多管程管壳式换热器隔板槽面积计算

丁满福

(山西丰喜化工设备有限公司,山西 永济 044500)

多管程管壳式换热器隔板槽面积计算

丁满福

(山西丰喜化工设备有限公司,山西 永济 044500)

针对换热器设计中转角正三角形排列及转角正方形排列的多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积难以精确计算的问题,给出了一种隔板槽面积的计算方法。该方法可以方便地获得多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积,从而提高了管板厚度计算的精确性。

多管程管壳式换热器;隔板槽;面积计算

引言

石油化工及化肥工业中,换热器作为流程中的重要设备,得到了十分广泛的应用。多管程管壳式换热器的管板作为主要受压元件之一,其设计计算的精确性对确保换热器的安全运行、节约金属材料及降低制造成本至关重要。由于管板结构复杂,影响其强度的因素很多。其中,管板布管区就是影响因素之一,而隔板槽面积则是管板布管区面积中不可缺少的一部分。因此,精确地计算出隔板槽面积,对于多管程换热器的管板计算非常重要。

1 双管程换热器管板的隔板槽面积计算

1.1 双管程正三角形排列

双管程正三角形排列见图1中阴影部分,面积计算公式见式(1):

1.2 双管程正方形排列

双管程正方形排列见图2阴影部分,面积计算公式见式(2):

1.3 双管程转角三角形排列

双管程转角三角形排列见第61页图3。对于管孔为三角形排列的布管,每根管子对管板的支撑面积是以管间距S为内切圆直径的等边六角形的面积,即0.866S2。

根据图3,隔板槽面积计算公式为式(3):

1.4 双管程转角正方形排列

对于管孔为正方形排列的布管,每根管子对管板的支撑面积是以管孔圆心为中心,S为边长的正方形面积,即S2。

双管程转角正方形排列见图4。根据图4,隔板槽面积计算公式为式(4)或式(5):

2 四管程换热器管板的隔板槽面积计算

2.1 四管程正三角形排列

四管程正三角形排列见图5,计算公式见式(6):

2.2 四管程转角三角形排列

四管程转角三角形排列见图6,计算公式见式(7):

2.3 四管程正方形排列

四管程正方形排列见图7,计算公式见式(8):

2.4 四管程转角正方形排列

四管程转角正方形排列见图8,计算公式见式(9):

3 多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积计算

双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的计算公式在GB151-1999中第1节～第3节已详细给出[1]。在计算多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积时,无论何种形式的排管方式,都可以按照公式(1)～(9)管壳式换热器管板隔板槽面积的计算方法先分别进行计算,再相加,然后扣除重复计算的部分即可。

多管程管壳式换热器管板隔板槽面积Ad的精确计算非常重要,在管板计算时隔板槽面积影响许多参数的计算。对固定管板式换热器,隔板槽面积Ad对管板周边无布管区无量纲宽度k影响最大。GB151-1999中要求管板周边无布管区k≤1.0。当k>1.0时,无法按照GB151-1999计算。当k接近1时,精确计算隔板槽面积Ad更有利于设计出合理安全的换热器管板计算厚度,从而节约材料,降低成本,提高工作效率。

4 结语

本文给出了双管程、四管程、多管程不同排列方式的换热器管板的隔板槽面积的计算公式,从而为设计者提供更快、更简便的设计途径。

符号说明:

S——换热管中心距,mm;

Sn——隔板槽两侧相邻两管中心距,mm;

n′——沿隔板槽一侧的排管根数,根;

n″——沿另一隔板槽一侧的排管根数,根;

Ad——在布管区范围内,因设置隔板槽和拉杆结构的需要而未能被换热管支承的面积,mm。

[1]朱巨贤,张延丰,马小珍,等.GB151-1999《管壳式换热器》[S].北京:中国标准出版社出版.

Abstract:Aiming at the difficulty in accurate area calculation of partition gutter for arrangement equilateral triangle angle and square angle multiple tube shell and tubular heat exchanger,a method on area calculation of partition gutterwas proposed,which is beneficial to convenient acquisition area calculation of partition gutter and i mprove the accuracy calculation of tube plate thickness.

Key words:multiple tube shell and tubular heat exchange;partition gutter;arca calculation

Area calculation of partition gutter on multiple tube shell and tubular heat exchanger

D INGMan-fu
(Shanxi FengxiChem ical Equipment Co.,L td.,Yongji Shanxi044500,Chi na)

TQ051.5

A

1004-7050(2010)06-0060-02

2010-09-13

丁满福,男,1963年出生,1988年毕业于太原工业大学,工程师,现主要从事压力容器设计及技术开发工作。