多管程管壳式换热器隔板槽面积的计算

                                     吕磊   杨秀会

                                 （山东省化工规划设计院250013）

    摘要：给出了GB151-1999《管壳式换热器》中所没有给出的转角正三角形排列及转角正方形排列的双管程管壳式换热 器管板的隔板槽面积的计算公式，可以计算多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积，供工程设计参考。

    关键词：隔板槽面积   正三角形   转角正三角形  正方形  转角正方形

    1 引言

    多管程管壳式换热器在化工生产中应用十分广泛。管板作为主要受压元件之一，其设计计算的准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，管板布管区就是其中之一，而隔板槽面积是管板布管区面积中不可缺少的一部分。因此准确地计算出隔板 槽面积对于多管程换热器的管板计算非常重要。在GB151-1999《管壳式换热器》中，给出了正三角形排列及正方形排列的双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的计算公式，具体计算公式如下：

    对于正三角形排列：Ad=n\'S（Sn-0.866S）

    对于正方形排列：Ad=n\'S（Sn-S）

    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；

    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，mm2。

    对于转角正三角形排列及转角正方形排列的双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积，GB151-1999《管壳式换热器》没有给出计算公式，这给设计工作带来不便。现介绍以上两种隔板槽面积的计算公式，可供工程设计参考。

    2 转角正三角形排列的双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的计算

    2.1计算简图（见图1）

                 

    2.2 推导计算公式

    对于管孔为三角形排列的布管，每根管子对管板的支承面积是以管间距S为内切圆直径的等边六角形面积，即0.866S2。

    根据图1计算简图，图中阴影部分为隔板槽 面积，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 转角正方形排列的双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的计算

    3.1计算简图（见图2）

                

    3.2推导计算公式

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

    根据图2计算简图，图中阴影部分为隔板槽 面积，即：

    当Sn=1.414S时，Ad=n′S2

    当Sn≠1.414S时，Ad=n′S（1.414Sn-S）

    4 多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的计算

    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1～3节已详细给出，双管程以上的多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积计算时，无论何种形式的排管方式，都可以按照上述给出的双管程管壳式换热器管板的隔板槽面积的计算公式，先分别计算再相加，然后扣除重复计算的隔板槽部分面积即可。

    5 结论

    多管程管壳式换热器管板的隔板槽面积Ad的准确计算非常重要，在管板计算时隔板槽面积影响许多参数的计算。对固定管板换热器，隔板槽面积Ad影响最大的是管板周边不布管区无量 纲宽度k。在GB151-1999中要求k＜1.0，当k＞ 1.0时，无法按照GB151-1999中5.7章节计算。在k接近1时，准确计算隔板槽面积Ad更有利于设计出合理安全的换热器管板。