板、管束的计算方法,其特征在于:包括:

S1、根据介质情况,分别选择浮头换热器的固定端管板和浮动端管板的材料,并确定固定端管板的许用应力值[σ1]和浮动端管板的许用应力值[σ2];

S2、设定浮头换热器的固定端管板厚度为δ1和直径,浮动端管板的厚度δ2和直径,分别计算所述固定端管板所承受的径向弯矩Mr(x)和周向弯矩Mθ(x)、浮动端管板所承受的径向弯矩和周向弯矩

S3、将S2中所得到的M(x)和Mf1(x)分别带入应力方程中,计算在设定管板厚度的情况下固定端管板上下表面上相应弯曲应力值σp和浮动端管板上下表面上相应弯曲应力值

其中,μ为弯曲削弱系数;

S4、分别比较σp和[σ1]、和[σ2];

若σp大于1.5[σ1]或大于1.5[σ2],则重复步骤S2和S3,增加δ1或δ2或者更换固定端管板的材料或更换浮动端管板的材料,直至σp小于等于1.5[σ1]且小于等于1.5[σ2];

若σp小于等于1.5[σ1]且小于等于1.5[σ2],则管板满足设计要求;

所述固定端管板和所述浮动端管板之间设置有多根换热管,在步骤S4之后还包括:

S5、确定换热管材料,并根据换热管材料确定换热管的许用应力值[σt]以及换热管轴向临界压应力σcr

计算每根换热管的轴向应力σt,并比较σt与[σt]和σcr

在σt>0时,当σt<[σt]满足设计要求;

在σt<0,当|σt|<σcr满足设计要求;

在步骤S2中还包括以下步骤:利用如下公式计算换热管的轴向位移关系:

固定端部处位移:

浮动端部处位移:

并根据如下公式确定管板的弯矩与位移的关系:

固定端管板:

浮动端管板:

其中,C1、C2、C3、C4为常数,ber(x),bei(x)为汤姆逊函数,D为固定端管板弯曲刚度,Df1为浮动端管板弯曲刚度,η为管板开孔区弯曲刚度削弱系数,f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)为以x为变量的表达式、ν为管板材料的泊松比、Mr为固定端管板的径向弯矩、Mθ为固定端管板的周向弯矩,为浮动端管板的径向弯矩、为浮动端管板的周向弯矩,k为无量纲参数。

2.根据权利要求1所述的计算方法,其特征在于:在步骤S3中还包括:根据Mr(x)、Mθ(x)、和分别计算固定端管板各处的径向弯曲应力σri、固定端管板的各处的周向弯曲应力σθi、浮动端管板各处的径向弯曲应力和浮动端管板各处的周向弯曲应力

3.根据权利要求2所述的计算方法,其特征在于:在步骤S4中还包括,将σri和σθi与[σ1]和和与[σ2]分别进行比较,并确定固定端管板的厚度δ1和浮动端管板的厚度δ2是否满足要求。

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