2009年第2期总214期
文章编号：1006-2971(2009)02-0050-04
压缩机技术 Compressoc
固定管板式换热器轴向应力计算与膨胀节设置问题
任克华，惠安？，府明？
（1.沈阳市特种设备检测研究院，辽宁沈阳110031;2.沈阳化工学院，辽宁沈阳110142）
■辅机应用
摘要：对固定管板换热器轴向应力计算方法和断胀节设置问题进行了探讨，通过实例计算对比分析，
提出采用简单的轴向应力计算方法及设置膨胀节判据的观点，供同行讨论和设计参考。关键调：固定管板，换热器，轴向应力，膨胀节
中图分类号：TK172
文款标识码：B
ProblemofSettingExpansionJointandCalculateAxialStressesforFixed
Tube Sheet Heat Exchangers REN Ke-hua',LI Zhi-an’,XU Meng
(1. Shenyang Graduate school of Special Equipment Detection,Shenyang 110031,China;
2. Shenyang Institute of Chemical Techenology,Shenyang 110142 , China)
Abstract: Problem of setting expansion joint and calculating axial stresses for fixed tube sheet heat exchanger are approached. Through actual calculation,contrast and analysis the view of adopting setting expansion joint and
calculating axial stresses simplely is showed and provided for design and discussion to same trades Key words : Fixed tube sheet; Heat exchanger; Axial Stresses ; Expansion joint
1概述
在固定管板管壳式换热器设计计算中，一般首
先要判断是否需要设置膨胀节。关于固定管板换热器的轴向应力分析和膨胀节设置问题，早有很多研究，已有几种相应的分析计算方法和膨胀节设置判据。国家标准GB151-1999《管壳式换热器》[]规定，根据设计压力、设计温度、壳程圆简和换热管的金属温度等条件来计算管板应力、管子轴向应力、壳程圆简轴向应力、拉脱应力等，各项都满足要求则不需设置膨胀节，否则需考虚膨胀节设置问题。现在设计者一般都是根据计算软件（如SW6）计算结果提示，来判定是否设置膨胀节。
我们归纳了大量的计算结果表明，按GB151计算需要设置膨胀节的情况，有90%都是由于管子轴
收稿日期：20090210·50·
向应力不满足，且是管子压应力不满足要求（即α， >[α]。。另外，按GB151计算，当只有壳程压力作用时，多数情况管子产生的轴向应力为压应力；而当只有管程压力作用时，多数情况管子产生的轴向应力为拉应力，这与实际情况是不太相符的。分析 GB151的计算方法，得到的管子轴向应力是管束最外层且靠近管板处管子的局部应力值，用此值的大小来决定是否设置膨胀节，显然是不符合实际情况的。按此计算方法判断，可能造成不需要设置膨胀节的设置了，而需要设置的反而没有设置的结果。
文献[2]也指出：“实践证明.按照CB151 1999《管壳式换热器》计算换热管轴向应力，结果不够准确”。为改善该部分设计方法，文献[2]研究了管壳式换热器换热管轴向应力计算的原理，提出了改进的算法，根据管子轴向应力沿径向分布情况，用式(1)求取换热管的最大、最小两个轴向应力值。
g, =[P。-(1 +)P,G_/(Q +G,)]/β
(1)