[发明专利]尾端带膨胀节的浮头换热器管板厚度的修正方法

说明书

本发明提供一种尾端带膨胀节的浮头换热器管板厚度的修正方法，计算管板未设置膨胀节情况下所承受的压力P_d，并根据公式P_dt＝H₀+H₁c1+H₂c2对管板所受到的压力P_d进行修正，然后根据修正后的压力P_dt修正管板厚度，其中，P_d为当前计算工况的压力，P_dt为浮动管板所承受的当量压力，H₀为压力面积修正值；H₁、H₂为管板自身形变修正值。本发明提供的尾端带膨胀节的浮头换热器管板厚度的修正方法，利用膨胀节所代入的刚度变化及内腔压力变化对管板厚度进行修正，合理的确定固定端管板和浮动端管板的材料、厚度及直径。

技术领域

本发明涉及管壳式换热器技术领域，特别是一种尾端带膨胀节的浮头换热器管板厚度的修正方法。

背景技术

管壳式热交换器在石油化工装置设备中约占30％左右，是典型的压力容器。管壳式热交换器分为U形管热交换器，固定管板热交换器和浮头热交换器，其中浮头换热器主要应用于高温差和内部介质容易结垢的情况。

常规浮头换热器主要元件包括：固定端管板，浮动端管板和换热管束，在此成为管板系统，管板系统和壳程筒体仅通过固定端管板连接，浮动管板在热交换器轴向方向处于自由状态，因此可以释放管板系统和壳侧筒体的温差应力，与固定管板热交换器相比，浮头换热器适用于高温差场合。

目前热交换器的计算路线有两种：(1)板壳理论解析法；(2) 有限元数值法。现有的板壳理论解析计算方法是针对的常规浮头换热器，用于尾端带膨胀节的浮头换热器将造成很大偏差，要么造成很大浪费，要么形成安全隐患，而有限元数值方法，设计成本较高，进度慢，效率低，结果可靠度依赖设计人员的素质。

发明内容

为了解决上述的技术问题，而提供一种对膨胀节所代入的偏差进行修正的尾端带膨胀节的浮头换热器管板厚度的修正方法。

一种尾端带膨胀节的浮头换热器管板厚度的修正方法，包括：计算管板未设置膨胀节情况下所承受的压力P_d，并根据公式 P_dt＝H₀+H₁c1+H₂c2对管板所受到的压力P_d进行修正，然后根据修正后的压力P_dt修正管板厚度，其中，P_d为当前计算工况的压力，P_dt为浮动管板所承受的当量压力，H₀为压力面积修正值；H₁、H₂为管板自身形变修正值。

分别根据公式公式和公式计算H₀、H₁和H₂；

其中k_ex为膨胀节的轴向刚度；为膨胀节内腔压力引起的位移。

根据下列公式计算k_ex和

本发明提供的尾端带膨胀节的浮头换热器管板厚度的修正方法，利用膨胀节所代入的刚度变化和内腔压力变化对管板厚度进行修正，将膨胀节所带来的影响规避掉，从而在保证浮头换热器的可靠性的前提下，合理的确定固定端管板和浮动端管板的材料、厚度及直径。

附图说明

图1为现有技术中浮头换热器的结构示意图；

图2为浮头换热器力学模型符号；

图3为壳程压力下各处管板应力对比图；