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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。
固定式列(lie)管(guan)(guan)換熱器管(guan)(guan)板(ban)(ban)變形(xing)受到多種因素的(de)影(ying)響, 其中有管(guan)(guan)程壓力(li)與(yu)殼(ke)(ke)程壓力(li)作(zuo)用(yong), 管(guan)(guan)束支承效應, 未鉆孔實心環的(de)影(ying)響, 列(lie)管(guan)(guan)與(yu)殼(ke)(ke)體(ti)(ti)之間(jian)不同(tong)的(de)熱膨脹以及管(guan)(guan)板(ban)(ban)與(yu)殼(ke)(ke)體(ti)(ti)ö管(guan)(guan)箱之間(jian)的(de)相(xiang)互作(zuo)用(yong)等(deng)。
在固定管(guan)板列管(guan)換熱器中, 加(jia)(jia)設(she)膨(peng)脹(zhang)節是(shi)為了降低管(guan)壁與殼(ke)壁溫(wen)差引起的殼(ke)體(ti)軸向力。加(jia)(jia)設(she)膨(peng)脹(zhang)節后(hou), 殼(ke)體(ti)方面彈(dan)性伸(shen)長(chang)量(liang)的增加(jia)(jia)必然影響管(guan)板的撓曲變(bian)形(xing), 列管(guan)的軸向應力也將隨管(guan)板撓曲變(bian)形(xing)的變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua)。
當管壁與(yu)殼(ke)壁溫(wen)差(cha)引起(qi)的膨(peng)脹(zhang)(zhang)差(cha)較大(da)時, 如果(guo)不加(jia)膨(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie), 溫(wen)差(cha)軸(zhou)向力(li)的作用(yong)使(shi)管板(ban)(ban)撓曲(qu)變形大(da),管板(ban)(ban)受力(li)狀況不好, 對應(ying)于管板(ban)(ban)變形, 列管最大(da)軸(zhou)向應(ying)力(li)為(wei)壓縮(suo)應(ying)力(li), 須校(xiao)核管子的穩定性。加(jia)設膨(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)后, 由于膨(peng)脹(zhang)(zhang)節(jie)的補償作用(yong)降(jiang)(jiang)低(di)了溫(wen)差(cha)的軸(zhou)向力(li), 管板(ban)(ban)撓曲(qu)變形變小, 管板(ban)(ban)彎矩值下降(jiang)(jiang), 管板(ban)(ban)受力(li)狀況好轉, 列管最大(da)軸(zhou)向應(ying)力(li)為(wei)拉(la)應(ying)力(li)。
當(dang)管(guan)壁與殼壁溫(wen)差引(yin)起(qi)的(de)膨(peng)(peng)脹(zhang)差較小時(shi), 沒(mei)有必要(yao)加(jia)膨(peng)(peng)脹(zhang)節。此時(shi), 不加(jia)膨(peng)(peng)脹(zhang)節, 由于(yu)溫(wen)差軸向力(li)(li)小, 不僅殼體軸向應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)值(zhi)在許可值(zhi)范(fan)圍內, 而(er)(er)且管(guan)板撓(nao)曲變形(xing)小, 因而(er)(er)管(guan)板彎矩(ju)值(zhi)小, 列(lie)(lie)管(guan)的(de)軸向應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)值(zhi)亦低。如果這(zhe)種狀況(kuang)下加(jia)膨(peng)(peng)脹(zhang)節, 管(guan)板撓(nao)曲變形(xing)加(jia)大, 管(guan)板徑(jing)向彎矩(ju)絕對值(zhi)顯著增大, 管(guan)板受力(li)(li)狀況(kuang)惡化, 且部(bu)分列(lie)(lie)管(guan)由壓縮轉為拉伸, 拉伸應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)值(zhi)比未加(jia)膨(peng)(peng)脹(zhang)節時(shi)增大, 從(cong)而(er)(er)造成列(lie)(lie)管(guan)和管(guan)板內表面應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕破(po)壞條件, 對于(yu)容易發生應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕破(po)壞的(de)列(lie)(lie)管(guan)換熱器, 尤其要(yao)填重考慮(lv)。