多管程管殼式換熱器隔板槽面積的計算

                                     呂磊   楊秀會

                                 （山東省化工規(guī)劃設(shè)計院250013）

    摘要：給出了GB151-1999《管殼式換熱器》中所沒有給出的轉(zhuǎn)角正三角形排列及轉(zhuǎn)角正方形排列的雙管程管殼式換熱 器管板的隔板槽面積的計算公式，可以計算多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積，供工程設(shè)計參考。

    關(guān)鍵詞：隔板槽面積   正三角形   轉(zhuǎn)角正三角形  正方形  轉(zhuǎn)角正方形

    1 引言

    多管程管殼式換熱器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。管板作為主要受壓元件之一，其設(shè)計計算的準確性對確保換熱器的安全運行、節(jié)約金屬材料及降低制造成本至關(guān)重要。由于管板結(jié)構(gòu)復雜，影響其強度的因素很多，管板布管區(qū)就是其中之一，而隔板槽面積是管板布管區(qū)面積中不可缺少的一部分。因此準確地計算出隔板 槽面積對于多管程換熱器的管板計算非常重要。在GB151-1999《管殼式換熱器》中，給出了正三角形排列及正方形排列的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算公式，具體計算公式如下：

    對于正三角形排列：Ad=n\'S（Sn-0.866S）

    對于正方形排列：Ad=n\'S（Sn-S）

    S—換熱管中心距，mm；

    Sn—隔板槽兩側(cè)相鄰兩管中心距，mm；

    n\'—沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)；

    Ad—在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積，mm2。

    對于轉(zhuǎn)角正三角形排列及轉(zhuǎn)角正方形排列的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積，GB151-1999《管殼式換熱器》沒有給出計算公式，這給設(shè)計工作帶來不便?，F(xiàn)介紹以上兩種隔板槽面積的計算公式，可供工程設(shè)計參考。

    2 轉(zhuǎn)角正三角形排列的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算

    2.1計算簡圖（見圖1）

                 

    2.2 推導計算公式

    對于管孔為三角形排列的布管，每根管子對管板的支承面積是以管間距S為內(nèi)切圓直徑的等邊六角形面積，即0.866S2。

    根據(jù)圖1計算簡圖，圖中陰影部分為隔板槽 面積，即：

    Ad=1.732n\'·S·Sn-2n·\'0.433 S2-2×0.288 6 S·Sn =1.732n\'·S（Sn-0.5S）-0.577S·Sn

    3 轉(zhuǎn)角正方形排列的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算

    3.1計算簡圖（見圖2）

                

    3.2推導計算公式

    對于管孔為正方形排列的布管，每根管子對 管板的支承面積是以管孔圓心為中心，以S為邊 長的正方形面積，即S2。

    根據(jù)圖2計算簡圖，圖中陰影部分為隔板槽 面積，即：

    當Sn=1.414S時，Ad=n′S2

    當Sn≠1.414S時，Ad=n′S（1.414Sn-S）

    4 多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算

    雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算公式在GB151-1999中1～3節(jié)已詳細給出，雙管程以上的多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積計算時，無論何種形式的排管方式，都可以按照上述給出的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算公式，先分別計算再相加，然后扣除重復計算的隔板槽部分面積即可。

    5 結(jié)論

    多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積Ad的準確計算非常重要，在管板計算時隔板槽面積影響許多參數(shù)的計算。對固定管板換熱器，隔板槽面積Ad影響最大的是管板周邊不布管區(qū)無量 綱寬度k。在GB151-1999中要求k＜1.0，當k＞ 1.0時，無法按照GB151-1999中5.7章節(jié)計算。在k接近1時，準確計算隔板槽面積Ad更有利于設(shè)計出合理安全的換熱器管板。