双管板换热器管板厚度计算

崔晓云（石家庄工大化工设备有限公司）

李建平（石家庄海力精化有限责任公司）

张玉平陈雨涵（石家庄工大化工设备有限公司）

1.前言

双管板换热器一般应用于严禁管程和壳程介质发生混合的情况；也可用于管程和壳程压力差较大的情况。

“双管板”是指在换热管端部有一块管板，称为外管板，也就是管程管板并兼做法兰与换热管及管箱法兰相连接；在距换热管端部较近的位置再设一块管板，称为内管板，即壳程管板，与换热管及壳程相连接。管、壳程每侧布置二块管板，不仅起到两道防线作用，而且能通过设置在二块管板间隔离腔上的管口及时查处内侧管板的泄漏问题。

在双管板换热器中管板是一个核心部分，在整个设计和制造过程中管板的设计尤为重要，现根据现有的计算方法对本设备管板进行管板厚度的设计校核计算。

2.设备主要设计参数

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3.内外管板厚度计算

双管板换热器示意图

管板型式无论是延长部分兼做法兰或是不带法兰的固定管板，均可按延长部分兼做法兰的力学模型进行计算，应为延长部分兼作法兰固定式管板其受力情况与不带法兰的固定式管板相比较，条件更为苛刻。

管板计算时，把隔离腔分别与管程和壳程组合，将双管板换热器分解为两台单管板换热器来进行管板强度的计算。

3.1 管程管板的强度计算

其设计压力和设计温度分别按管程和隔离腔（设计温度为常温，设计压力为常压）工况确定；换热管和壳程壁温以换热管与壳程或隔离腔壳体之间最大温差为计算依据。管板和换热管的连接为焊接；换热管的有效长度为L=L1+2L2（见示意图）。

主要设计参数表1

3.2 壳程管板的强度计算

设计压力和设计温度分别按壳程及隔离腔工况确定；换热管和壳程壁温按管程及壳程工况确定；换热管与管板的连接为胀接；换热管的有效长度为L=L1（见示意图）。

主要设计参数表2

4.计算过程

按上述参数表，利用SW6-2011《过程设备设计计算包》软件中固定管板换热器模块分别进行强度计算。

计算过程不再叙述，计算结果如下：

管程管板厚度δ=35mm；壳程管板厚度δ=37mm。

由于该设备直径较大，管束孔径较小，且为正三角形排布，担心管板变形导致强度胀接发生泄漏，且经验较少，出于安全性考虑最终确定管程管板厚度δ=45mm；壳程管板厚度δ=40mm。

5.结束语

为积累经验，对该台设备进行了跟踪测评，设备至今运行良好，未发生泄漏情况。说明此次设计合格。但从节约材料角度来讲未合理的利用材料，希望专家多多指正，日后尽量做到经济合理，优化设计。

[1]GB151-1999管壳式换热器

[2]《换热器》设备设计全书

[3]双管板换热器的设计制造涂俊宏等著化工设备与管理