一种管壳式换热器失稳承载能力的判定方法技术

本发明专利技术管壳式换热器失稳承载能力设计技术领域，具体涉及一种管壳式换热器失稳承载能力的判定方法，通过以下步骤实现：S1，推导得出每根换热管的应力方程；S2，根据S1中的应力方程得到整个管束受力状态；S3，根据实际布管结构的X位置的换热管数量和该位置的受力值，汇总得到换热管轴向压缩力最大值Ftmin，换热管轴向拉伸力最大值Ftmax以及换热管束轴向受力加权平均值Ftavg；S4，通过判别条件，判断出管束是否安全。该管壳式换热器失稳承载能力的判定方法能够解决大型管壳式换热器设计困难，同时间接降低管壳式换热器的管板厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种管壳式换热器失稳承载能力的判定方法
本专利技术属于管壳式换热器失稳承载能力设计
，具体涉及一种管壳式换热器失稳承载能力的判定方法。
技术介绍
换热器在石油化工装置设备中占有较大比重，是典型的压力容器。其中有一种换热器是管壳式换热器，管壳式换热器在石油化工装置中大量应用，利用换热器实现冷热介质的热量传递，介质在两个独立的空间运行，通过换热管壁实现热量交换。与换热管管壁内测相通的腔体称为管程，与换热管外壁侧相通腔体称壳程。管程和壳程分别走不同的冷热介质；如图1所示为管壳式换热器中的固定管板换热器。现有世界各国(包括中国)换热器设计规范中，换热管受压缩时稳定性校核的基本原理是：校核换热管束中的一根换热管最大压缩应力不大于单根换热管的许用临界压缩应力；许用临界压缩应力等于一根两端简支(或固支)的杆件(即换热管，长度按两折流板或管板与折流板之间的最大当量间距计算)的欧拉临界压应力除以安全系数。当前设备尺寸大型化和设计高参数化，固定管板换热器和浮头换热器的换热管在基于以上原理下进行校核，出现失稳校核不通过的情况较多(某些装置中的浮头换热器高达半数以上)，成为工程设计难题，该问题近年来越本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管壳式换热器失稳承载能力的判定方法，其特征在于，通过以下步骤实现：S1，推导得出每根换热管的应力方程；S2，根据S1中的应力方程得到系管束受力状态；S3，根据实际布管结构的X位置的换热管数量和该位置的受力值，汇总得到换热管轴向压缩力最大值Ftmin，换热管轴向拉伸力最大值Ftmax以及换热管束轴向受力加权平均值Ftavg；S4，通过判别条件，判断出管束是否安全。

【技术特征摘要】
1.一种管壳式换热器失稳承载能力的判定方法，其特征在于，通过以下步骤实现：S1，推导得出每根换热管的应力方程；S2，根据S1中的应力方程得到系管束受力状态；S3，根据实际布管结构的X位置的换热管数量和该位置的受力值，汇总得到换热管轴向压缩力最大值Ftmin，换热管轴向拉伸力最大值Ftmax以及换热管束轴向受力加权平均值Ftavg；S4，通过判别条件，判断出管束是否安全。2.根据权利要求1所述的管壳式换热器失稳承载能力的判定方法，其特征在于，S1中推导每根换热管的应力方程包括如下步骤：S101，根据两块管板变形方程：求解常数C1，C2；式中：w和wfl—分别代表两个管板的挠度；Pc—管板计算压力；λ,N—计算系数；ber(x),bei(x)—贝瑟儿函数；S102，将S101求解得到的常数C1，C2代入到换热管应力方程：得到每根换热管的应力方程；式中：σt—换热管应力；Et—换热管材料的弹性模量；L—换热管长度。3.根据权利要求2所述的管壳式换热器失稳承载能力的判定方法，其特征在于，S2中根据S1中的应力方程得到管束受力状态的步骤具体为：根据S102中得到的每根换热管的应力方程乘以每根换热管的横截面积得出受力方程：Ft＝σt·A，从而获取整个管束受力状态；式中：A—换热管横截面积；σt—换热管应力；Ft—每根换热管的受力。4.根据权利要求3所述的管壳式换热器失稳承载能...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国栋，寿比南，谢铁军，谢国山，钱才富，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11